拟南芥近缘种在新环境下的基因组变异及其适应机制

The variation of genome and the mechanisms of adaption to the new environment are the most important questions for evolution research, which is also very critical for understanding plant adaptation. Capsella rubella is a recently originated species, which is one of the closely relatives of Arabidopsis thaliana. In the present study, we want to identify the candidate genes related with adaption by quantitative analysis; in addition, we will scan the whole genome to identify the candidate genes related with adaptation by population genetics approach using the next-generation sequencing technique. In addition, we will characterize the function and evolution pattern of these genes. Finally, we compared the C. rubella with the model plant A. thaliana, hope to find the common mechanisms of plants adapting to the new environment. The present study will be very important to understanding the pattern of genome evolution and adaptation of plants in new environment, but also will be practically very important for plant breeding.

植物在新环境下基因组的变异及适应新环境的分子机制是进化生物学研究的一个重大问题，对于理解植物的适应性非常关键。Capsella rubella是拟南芥的一个近缘种，是一个新近形成的年轻物种。本研究拟通过大尺度的居群采样，利用数量遗传学方法来克隆与适应性差异有关的基因；同时利用第二代测序技术对Capsella rubella的群体样品进行重测序来通过群体遗传学手段来研究其基因组变异的特点和规律并筛选出与适应性有关的基因。进一步的利用分子遗传学方法和进化生物学方法来研究这些基因的调控及变异规律。在此基础上与其近缘的模式植物拟南芥进行比较，从而揭示不同植物适应环境时基本机制上的共性。本项目的完成对理解植物在新环境下基因组变异的特点和规律及其适应新环境的分子机制都具有重要的理论意义，同时对于作物的遗传改良也具有重大的实践意义。

植物在新环境下的基因组变异及适应新环境的机制是目前生物学研究的焦点问题。本研究利用荠属这一模式植物拟南芥的近缘属为研究对象，系统地研究了植物在新环境下基因组是如何变异的，其适应机制如何。首先，揭示了四倍体荠菜是通过从二倍体的频繁的杂交渐渗来提高其适应性，从而最终成为全球最成功的物种之一；其次，对二倍体荠菜Capsella rubella的开花时间变异的研究，揭示了这个新近形成的物种是如何适应环境的。本研究对于理解植物的适应性及新物种如何能够生存繁衍都具有重大理论意义，同时对于多倍体育种实践也有重要价值。