新基因对两种栎树适应性分化作用的研究

New genes are genes that originated recently in the relevant evolutionary timescale. They drive the formation of biodiversity and play crucial roles in speciation or evolution. With the impressive advances of sequencing technologies in recent years, the studies on new genes have increased a lot from the individual or species perspectives (i.e. the origin and function of new genes) to the more detailed population perspectives. In the population, natural selection is crucial for the origin and fixation of new genes. Natural selection is also the main reason caused the genomic adaptive differentiation during speciation. However, it is still unclear that whether the genomic adaptive differentiation of the closely related species is caused by new genes or not. In this project, we study the two closely related species, Quercus mongolica and Q. liaotungensis. With the help of population transcriptomics and bioinformatics analysis, we explore how new genes contribute to the genomic adaptive differentiation of the two closely related species. Our project will provide direct evidence of the relationship between new genes and speciation, and is of great significance to the theoretical development of new genes. Meanwhile, our study will deepen our understanding of the nature of speciation.

新基因是指最近起源的基因，是驱动生物多样性的重要力量，特别对物种的形成和演化有非常重要的作用。近年来，随着测序技术的迅速发表，对新基因的研究已经从新基因的鉴定、新基因的起源机制和新基因的功能挖掘等个体或物种水平的研究，逐渐发展到更精细的群体水平研究。群体中新基因的起源和固定，自然选择起了非常重要的作用，自然选择同样也是导致物种形成过程中基因组适应性分化的主要原因。但是近缘种基因组的适应性分化是否是新基因导致的，目前仍然不是很清楚。本项目将利用栎属的两个近缘种蒙古栎（Quercus mongolica）和辽东栎（Q. liaotungensis），结合群体转录组数据和生物信息学分析，探究新基因在近缘种基因组的适应性分化过程中起了怎样的作用。本项目的开展，将为新基因对物种形成的作用提供直接证据，对新基因的理论发展有非常重要的意义。同时，对于我们更深刻理解物种形成的本质提供了重要参考。

物种杂交和物种分化是两种重要的进化力量，对物种形成和生物多样性的维持起了非常关键的作用。本研究中，我们利用比较基因组学和群体遗传学方法，调查了栎属物种杂交过程与物种分化过程的基因组景观变化。我们用辽东栎（Quercus liaotungensis）、蒙古栎（Quercus mongolica）的杂交带为研究对象，发现亲本基因组之间存在明显的基因组分化，从中鉴定了大量的高分化岛屿。并且，高分化岛屿的位点影响杂交带的基因渐渗模式，并从中鉴定了大量的生殖隔离候选基因，以及适应性渐渗的候选基因。我们还以槲树（Quercus dentata）为研究对象，调查了种内基因组高分化岛屿的形成机制。结果表明，种内基因组分化主要受到了连锁选择、祖先多态分选，以及环境异质性的影响。我们进一步用栎属Quercus亚属和Cerris亚属的两对物种为研究对象，调查了亚属间共享的基因组高分化岛屿，以及亚属特有的高分化岛屿的形成机制。结果表明，选择性扫荡和基因组重组率对共享基因组岛屿，以及亚属特异性岛屿的形成有重要贡献。这项研究利用处于物种杂交或物种分化不同阶段的栎树为研究对象，解析了多种进化力量对杂交个体、种内以及种间的基因组景观的影响，对于我们深入理解物种形成的机制提供了更精确的基因组学证据，进一步为生物多样性的维持和保护提供了重要思路。