基于群体转录组研究南荻早期适应的分子机制

基本信息
批准号:31500186
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:徐芹
学科分类:
依托单位:中国科学院植物研究所
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘为,康丽芳,邢世来,陶程程
关键词:
群体基因组逆境响应自然选择遗传多样性适应
结项摘要

Genetic diversity determines the potential of adaptation, but the role that gene expression diversity plays in adaptation remains poorly known. As one of the most potential energy crops in China, Miscanthus lutarioriparius needs to adapt quickly to several marginal lands. To address the adaptive potential of M. lutarioriparius in stressful environments, previously we sequenced and compared population transcriptomes of 3 sites, including a native site and two transplanted sites, and found that the genetic diversity of genes responding to stress environment decreased and the expression diversity of them increased. Previous studies suggested that the increased expression diversity played a positive role in adaptive potential of M. lutarioriparius at the early stage of adaptation. In the current proposal, we plan to choose a drier and colder site for sampling M. lutarioriparius population for RNA-seq. With the comprehensive application of bioinformatics, genetics and biostatistics, the gene expression diversity and genetic diversity will be compared across the 4 environments, and the genes with the common variation pattern will be identified as candidate adaptive genes. The correlation of the expression diversity and the extent of stress will also be analyzed. In addition, the enriched functions of those candidate adaptive genes and the expression pathway will be further analyzed. This project is to reveal the mechanism of early stage adaptation of M. lutarioriparius and to speed up the domestication of this energy crop in the marginal lands.

基因的遗传多样性决定生物适应性潜力,但基因表达多样性对适应性潜力的作用还知之甚少。南荻作为最有潜力的新一代能源作物,需要快速适应多种边际性环境。为了研究南荻的适应性潜力,本研究组前期比较了原生境和两个不同引种环境的南荻群体转录组,发现在新环境下,与逆境相关的基因的遗传多样性下降而表达多样性上升。前期研究表明基因表达多样性的升高对于南荻早期的适应性起到了积极的作用。本申请计划在前期基础上,选取更加干旱和低温的甘肃环县实验地,对该地的南荻群体进行RNA-seq。综合运用生物信息学,遗传学以及生物统计学的手段比较4种环境下的基因表达多样性和遗传多样性,通过环境间共同的变异规律鉴定适应性候选基因。并分析这些候选基因的表达多样性和遗传多样性的变化程度与外界逆境程度的相关性,以及适应性关键基因所富集的功能和表达调控路径及其相互关系等。该项目旨在揭示南荻的早期快速适应机制,加速能源作物在边际性土地驯化。

项目摘要

南荻作为最有潜力的新一代能源作物,需要快速适应多种边际性环境。为了研究南荻的适应性潜力,本项目在前期基础上,综合运用生物信息学,遗传学、进化生物学以及生物统计学手段,比较不同环境下基因的表达多样性和遗传多样性,通过环境间共同的变异规律鉴定适应性候选基因,分析适应性关键基因所富集的功能和表达调控路径及其相互作用关系。本研究主要取得了以下三个重要进展:1)南荻居群间存在频繁的基因流,而表达水平、遗传多样性、单倍型、群体结构和环境是决定基因表达变异的重要因素,均在不同程度上影响基因表达变异,其中环境贡献最大;2)在南荻适应环境变化的过程中,长非编码RNA比蛋白编码信使RNA对环境改变更加敏感,可能经历了更多松弛选择或者趋异进化,且长非编码RNA有助于提高水分利用效率等适应胁迫环境的重要性状;3)在新的胁迫环境中,增加的表达多样性可以补偿遗传多样性丧失导致的适应性潜力下降,使得种群保持一定水平的表型变异,以应环境快速变化。这一表达多样性增加缓冲适应性潜力快速减少的假说,通过唯象方程理论化并获得南荻群体转录组数据的支持。这些研究初步揭示南荻在早期快速适应胁迫环境的分子机制,帮助加速能源作物在边际土地的驯化。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
2

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018
3

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

DOI:
发表时间:2015
4

湖北某地新生儿神经管畸形的病例对照研究

湖北某地新生儿神经管畸形的病例对照研究

DOI:
发表时间:2019
5

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

面向工件表面缺陷的无监督域适应方法

DOI:
发表时间:2021

徐芹的其他基金

批准号:51702083
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

重离子辐射诱变耐盐南荻的筛选及其分子机理

批准号:U1432126
批准年份:2014
负责人:胡瑞波
学科分类:A3203
资助金额:60.00
项目类别:联合基金项目
2

牦牛低氧适应的分子机制:转录组研究

批准号:31200946
批准年份:2012
负责人:邱强
学科分类:C0607
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于群体基因组的紫貂群体演化和表型适应的遗传机制研究

批准号:31900311
批准年份:2019
负责人:刘广帅
学科分类:C0401
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
4

磷胁迫下东海原甲藻基于转录组测序的分子适应机制解析

批准号:31600309
批准年份:2016
负责人:张春云
学科分类:C0303
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目