《印度-西太平洋地區紅樹基因組漸滲與物種分化機制研究》是依託中山大學，由何子文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：印度-西太平洋地區紅樹基因組漸滲與物種分化機制研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：何子文
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
自然選擇下物種的適應和分化一直是進化生物學的研究熱點。隨著測序技術的發展，從群體基因組水平研究生物適應性進化與物種分化機製成為可能。以潮間帶物種多樣性最豐富的印度-西太平洋地區的木本植物紅樹為研究對象，在已測定和獲得了的紅樹全基因組序列的基礎上，採用基於第二代測序技術的群體基因組重測序方法，結合數學建模和計算機模擬，對紅樹植物的基因組適應性機制和物種分化模式進行研究。以紅茄苳和紅海欖這對近期分化的紅樹物種為例，通過群體基因組測序分析，檢測紅樹物種間基因組島的分布模式，研究物種分化過程中基因流/基因漸滲的強度和作用；結合古地理資料建立印度-西太平洋地區紅樹植物應對環境改變的群體歷史模型，提出、模擬和檢驗基因流和自然選擇作用下物種分化的基因組機制，從而解釋印度-西太平洋地區紅樹植物豐富的物種多樣性的形成機制。同時也為目前海平面快速上升態勢下紅樹植物的遺傳保護提供有重要價值的理論指導。
結題摘要
物種形成機制一直是進化生物學領域的難解之題。群體間地理隔離，或所謂的異域物種形成，是70多年來解釋物種形成的標準模型。然而此模型要求嚴苛的地理隔絕條件以防止基因流的發生，因此也伴隨許多爭議,其有效程度也難以解釋目前的多樣性水平。我們以印度西太平洋海岸帶生長的紅樹植物為研究對象，利用基因組、地理數據和計算機模擬方法，系統全面地研究了它們的種群遺傳結構及區系地理格局，發現歷史上海平面的周期性變化造成群體間的間斷性基因流是物種形成的關鍵，提出並驗證了一個全新的物種形成新模型：隔離混合循環模型。通過在物種分化過程中引入間斷性的基因流，該模型可很好地解釋多樣性中心的形成。通過對紅茄苳和紅海欖這對近緣紅樹物種的群體基因組重測序，我們在同域分布的兩個物種各自的基因組上分別找到了7700和3100個來自另一個物種基因漸滲的片段,片段的平均長度是3-4Kb。這些漸滲片段處於一種非常細碎的、廣布於整個基因組的分布狀態。如此細碎的漸滲現象表明,每個物種都進化出很多適應性分化的(並且不能被漸滲的)基因進而促進物種形成。在嚴格的篩選條件之下,我們在基因組上找到了約250個這樣的基因(平均長度約1.4Kb)。通過與擬南芥的基因組比對，我們發現找到的基因之中包含了多個與植物花發育、雌雄配子體發育密切相關的基因，這些基因在兩個物種之間是存在差異的，很可能參與並促進了紅茄苳和紅海欖的物種形成過程。本項目解決了長久以來關於正確理解物種形成過程中基因流作用的問題，為解釋全球各物種多樣性熱點地區形成提供了全新的觀點，是物種形成研究領域的重大理論創新工作。
