《基因組大小與內含子進化的比較研究》是依託北京師範大學，由牛登科擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基因組大小與內含子進化的比較研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：牛登科
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
遺傳物質決定了生物的複雜性。但大量研究表明，基因組大小和生物體的表型複雜性關係不大。分子生物學中這一著名的C-value悖論一直沒有解釋清楚。基因組大小進化和內含子進化關係密切，但之前兩個流域相互交流借鑑並不太多。本項目計畫首先選取若干基因組大小變異顯著的近緣物種群，分析基因組大小與內含子長短、個數進化趨勢的一致性，基因組多倍化後內含子進化的特點，並藉此突破內含子研究的數據瓶頸。然後以內含子為材料，檢驗基因組大小進化的主要假說，包括突變風險、細胞核骨架、調控基因表達的時間節律等。此研究的結果用於開拓內含子進化的研究思路。同時，在我們課題組數年前期研究工作的基礎上，繼續研究內含子丟失、獲得、內含子化、去內含子化、內含子變長變短等的機制和規律，並利用內含子進化的研究結果理解基因組的整體進化。綜合評估基因組大小和內含子進化的現有理論假說，儘可能提出新假說，為此今後的研究提供新的思路和切入點。
結題摘要
大量研究表明，基因組大小和生物體的表型複雜性關係不大。決定基因組大小進化的因素多年來一直沒有研究清楚。在包括人類在內的很多物種種，內含子占了基因組的很大比例，內含子的獲得/丟失、變長/變短可以部分解釋基因組大小的進化。同時，作用於基因組大小上的選擇壓力、突變壓力也很可能是內含子進化的動力。在國家自然科學基金資助下，我們對基因組大小進化和內含子進化兩個問題開展了比較研究。在土豆、西紅柿和擬南芥中，系統地分析了內含子丟失、內含子獲得、內含子化、去內含子化等不同類型的內含子變異事件發生的相對頻率，發現非精確內含子丟失並非如之前報導的那樣罕見，這與基因組大小進化中的缺失偏好假說一致。同時我們在土豆中發現了一例內含子獲得現象，其機制與基因組大小進化領域的片段複製假說一致。在黑腹果蠅中，發現轉錄暫停基因更容易丟失內含子，但它們未丟失的內含子並沒有變短，推測內含子的剪下消耗時間很長，成為快速表達基因的負擔，是一種時間上的選擇壓力；內含子轉錄帶來的時間代價則微不足道。對盤基網柄菌的研究顯示真核生物基部進化分支內含子的進化規律與動物、植物、真菌的進化規律類似。在基因組大小進化方面，我們利用線粒體和葉綠體轉移到細胞核基因組中的DNA片段，分析了不同大小基因組對外來序列的接受程度，為探討基因組大小進化中突變壓力和選擇壓力為主提供了新的證據。本項目資助下共完成論文5篇，均發表在SCI收錄的國際學術刊物上，另有一篇尚在整理寫作過程中的論文，完成後將投往進化生物學方面的國際期刊。在本項目的資助下，本課題組培養了多名優秀的碩士、博士研究生，包括一名外國留學生（博士）。
