《楊屬Na+/H+ 逆向轉運蛋白基因家族抗鹽適應性的進化機制》是依託蘭州大學，由吳雨霞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：楊屬Na+/H+ 逆向轉運蛋白基因家族抗鹽適應性的進化機制
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：吳雨霞
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
生物的抗逆性是生物在長期的進化和演變過程中對環境形成的適應能力。通過基因數據進行種間的垂直進化、水平演化過程的研究，不僅可以揭示生物抗逆網路途徑中起關鍵作用的基因，也可以尋找關鍵基因中受自然選擇最為強烈的作用位點。本項目在我們研究胡楊Na+/H+ 逆向轉運蛋白基因家族DNA序列鹼基多態性的遺傳變異(SNPs)的基礎上，以其它28種楊屬樹種為對象，以非抗性的26套核基因的遺傳變異作為對照，研究Na+/H+ 逆向轉運蛋白基因家族SNPs，通過各種分子生物信息學方法：(1)分析這些抗鹽基因的DNA變異在種間的線性關係，它們與其它基因揭示的遺傳分化有何區別與一致性？(2)比較每個基因之內的連鎖不平衡、重組以及基因之間是否具有相似的進化趨勢？（3）研究基因序列上檢測到的變異如何影響相應的功能變化？上述結果對於進一步理解楊樹抗鹽機制的分子基礎具有重要科學意義，也將為如何利用抗逆基因提供科學依據。
結題摘要
在2014-2017年，項目選擇分布在不同環境和具有不同成種歷史的30種楊屬樹種作為研究對象，對Na+/H+ 逆向轉運蛋白基因的SNPs結構和分子進化進行比較研究。結果表明：白楊組的NHX5基因和胡楊組的SOS1基因能夠檢測到正選擇信號。通過中性檢驗方法對胡楊和灰楊種群進行研究，對所有群體遺傳分化式樣以16套參照基因研究作為對照，胡楊和灰楊的Na+/H+逆向轉運蛋白家族基因普遍經歷了適應性進化；此外，在研究過程中發現胡楊組的胡楊樹種中存在SOS1基因重複現象，將重複基因命名為PeSOS1.2，通過功能互補實驗發現，胡楊的PeSOS1.2基因能夠顯著恢復缺陷型大腸桿菌EP432（EcNhaA和EcNhaB均缺失）菌株對高鹽的敏感性，說明PeSOS1.2基因存在著抗鹽功能，尚未假基因化；胡楊PeNhaD2基因由於長期的平衡選擇（balancing selection）造成的兩種獨特的單倍型中，其中NX（寧夏）型為古老單倍型，同其它28種近緣的楊屬樹種間的遺傳變異分析發現，只有JB（靖邊）型在分支模型中能檢測到明顯的正選擇現象。上述研究結果將有助於了解由於少數關鍵基因的變異具有較大影響或更複雜的遺傳變異，以及它們適應極端環境的特性，對於進一步理解植物抗鹽機制和分子基礎都具有重要科學意義，也將為如何利用抗逆基因提供科學依據。
