白骨壤屬雜種區的適應性滲入研究

《白骨壤屬雜種區的適應性滲入研究》是依託中山大學，由周仁超擔任項目負責人的重大研究計畫。

基本介紹

• 中文名：白骨壤屬雜種區的適應性滲入研究
• 項目類別：重大研究計畫
• 項目負責人：周仁超
• 依託單位：中山大學

中文摘要

適應性滲入在雜種物種形成、物種間適應性狀的轉移和快速的性狀進化等方面發揮著重要的作用。儘管目前已經有不少適應性滲入的例子， 但鑑定關鍵的適應性性狀並證實它們的適應價值的例子卻很少。新一代測序技術的發展可以提供大量覆蓋整個基因組的分子標記，可以在非模式生物中開展基因組水平的適應性滲入研究。本研究擬以紅樹植物白骨壤屬雜種區為研究系統，利用SSR分子標記判斷雜交發生的程度；採用基於第二代高通量測序的RAD-Seq技術，分析並比較三個獨立的雜種區內各個位點的滲入率，估計在中性條件下期望的滲入頻率，鑑定outlier位點，推斷其受到的選擇壓；同時採用RNA-seq測定兩個親本物種的轉錄組，通過分子進化分析，檢測受到正選擇的基因。從基因組水平研究白骨壤雜種區適應性滲入的發生規律，揭示長期的滲入對適應性進化的重要性，理解物種間存在基因流的情況下基因組很多位點可以自由交換而遺傳整合性卻得以保持的機制。

結題摘要

適應性漸滲在雜種物種形成、物種間適應性狀的轉移和快速的性狀進化等方面發揮著重要的作用。儘管目前動物中已有不少適應性漸滲的例子，但在植物中的適應性的例子卻很少，並且很少深入到基因組水平。新一代測序技術的發展可以提供大量覆蓋整個基因組的分子標記，可以在非模式生物中開展基因組水平的適應性漸滲研究。本研究以三個植物雜種區為研究對象，利用SSR分子標記和多個低拷貝核基因判斷了白骨壤屬、海桑屬和醉魚草屬雜交發生的程度，發現白骨壤屬主要是F1代，因此沒有漸滲，而另外兩個屬的物種間都存在廣泛的不對稱的漸滲。在醉魚草屬雜種區，我們揭示了鈣調素基因cam經歷了從密蒙花到皺葉醉魚草的適應性漸滲，可能促進了後者對石灰岩中鈣的吸收和轉運。我們開發了一種簡單的便宜的RAD-SEQ技術並用其對兩個野牡丹屬雜種區進行了分析，鑑定了大量高Fst和低Fst的outliers，這些位點可能經歷了差異適應或者適應性漸滲，或者與這樣的位點緊密連鎖，其中一個抗蟲相關的基因很可能經歷了適應性漸滲。對老鼠簕屬採用RNA-seq測定了轉錄組並開展了分子進化分析，老鼠簕屬內的三種紅樹植物聚為一支，而屬內的陸生物種聚為另外一支，暗示老鼠簕屬紅樹植物為單次起源。我們在老鼠簕中鑑定了99個受到正選擇的基因，其中23個與對抗高鹽、高溫、紫外輻射和種子萌發、胚胎髮育有關，這些受到正選擇的基因很可能對於老鼠簕屬紅樹植物適應海岸潮間帶極端環境具有重要意義。本研究表明植物中存在廣泛的漸滲，並且部分位點的適應性漸滲可能促進了物種的適應性進化。