《蓍草屬植物葉形變異的演化發育研究》是依託北京師範大學，由郭延平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蓍草屬植物葉形變異的演化發育研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：郭延平
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
演化發育研究著眼於個體發育過程在系統發育中的演變，探討生物表型多樣性的遺傳基礎，理解生物適應的發育演化過程。被子植物葉的形態變異是其表型多樣性的最大貢獻者，也是植物適應不同環境的具體體現；雜交多倍化是物種多樣性增加和適應的重要途徑。本項目擬選取菊科蓍草屬遺傳背景明確、葉形變異式樣清晰、涉及雜交多倍化起源的四個物種，即齒葉蓍Achillea acuminata-2x和亞洲蓍A. asiatica-2x以及它們間的異緣四倍體物種高山蓍A. alpina-4x和雲南蓍A. wilsoniana-4x，通過對葉形態發育調控基因CUC 和PIN1的分子進化、表達模式和功能分析，探討種間葉形變異的遺傳、發育和演化機制；同時比較自然雜交物種（高山蓍和雲南蓍）和人工雜交、多倍化後代（齒葉蓍x 亞洲蓍）的葉形，比較它們葉形相關調控基因在表達模式上可能存在的差異，探討雜交、多倍化對表型變異的影響及其遺傳機制。
結題摘要
菊科植物的葉形具有豐富的變異， 而這一性狀的狀態又是該類群植物分類的重要鑑別特徵之一。在東亞，分布有菊科蓍屬的兩個葉形分化強烈、系統發育關係較遠的物種，即齒葉蓍（Achillea acuminata）和亞洲蓍（A. asiatica）。在兩者的葉形之間，存在一系列連續變異的中間類型，分屬於四倍體高山蓍和雲南蓍。項目申請人前期的工作已表明，高山蓍（A. alpina-4x）和雲南蓍（A. wilsoniana-4x）可能為齒葉蓍和亞洲蓍譜系經雜交多倍化而成。為探討該表型變異與物種分化的關聯，本研究採取演化發育生物學的手段，探討蓍屬葉形分化的遺傳基礎和發育途徑。我們主要針對分化強烈的齒葉蓍和亞洲蓍，克隆了葉邊緣形態發育調控基因NAM，對其進行了序列分析，表明它們與模式植物擬南芥中的葉齒髮育調控基因CUC2為直系同源關係。通過 RNA原位雜交實驗、qRT-PCR等表達模式分析，發現該基因的確在葉邊緣由表達，且兩個物種之間存在表達的時空模式差異。進一步，通過病毒介導的基因沉默技術和對擬南芥cuc2突變體的轉基因互補實驗，驗證了Achillea-NAM的確具有調控葉齒長短、回數和數目的功能。此外，基於NAM 基因和若干其他核基因，進一步驗證了四倍體高山蓍和雲南蓍是由兩個二倍體物種亞洲蓍和齒葉的蓍譜系經雜交多倍化而形成。利用這些核基因進行的居群動態歷史分析發現，四倍體物種的遺傳多樣性低於理論水平，可能是形成初期的瓶頸效應所致；雙親部分同源等位基因間存在低水平的重組
