CAREER: Understanding Evolutionary Responses to Climate Change Across Space and Time
职业:了解跨空间和时间对气候变化的进化反应
基本信息
- 批准号:1845682
- 负责人:
- 金额:$ 89.88万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2019
- 资助国家:美国
- 起止时间:2019-05-01 至 2025-04-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Ongoing climate change presents significant threat to global biodiversity. One way to predict the consequences of future climate change is to examine how vulnerable species have been affected by historical climatic patterns. Collections of preserved specimens in natural history museums provide such a window into the past. New methods for extracting and sequencing DNA from these specimens open up exciting opportunities to reveal evolutionary changes in the western fence lizard over the last century. This research examine specimens from two studies about 50 and 100 years ago. The lizards were collected at specific sites along a latitudinal gradient in the Sierra Nevada Mountains of California. They will be compared with population samples from their modern day descendants. The DNA sequences will be paired with detailed 3D morphological scans of each specimen for analysis. The research will evaluate how population demographics in this species have changed through time. The analysis will reveal how populations have moved in response to a changing climate. It will assess which genes and traits are involved in local adaptation. A new research and learning experience will be developed using the data and workflow from this study to teach undergraduates critical skills in big data and scientific computing. This will be conducted through a program at UC Berkeley designed to address underrepresentation in all areas of data science. Additionally, the data collected in this project will be used to develop an augmented reality educational game. The game will challenge high school student groups to collect and analyze data on the effects of climate change while exploring a real outdoor space. Understanding how species will respond and adapt to non-stationary environmental change is a major challenge in modern biology. Research on population-level responses is critical for understanding how genetic diversity, population connectivity, and adaptive potential can be maintained in the face of ongoing climate change. This project will conduct analyses at multiple scales to examine high resolution genomic and morphometric datasets that capture responses to climate change in natural populations across space and time. These datasets will be built from contemporary collections of western fence lizards (Sceloporus occidentalis) paired with specimens collected from the same study area 50 years and 100 years ago and will be analyzed alongside environmental GIS data corresponding to each time period. These longitudinal analyses of microevolutionary responses to climate change will address questions about the population-level effects of environmental change. Which genes and traits are involved in adaptation to climate change? How do changing environments affect population dynamics and genetic diversity? The results of this study will make available genomic and morphological data on one of the pioneering studies of local adaptation from a century ago, to the benefit of future students and researchers.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
正在进行的气候变化对全球生物多样性造成了重大威胁。预测未来气候变化后果的一种方法是检查脆弱的物种如何受到历史气候模式的影响。 自然历史博物馆中保存的标本的集合为过去提供了这样的窗口。从这些标本中提取和测序DNA的新方法为揭示上个世纪西方栅栏蜥蜴的进化变化提供了令人兴奋的机会。 这项研究检查了大约50年前和100年前的两项研究的标本。蜥蜴是在加利福尼亚州内华达山脉的纬度梯度沿特定地点收集的。它们将与现代后代的人口样本进行比较。 DNA序列将与每个标本的详细3D形态扫描配对以进行分析。该研究将评估该物种中的人口人群如何随着时间的流逝而改变。该分析将揭示人口如何响应不断变化的气候。它将评估哪些基因和特征参与局部适应。将使用本研究的数据和工作流程开发新的研究和学习经验,以教授大数据和科学计算中的关键技能。这将通过加州大学伯克利分校的一项计划进行,旨在解决数据科学所有领域的代表性不足。 此外,该项目中收集的数据将用于开发增强的现实教育游戏。该游戏将挑战高中学生团体,以收集和分析有关气候变化影响的数据,同时探索真正的户外空间。了解物种将如何反应并适应非平稳的环境变化是现代生物学的主要挑战。对人口水平反应的研究对于了解如何在面对持续的气候变化的情况下保持遗传多样性,人口连通性和适应性潜力至关重要。 该项目将在多个尺度上进行分析,以检查高分辨率的基因组和形态计量学数据集,以捕获跨时空自然种群对气候变化的反应。 这些数据集将建立在当代的西部栅栏蜥蜴(Sceloporus coccidentalis)的当代收藏中,并与从50年零100年前从同一研究区域收集的标本配对,并将与与每个时间段相对的环境GIS数据进行分析。 这些对气候变化的微观进化反应的纵向分析将解决有关环境变化的人口级影响的问题。适应气候变化的哪些基因和特征涉及?不断变化的环境如何影响人口动态和遗传多样性?这项研究的结果将提供有关从一个世纪以前的当地适应的开创性研究之一,对未来的学生和研究人员的好处进行基因组和形态学数据。该奖项反映了NSF的法定任务,并被认为是值得通过基金会的知识分子优点和更广泛影响的审查标准来通过评估来支持的。
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Generating continuous maps of genetic diversity using moving windows
使用移动窗口生成遗传多样性的连续图
- DOI:10.1111/2041-210x.14090
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:6.6
- 作者:Bishop, Anusha P.;Chambers, E. Anne;Wang, Ian J.
- 通讯作者:Wang, Ian J.
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- DOI:
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:6.6
- 作者:Wang, Ian J
- 通讯作者:Wang, Ian J
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- 资助金额:
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