GWAS, ゲノム, (古)環境に基づく多形質共適応・共進化マップの構築

基于 GWAS、基因组和（古）环境构建多性状共同适应/共同进化图谱

基本信息

批准号：
22K11950
负责人：
岸野洋久
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11950/
关键词：
ゲノム集団ゲノム表現型適応遺伝子発現適応 QTL eQTL 共適応共進化俯瞰地図

项目摘要

シロイヌナズナ集団は、生息域の拡大や環境変化の結果、未経験の生物的・非生物的ストレスにさらされてきた。これらのストレスは、遺伝子発現やタンパク質活性を変化させることにより、適応的な生理的状態を生み出す対立遺伝子を選択する可能性がある。そこで、A.thalianaの集団史における遺伝的適応の全体像を把握するために、表現型適応と遺伝子発現適応のデータベースを構築した。ゲノム中の全SNPsに対して、248形質49,973個のQTLと2,879遺伝子の16,672個のeQTLにおける対立遺伝子頻度の動態を解析し、表現型値の変化に結び付く650個の表現型適応と遺伝子発現レベルの変化に結び付く3,925個の遺伝子発現適応を確認した(FDR=0.05)。この集団は、ロシアの中央アジアと南シベリアへの東進、スウェーデンへの北上、アゼルバイジャンへの移動、ドイツ系住民の米国への移動という4つの系統において大規模な表現型適応と遺伝子発現適応が検出された。極端に寒い冬と短い夏が種子の休眠を長引かせ、根系を拡大させた。低温は生育期を延長し、低光量は葉緑体活動の活発化を必要とした。亜熱帯で湿度の高い環境は、生物・非生物ストレスに対応する植物ホルモンのシグナル伝達経路を強化した。重金属への曝露により、土壌からの重金属の取り込みが少ない、成長速度が低い、細菌に対する抵抗性が低い、光合成遺伝子の発現量が高いなどの特徴を持つ対立遺伝子が選択された。適応の特定の側面に焦点を当てた研究を補完する表現型適応と遺伝子発現適応のデータベースは、シロイヌナズナの集団史を通しての生物学的適応を理解するための今後の研究に有用であると思われる。

由于栖息地的扩展和环境变化，拟南芥种群暴露于经验丰富的生物学和非生物压力。这些应力可以通过改变基因表达和蛋白质活性来选择产生适应生理态的等位基因。因此，我们已经构建了一个表型和基因表达适应的数据库，以了解塔利亚纳曲霉史上遗传适应的总体情况。 For all SNPs in the genome, we analyzed the dynamics of allele frequencies in 16,672 eQTLs of 248 traits and 49,973 QTLs and 2,879 genes, confirming 650 phenotypic adaptations linked to changes in phenotypic values and 3,925 gene expression adaptations linked to changes in gene expression levels (FDR=0.05).该人群已经在四行中检测到大规模的表型和基因表达适应：俄罗斯向西向中亚和南西伯利亚向北，向北到瑞典，阿塞拜疆，德国人口到美国。极度冷的冬季和短暂的夏天延长了种子休眠，并扩大了根系。低温延长了生长期，而低光水平需要增加叶绿体活性。亚热带和潮湿的环境增强了对生物学和非生物胁迫反应的植物激素信号通路。由于暴露于重金属的情况下，选择了具有低摄取的特征，例如土壤中重金属的摄取低，低生长速率，对细菌的耐药性低以及光合基因的高表达。互补的研究重点是适应的特定方面，表型和基因表达适应的数据库似乎对于将来的研究很有用，可以理解整个拟南芥种群历史上的生物学适应性。