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。

由于栖息地扩张和环境变化，拟南芥种群面临着前所未有的生物和非生物胁迫。这些应激可能会选择通过改变基因表达或蛋白质活性来产生适应性生理状态的等位基因。因此，为了了解拟南芥种群历史中遗传适应的整体情况，我们构建了表型适应和基因表达适应的数据库。我们分析了基因组中所有 SNP 的 248 个性状的 49,973 个 QTL 和 2,879 个基因的 16,672 个 eQTL 的等位基因频率动态，并确定了与表型值变化相关的 650 个表型适应和基因表达水平。变化（FDR=0.05）。这个种群在四个谱系中检测到了大规模的表型和基因表达适应：俄罗斯向东迁移到中亚和西伯利亚南部，向北迁移到瑞典，迁移到阿塞拜疆，以及德国人迁移到美国。极冷的冬季和短暂的夏季延长了种子休眠时间并扩大了根系。低温延长了生长季节，低光照需要增加叶绿体活性。亚热带和潮湿的环境增强了响应生物和非生物胁迫的植物激素信号通路。在接触重金属后，选择具有从土壤中重金属吸收低、生长速率低、对细菌的抵抗力低和光合基因高表达等特征的等位基因。表型和基因表达适应的数据库补充了针对适应特定方面的研究，将有助于未来研究了解拟南芥种群历史中的生物适应。