基于基因序列变异和表达水平探讨鱼类适应青藏高原极端环境的趋同进化研究

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基本信息

  • 批准号:
    31702016
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0401.动物进化与发育
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

As the three fish groups, Tibetan Loaches, Schizothoracine fishes and Glyptosternoid fishes are specially distributed in the Tibetan Plateau. The cold climate on the Tibetan Plateau, with hypoxic conditions and strong ultraviolet radiation, creates environments that are extremely hostile to them. Nevertheless, the three fish groups living in the Tibetan Plateau are well adapted to these harsh environmental conditions. Thus, they should have evolved adaptively at the molecular level to cope with the extreme environment. However, up to now, we know little about the molecular basis of adaptation to the extreme environment and convergent evolution at the molecular level in these three fish groups. In the present study, we plan to integrate the transcriptome data of the three groups of Tibetan fishes, in combination with transcriptome data of fishes from low latitude, and with systematic analyses of comparative transcriptome and bioinformatics analysis at the level of sequence variation and gene expression level, to identify positive selection genes which is related to adaptation to the Tibetan Plateau. Through investigations of the evolutionary pattern and convergent evolution of these candidate genes, validation in more species using gene clone and the function experiments of genes of strong interest, we aim to reveal the genetic basis of adaptation and convergent evolution of the three groups of Tibetan fishes.
高原鳅属鱼类,裂腹鱼类和鰋鮡鱼类是青藏高原特有的三大鱼类类群。青藏高原寒冷、低氧和强紫外线的极端环境条件,对其生存带来了严峻的挑战,但这三大鱼类类群对青藏高原极端环境都表现出了极强的适应性。因此,它们在分子水平上可能已经发生了适应性的变化,从而来应对青藏高原的极端环境。然而,迄今为止对于这三大鱼类类群适应青藏高原极端环境的分子机制及在分子水平上的趋同进化所知甚少。本项目拟整合三大高原鱼类的转录组数据,并与近源低海拔鱼类的转录组数据比较,从序列变异及基因表达水平进行系统的比较转录组学和生物信息学分析,以筛选高原鱼类基因组水平上受到正选择作用的且和高原适应相关的重要功能基因,揭示这些基因在三大高原鱼类中的进化格局及趋同适应,并对重要功能基因进行更多物种的克隆验证和功能实验验证,较为系统地揭示不同谱系高原鱼类之间趋同进化的遗传学基础。

结项摘要

高海拔的极端环境给当地土著物种的适应性进化提供了较强的推动力。但是对于不同谱系物种尤其是鱼类趋同适应的遗传学机制却还不清楚。作为研究趋同进化最好的模型软刺裸鲤、硬刺高原鳅、黑斑原鮡三大高原鱼类能很好的适应青藏高原的极端环境,但是其中的遗传机制并不清楚。通过高原鱼类和低海拔鱼类的比较基因组测序,我们检测到三大高原鱼类适应青藏高原趋同进化的基因组水平的信号:(1)高原鱼类与低海拔的参照物种相比基因组水平上呈现进化速率显著加快;(2)在三大高原鱼类中共检测到368个正选择基因,富集到能量代谢和低氧适应的通路中;(3)在三大高原鱼类中鉴定到其分子水平上平行替代的氨基酸位点是普遍存在的,经历了正选择的趋同替代和高原适应密切相关。VHL基因的功能验证,暗示了相比于低海拔鱼类高原鱼类有更强的抗低氧的能力。研究结果为青藏高原鱼类的高海拔适应的趋同进化遗传基础提供了基因组学和功能水平上证据。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Expansion of vomeronasal receptor genes (OlfC) in the evolution of fright reaction in Ostariophysan fishes.
犁鼻受体基因(OlfC)在骨鱼惊吓反应进化中的扩展。
  • DOI:
    10.1038/s42003-019-0479-2
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Commun Biol
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Li;ong;Jiang Haifeng;Wang Ying;Lei Yi;Chen Juan;Sun Ning;Lv Wenqi;Wang Cheng;Near Thomas J;He Shunping
  • 通讯作者:
    He Shunping
A Chromosome-Scale Reference Assembly of a Tibetan Loach, Triplophysa siluroides.
西藏泥鳅染色体规模参考组装
  • DOI:
    10.3389/fgene.2019.00991
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Frontiers in Genetics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Yang Li;ong;Wang Ying;Wang Tai;Duan Shengchang;Dong Yang;Zhang Yanping;He Shunping
  • 通讯作者:
    He Shunping
Transcriptome Analysis of Zebrafish Olfactory Epithelium Reveal Sexual Differences in Odorant Detection
斑马鱼嗅觉上皮的转录组分析揭示了气味检测的性别差异
  • DOI:
    10.3390/genes11060592
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Genes
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Wang Ying;Jiang Haifeng;Yang Li;ong
  • 通讯作者:
    ong
Complete mitochondrial genome of Lepturichthys fimbriata and phylogenetic analysis of family Balitoridae
Lepturichthys fimbriata完整线粒体基因组及Baltoridae科系统发育分析
  • DOI:
    10.1080/23802359.2020.1732846
  • 发表时间:
    2020-04-02
  • 期刊:
    MITOCHONDRIAL DNA PART B-RESOURCES
  • 影响因子:
    0.5
  • 作者:
    Wang, Ying;Li, Zhaoyang;Xiong, Fei
  • 通讯作者:
    Xiong, Fei

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其他文献

毛果杨中链酰基辅酶A合成酶的克隆及酶学分析
  • DOI:
    10.13332/j.1000-1522.20160121
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    北京林业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹山;蒋璐瑶;李丽红;要笑云;张强;撖静宜;王莹;李慧;陆海
  • 通讯作者:
    陆海
供应商家长式行为导向与经销商建言行为:人情的调节作用
  • DOI:
    10.14134/j.cnki.cn33-1336/f.2020.09.004
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    商业经济与管理
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张闯;王莹;鄂嫚迪
  • 通讯作者:
    鄂嫚迪
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  • DOI:
    10.19592/j.cnki.scje.360604
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    南方经济
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨学儒;叶文平;李浩铭;王莹
  • 通讯作者:
    王莹
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  • DOI:
    10.13634/j.cnki.mes.2018.02.015
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    海洋环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛欢欢;丁光辉;张楠楠;张晶;陈冠群;姚子伟;王莹;葛林科
  • 通讯作者:
    葛林科
花魔芋响应软腐病菌侵染初期的转录组分析
  • DOI:
    10.7606/j.issn.1004-1389.2022.06.009
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    西北农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何斐;冯明月;王菁轩;邵永春;王甜;王莹;卢谢敏;方姝颖
  • 通讯作者:
    方姝颖

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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