具有多性别的原生动物嗜热四膜虫性比的群体遗传学及进化研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31900316
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    24.0万
  • 负责人：
    王光营
  • 依托单位：
    中国科学院水生生物研究所
  • 学科分类：
    C0401.动物进化与发育
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The essential premise of sexual reproduction in most eukaryotes is that population must contain individuals with different sexes, i.e. maintaining a certain sex ratio. However, the sex ratios of different species or populations exhibit great variations, making the study of sex ratio evolution a long-term hotspot in evolutionary biology. At present, the theoretical and experimental studies on sex ratio evolution are limited to species with two sexes, i.e. male and female. However, the evolutionary law of sex ratio and the maintenance mechanism of sex diversity in species with multiple (>2) sexes are still unclear. Focusing on this question, this project intends to construct a population genetics model by parametric description of the population mating process and the main stages related to the changes of sex ratio, and then computer simulation is used to analyze the dynamics of population sex ratio. In addition, experimental populations corresponding to different combinations of key model parameters are set up and experimental evolutionary genomics research is carried out to track the dynamics of population sex ratios. By comparing the sex ratio trajectories in the experimental populations with the model predictions, the correctness of the constructed model can be examined and evaluated. The completion of the project will not only fill gaps of theoretical study of sex ratio in multi-sex protozoa, enriching and advancing sex ratio theory, but also provide new insights into understanding the maintenance and evolution of sex diversity in multi-sex species.
大多数真核生物进行有性生殖的前提是种群内要包含不同性别的个体即要维持一定的性比，而不同物种或种群的性比会表现出极大差异，使得性比进化问题一直是进化生物学的研究热点。目前关于性比进化的理论及实验研究都只局限于具有雌雄两种性别的物种，而关于多性别（大于两种性别）物种的性比进化规律及其性别多样性的维持机制尚不清楚。本项目拟以具有七种性别的模式原生动物嗜热四膜虫为对象，通过对其种群的交配以及生活史中与性比变化相关的主要阶段进行参数化描述来构建群体遗传学模型，并进行计算机模拟来分析种群性比的动态变化规律；同时，对模型关键参数设置不同组合并利用相应的实验种群开展实验进化基因组学研究来追踪种群性比变化的动态轨迹，然后与模型预期进行比较来验证和评估模型的正确性。项目的实施不仅将填补性比理论研究在多性别原生动物中的空白，丰富和发展性比理论，也将为理解多性别物种性别多样性的维持和进化提供新的视角。

结项摘要

性被誉为真核生物最成功的进化策略，在真核生物最近的共同祖先中就已经出现。性的主要功能是繁殖，大多数真核生物进行有性生殖的前提是种群内要包含不同性别的个体即要维持一定的性比。性比理论即关于种群性比变化规律的研究，长期以来都是进化生物学领域的热点。针对多性别（大于两种性别）物种的性比演化规律及其性别多样性的维持机制尚不清楚这一关键问题，本项目以具有七种性别的原生动物嗜热四膜虫为对象，通过对其种群的交配特征以及生活史中与性比变化相关的重要事件进行参数化描述，构建了研究其种群性比演化规律的群体遗传学模型；对模型进行模拟分析，发现嗜热四膜虫种群性比达到平衡状态时呈现出两种模式：所有性别共存和单一性别被固定，而驱动这两种模式演变的关键因子是有性生殖阶段未交配细胞和有性后代的存活率之比，以及无性生殖阶段不同交配型细胞生长适合度的差异；同时，理论模型预测的两种性比分布模式与嗜热四膜虫自然种群和实验种群性比演化的结果高度吻合，有力地证明了模型的正确性。项目所取得的成果不仅填补了性比理论在多性别原生动物研究中的空白，也为理解多性别物种性别多样性的维持和进化提供了新的视角。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Identification and Characterization of Base-Substitution Mutations in the Macronuclear Genome of the Ciliate Tetrahymena thermophila
嗜热纤毛虫大核基因组碱基取代突变的鉴定和表征
  • DOI：
    10.1093/gbe/evaa232
  • 发表时间：
    2021-01-07
  • 期刊：
    Genome Biology and Evolution
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Wang G;Fu L;Xiong J;Mochizuki K;Fu Y;Miao W
  • 通讯作者：
    Miao W
Absolute quantification of chromosome copy numbers in the polyploid macronucleus of Tetrahymena thermophila at the single‐cell level
在单细胞水平上对嗜热四膜虫多倍体大核中的染色体拷贝数进行绝对定量
  • DOI：
    10.1002/hipo.22059
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Journal of Eukaryotic Microbiology
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Zhou Yuanyuan;Fu Lu;Mochizuki Kazufumi;Xiong Jie;Miao Wei;Wang Guangying
  • 通讯作者：
    Wang Guangying
Amitosis as a strategy of cell division—Insight from the proliferation of Tetrahymena thermophila macronuclei
无丝分裂作为细胞分裂的一种策略——来自嗜热四膜虫大核增殖的见解
  • DOI：
    10.1016/j.tpb.2022.03.004
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Theoretical Population Biology
  • 影响因子：
    1.4
  • 作者：
    Fu Yunxin;Wang Guangying;Chen Kai;Ma Xuefeng;Liu Shuqun;Miao Wei
  • 通讯作者：
    Miao Wei
Sequencing and characterization of the macronuclear rDNA minichromosome of the protozoan Tetrahymena pyriformis
原生动物梨形四膜虫大核 rDNA 微型染色体的测序和表征
  • DOI：
    10.1016/j.ijbiomac.2020.01.063
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子：
    8.2
  • 作者：
    Han Xiaojie;Yan Guanxiong;Ma Yang;Miao Wei;Wang Guangying
  • 通讯作者：
    Wang Guangying
A strategy for complete telomere-to-telomere assembly of ciliate macronuclear genome using ultra-high coverage Nanopore data
使用超高覆盖度纳米孔数据完成纤毛虫大核基因组端粒到端粒组装的策略
  • DOI：
    10.1016/j.csbj.2021.04.007
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Computational and Structural Biotechnology Journal
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Wang Guangying;Wang Su;Chai Xiaocui;Zhang Jing;Yang Wentao;Jiang Chuanqi;Chen Kai;Miao Wei;Xiong Jie
  • 通讯作者：
    Xiong Jie

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其他文献

嗜热四膜虫有性后代的分离纯化
  • DOI：
    10.13859/j.cjz.201902014
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    动物学杂志
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    马雪凤;孙宗毅;张晶;陈凯;王光营;缪炜
  • 通讯作者：
    缪炜

其他文献

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原生动物嗜热四膜虫多倍体大核无丝分裂过程染色体分选的策略及其演化机制研究
  • 批准号：
    32370457
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    2023
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  • 项目类别：
    面上项目

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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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