两种入侵福寿螺杂交-渐渗及对温度适应的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770402
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0301.生态学理论与方法
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

A significant increase in the occurrence of interspecific hybrids in wild environments has been observed in recent decades due to global changes caused by human activities such as the introduction of exotic species, habitat alterations, and contact with artificial hybrids from aquaculture. Hybridization-Invasion (H-I) hypothesis has received particular attention in the past following the publication of Ellstrand & Schierenbeck (2000). Hybridization can create novel phenotypes relative to the parental taxa, increasing the likelihood of survival and establishment success in novel habitats. Hybridization can also lead to increased phenotypic and genetic variation relative to the parental taxa, which may help hybrids better cope with environmental stochasticity and increase their evolutionary potential. If the parental taxa are relatively isolated and occur in small populations, hybridization could lead to the purging of genetic load, and the resulting fitness boost could increase invasiveness. H-I hypothesis is moderately supported across taxa, with strong support in some systems (particularly plants), while more tests in animal and fungal taxa need to be done. While the hybridization of non-native species with native species has been documented in a wide range of organisms, including plants, amphibians, fishes, mammals and insects, few cases of hybridization involving two invasive species in non-native areas have been described. However, multiple related species may also be introduced to the same new environment, and hybridization between two introduced taxa may not be less uncommon than imagined. .Apple snails provide a good model system to study the hybridization involving two invasive species in non-native areas. Previous studies suggested that Pomacea canaliculata and P. maculata have invaded in China, but the distributions of P. canaliculata and P. maculata are different. P. canaliculata is widely distributed in most southern China, while P. maculata is currently found only in several regions. Phylogenetic analysis based on sequences of the nuclear gene elongation factor 1-alpha (EF1a) and microsatellites detected genetic exchange between P. canaliculata and P. maculata especially in the sympatric area of the two species. Temperature limits the range of many apple snails as it is a key determinant of their activity thresholds, growth, reproduction, development and survival. Although numerous studies have examined physiological changes on temperature response in P. canaliculata and P. maculata, few have investigated genetically based species differences in thermal tolerance. Using transcriptomics, gene expression changes can be quantified and related to evolutionary and ecological processes. Here we will use hybrid experiments and microsatellite to assess cross-species hybridization and genetic introgression between invasive P. canaliculata and P. maculata. We will compare the transcriptomic data of the gill and liver tissues from females in P. canaliculata, P. maculata and their F1 hybrids, and temperature tolerance in F1 hybrids and backcross. This research aims to clarify the role of hybridization between the two invasive apple snails in their range expansion in invaded area and identify genes that are differentially expressed following temperature stress to obtain a better understanding of how temperature can regulate gene expression and affect thermotolerance and cold tolerance in these two invasive apple snails.
杂交-入侵假说认为杂交能够增加表型变异和遗传变异,降低群体遗传负荷,有利于杂交个体适应变化的环境,增强它们的进化潜力以及入侵性。越来越多的研究证实杂交在植物入侵过程中发挥了重要的作用。但对动物入侵是否具有相似的作用还缺乏足够的证据。福寿螺为研究近缘动物在入侵地的杂交提供了很好的材料。我们前期的研究工作表明入侵中国的福寿螺包括Pomacea canaliculata和 P. maculata。P. canaliculata在我国广泛分布,而P. maculata分布范围较局限,它们在同域分布地区存在杂交的可能。温度是限制福寿螺分布的关键因素之一。本项目拟通过杂交实验和微卫星标记探讨我国两种福寿螺杂交-渐渗的程度和方向,基于转录组水平比较两种福寿螺及杂交子代对不同温度适应能力的差异,阐明杂交-渐渗在福寿螺入侵中的作用,揭示福寿螺适应环境温度的分子调控机制,为福寿螺的防治和管理提供科学依据。

结项摘要

杂交-入侵假说认为杂交能够增加表型变异和遗传变异,有利于杂交个体适应变化的环境,增强它们的进化潜力以及入侵性。本项目基于全基因组重测序技术分析了入侵中国7个省市的108只福寿螺。研究结果表明,小管福寿螺和斑点福寿螺、小管福寿螺和新种P. occulta nov. sp.在同域分布地区存在广泛杂交,并且可能在引入前或引入过程中3种福寿螺之间就已经发生了渐渗杂交。温度是限制福寿螺分布的关键因素之一,小管福寿螺在中国长江以南大部分地区广泛分布,但斑点福寿螺分布较为局限。本项目基于转录组研究发现,小管福寿螺和斑点福寿螺在应对高温和低温的胁迫中表现出不同的基因表达模式。在高温胁迫下,小管福寿螺免疫相关基因表达量下降,斑点福寿螺主要通过降解受损或折叠错误的蛋白质来减少高温对机体造成的的损伤。热休克蛋白基因和细胞色素P450基因在两种福寿螺应对低温胁迫中发挥重要作用。冷驯化处理会诱导小管福寿螺大量基因表达以减少低温胁迫造成的损伤, 通过代谢调整,激活泛素-蛋白酶体系统降解受损或折叠错误的蛋白质,减少氧化应激损伤和提高不饱和脂肪酸胆固醇含量提高小管福寿螺耐寒性。lncRNA可以通过调控E3泛素蛋白连接酶、谷胱甘肽巯基转移酶合成、葡萄糖转运和细胞色素P450等基因的表达参与冷驯化提高小管福寿螺耐寒性。在小管福寿螺基因组中鉴定出33个DnaJ基因和30个GST基因。经冷驯化处理后,5个DnaJ基因在小管福寿螺肝胰腺中的表达量显著提高。10个GST基因为耐寒性差异表达基因,有5个GST基因参与冷驯化过程。上述研究探讨了两种福寿螺适应环境温度的分子调控机制,有助于了解不同福寿螺对环境温度适应能力的差异及其与分布现状的关系,为入侵福寿螺的防治和管理提供科学参考。

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)
苏州市入侵福寿螺的遗传多样性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    动物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱子衿;林友福;杨雨婷;陈书涵;胡亚萍;周旭;李宏;丁晖;陈炼
  • 通讯作者:
    陈炼
Genome-wide identification and functional analysis of the glutathione S-transferase (GST) family in Pomacea canaliculata
福寿螺谷胱甘肽 S-转移酶 (GST) 家族的全基因组鉴定和功能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    International Journal of Biological Macromolecules
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Youfu Lin;Qi Xiao;Qianwen Hao;Zijin Qian;Xuexia Li;Peng Li;Hong Li;Lian Chen
  • 通讯作者:
    Lian Chen
小管福寿螺 SNP 标记开发及其在物种鉴定中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    南京师大学报( 自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林英;肖麒;林友福;李雪霞;殷文莉;李宏;陈炼
  • 通讯作者:
    陈炼
温度对福寿螺抗氧化酶活性和 丙二醛含量的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    动物学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈炼;邬婷;陈燏;邱怡妮;朱善良;祁雯;卫蔚;刘少华;刘青;赵雨恬;王仁雷
  • 通讯作者:
    王仁雷
Multicellularity and sex helped shape the Tree of Life
多细胞性和性别帮助塑造了生命之树
  • DOI:
    10.1098/rspb.2021.1265
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Lian Chen;John J. Wiens
  • 通讯作者:
    John J. Wiens

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其他文献

基于GIS的国家生物物种资源信息系统设计与实现
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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深部软岩井底车场巷道变形破坏机理及耦合控制对策研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Journal of Instrumentation
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    徐晓禹;陈炼;金革
  • 通讯作者:
    金革
城市公园绿地供给的公平性定量评价——以重庆市中心城区为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨丽娟;杨培峰;陈炼
  • 通讯作者:
    陈炼
Asymptotic solution to singularly perturbed delayed equation for predator-prey model
捕食者-被捕食者模型奇异摄动延迟方程的渐近解
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    汪娜;许建强;陈炼
  • 通讯作者:
    陈炼

其他文献

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陈炼的其他基金

基于肠道微生物研究两种入侵福寿螺快速适应环境变化的机制
  • 批准号:
    32170434
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
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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

        graph TD
          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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