乌头属牛扁亚属(毛茛科)的系统发育和生物地理学研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31470319
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0202.植物系统发生与进化
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Plant origin, divergence and dispersal are important processes relevant to plant evolutionary biology that are not well understood for many groups of plants. Phylogenetic inference methods coupled with biogeographic analyses can yield insights into the processes of speciation and species divergence. An excellent candidate to explore such processes and improve our understanding is that of Aconitum subgenus Lycoctonum (Ranunculaceae). The proposed research will characterize the evolutionary history of this important lineage of plants through the combination of classical and Next-Generation Squencing methods to address three main objectives. The first objective includes increased taxon sampling in the Northern Hemisphere in order to cover the main infrageneric groups and main geographic distribution areas of Lycoctonum. The second objective consists of primer selection for single or low copy nuclear gene based on whole Transcriptome sequencing (RNA-seq). The third objective involves inferring the phylogenetic history of Lycoctonum through combining data from multiple plastid DNA regions, as well as estimating divergence times for individual clades based on assumptions of a relaxed molecular clock. Using these methods and other novel methods recently created for biogeographic area analyses the proposed research will reconstruct ancestral areas and migration pathways of Lycoctonum. This comprehensive approach promises to provide valuable insights into the temporal and spatial dispersal history of the biota through the combination of phylogenetic and biogeograpic data, incorporated with an extensive dataset on morphological and cytological characters for these taxa. This will not only enhance our understanding about the causal factors of the distribution pattern of extant floras, but will also create an excellent model system for the study of plant origin, divergence, dispersal, as well as provide the necessary ecological and evolutionary context for future studies concerning genome evolution in Lycoctonum.
植物类群的起源、分化和散布是植物进化生物学研究中的重要问题,系统发育和生物地理学研究相结合可以很好的揭示物种形成过程和分化式样。本项目拟以乌头属牛扁亚属为例,深入研究其系统发育关系和生物地理学历史。本项目将在前期研究基础上,继续在全球范围内对本亚属类群进行广泛取样,通过转录组测序(RNA-seq)及生物信息学方法来获取足够的单拷贝或寡拷贝核基因引物,结合多个叶绿体片段序列构建系统树并推测种间关系;运用松散分子钟方法,估算系统树上各分支节点分化的时间。在此基础上,运用多种生物地理学分析方法,结合形态学、细胞学和地质资料,探讨牛扁亚属的生物地理学历史,重点推测该亚属的起源时间、起源地点及其在北半球的迁移路径,了解其现代地理分布格局的历史成因。本项目的开展将对植物进化,尤其是物种形成、分化和散布研究提供一个翔实的案例,也为今后深入研究牛扁亚属多倍体基因组进化奠定坚实的基础。

结项摘要

乌头属牛扁亚属Aconitum subgen. Lycoctonum 属于毛茛科翠雀族,全世界约 40 种, 分布于欧洲、亚洲 、非洲北部和北美东部。该亚属的系统发育关系和生物地理学历史还不明确。本项目选取牛扁亚属40种、4变种共61个样品(约包括该亚属87%的种类,涵盖所有组、系),乌头亚属33种植物,通过对psbD-trnT、trnT-trnL、ndhF-trnL、ITS、ETS和AP3片段获取核苷酸序列,进行了系统发育和生物地理学分析。分子系统学研究结果表明目前的牛扁亚属不是一个单系,不应包括独花乌头和A. moschatum。该亚属可分为展喙乌头组和牛扁组,展喙乌头是整个亚属的基部 类群,牛扁组可进一步分为五个系。系统发育分析结果支持横断山区的多倍体有较为相近的亲缘关系,与形态学和细胞学的研究结果一致,花葶乌头很有可能是它们的祖先种。赣皖乌头是四倍体狭盔高乌头的亲本之一,结合形态特征和地理分布,我们推测狭盔高乌头在华东一带起源后,向中部扩散到目前的分布区域。受趋同进化影响,狭盔高乌头有些居群在形态特征上与高乌头相似,但后者是否参与狭盔高乌头的物种形成还不得而知。生物地理学分析表明,牛扁亚属大约起源于中新世中期(10.63 Ma),随后向西扩散到欧洲大陆,向东经白令海峡扩散到北美。分布于横断山区的多倍体起源于3个百万年左右,与横断山区的隆起与形成时间十分吻合,该地区特异的地理环境及生境在多倍体的物种形成中起到了十分重要的作用。我们对狭盔高乌头、赣皖乌头、高乌头和分布于北美的A. reclinatum进行了全叶绿体基因组测序,结合NCBI现有的乌头属叶绿体基因组数据,进一步证实了赣皖乌头为狭盔高乌头的母本。本研究首次对牛扁亚属进行了全面的系统发育和生物地理学分析,深入探讨了多倍体的物种形成和进化历史,为相关研究提供了一个翔实的案例。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Both temperature fluctuations and East Asian monsoons have driven plant diversification in the karst ecosystems from southern China
气温波动和东亚季风推动了中国南方喀斯特生态系统的植物多样化
  • DOI:
    10.1111/mec.14367
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Molecular Ecology
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Hanghui Kong;Fabien L. Condamine;AJ Harris;Junlin Chen;Bo Pan;Michael Moeller;Van Sam Hoang;Ming Kang
  • 通讯作者:
    Ming Kang
A comparison of chloroplast genome sequences in Aconitum (Ranunculaceae): a traditional herbal medicinal genus
传统草药属乌头(毛茛科)叶绿体基因组序列的比较
  • DOI:
    10.7717/peerj.4018
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PeerJ
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Hanghui Kong;Wanzhen Liu;Gang Yao;Wei Gong
  • 通讯作者:
    Wei Gong
DNA barcodes identify Chinese medicinal plants and detect geographical patterns of Sinosenecio (Asteraceae)
DNA 条形码识别中药植物并检测中华九里香(菊科)的地理模式
  • DOI:
    10.1111/jse.12166
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Systematics and Evolution
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Gong Wei;Liu Ying;Chen Jing;Hong Yu;Kong Hanghui
  • 通讯作者:
    Kong Hanghui
Multilocus phylogenetic reconstruction informing polyploid relationships of Aconitum subgenus Lycoctonum (Ranunculaceae) in China
中国乌头亚属毛茛科(毛茛科)多倍体关系的多位点系统发育重建
  • DOI:
    10.1007/s00606-017-1406-y
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    PLANT SYSTEMATICS AND EVOLUTION
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Kong Hanghui;Zhang Yu;Hong Yu;Barker Michael S.
  • 通讯作者:
    Barker Michael S.
Complete Chloroplast Genome of Cercis chuniana (Fabaceae) with Structural and Genetic Comparison to Six Species in Caesalpinioideae
豆科紫荆叶绿体完整基因组及与云麻科六种植物的结构和遗传比较
  • DOI:
    10.3390/ijms19051286
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Wanzhen Liu;Hanghui Kong;Juan Zhou;Peter W. Fritsch;Gang Hao;Wei Gong
  • 通讯作者:
    Wei Gong

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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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