基因可变剪接参与拟南芥生态型间杂交不亲合调控研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770247
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 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:
    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

It has long been known that species or subspecies hybrids, even when they are able to form, often fail owing to sterility, adult inferiority, or embryonic lethality, thus preventing gene flow among species or subspecies and leading to reproductive barriers and speciation. Assessing the phenomenon and underlying mechanism of hybrid incompatibility (HI) are critical for understanding microevolution. In the Dobzhansky-Muller model, two or more DM genes control HI via a negative interaction. Thus far, more than a dozen DM genes have been isolated from model animals and plants; however, little is known about the mechanism mediating HI. We previously showed that SKIP and HIC1 are novel DM genes in Arabidopsis thaliana accessions. We also demonstrated that natural variations in HIC1 determined HI, while an SNP in HIC1 affected the SKIP-mediated alternative splicing of HIC1 pre-mRNA in these accessions. The proposed work will use SKIP/HIC1-mediated HI in Arabidopsis thaliana accessions as a model system to further reveal the mechanism of HI, with the hope of establishing alternative gene splicing as a mechanism of Dobzhansky-Muller-type HI and a critical regulatory step in microevolution. Therefore, the results from the proposed work will provide new insight into our understanding of microevolution.
生物种间或亚种间杂交往往会导致杂交不亲合,并进一步导致基因在种间或亚种间流动障碍, 最终会导致生殖隔离和新物种的产生。对杂交不亲合现象以及机制的研究对于认识生物微进化的机制有重要意义。杂交不亲合一般由两个或两个以上Dobzhansky-Muller(DM)基因控制,近年来科学家已经从果蝇、线虫以及拟南芥和水稻等物种中鉴定到多个DM基因,但对调控杂交不亲合的机制了解甚少。我们前期的工作表明SKIP和HIC1是控制拟南芥生态型间杂交不亲合的两个新的DM基因,并有初步结果表明拟南芥生态型间HIC1基因的SNP差异决定生态型间杂交亲合与否,HIC1的SNP差异影响SKIP对HIC1前体mRNA的可变剪接。该项申请将在上述结果基础上,以SKIP和HIC1两个基因相互作用调控拟南芥生态型间杂交不亲合为切入点,拟揭示基因可变剪接是控制生物种内杂交不亲合的一种新机制,从而揭示和丰富生物微进化的分子机制。

结项摘要

不同物种或亚种间通过杂交得到的后代相对于亲本可能在营养生长阶段表现出杂交优势,但在生殖阶段表现出缺陷,或在生长发育或环境适应的各方面均表现出劣势。这种杂交后代相较于亲本出现劣势的现象称之为种间或亚种间的合子后杂交不亲和。亲和性作为物种演化和形成的生物学基础,决定和平衡了物种的多样性和稳定性,因此解析控制物种种间和亚种间杂交不亲和的分子机制是生物学研究的重要问题之一。杂交不亲和现象的理论遗传机制可通过Dobzhansky-Muller(DM)模型解释,两亲本原始遗传位点在演化过程中由于遗传变异的积累导致功能出现分化,在杂交后的重组遗传背景下,两个或两个以上遗传位点(DM基因)之间出现不匹配,产生有害相互作用进而导致杂交不亲和。本项目鉴定到两个新的DM基因,并发现SKIP和HIKI1的有害上位性互作会导致拟南芥生态型间杂交后的出现重组合子败育、雄配子体传递效率降低、SKIP位点偏分离的杂交不亲和现象,其分子机制是SKIP通过直接结合HIKI1的pre-mRNA调控其剪接,当SKIP剪接活性下降时,HIKI1的SNP4G会导致HIKI1出现内含子保留,触发拟南芥生态型间的杂交不亲和,即受SKIP调控的HIKI1可变剪接是导致拟南芥生态型间杂交不亲和的一个原初反应。综合上述结果证实基因转录后可变剪接是调控拟南芥生态型间杂交不亲和的一种新分子机制。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
SKIP regulates environmental fitness and floral transition by forming two distinct complexes in Arabidopsis
SKIP 通过在拟南芥中形成两种不同的复合体来调节环境适应性和花的转变
  • DOI:
    10.1111/nph.15990
  • 发表时间:
    2019-10-01
  • 期刊:
    NEW PHYTOLOGIST
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Li, Yan;Yang, Jing;Ma, Ligeng
  • 通讯作者:
    Ma, Ligeng

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其他文献

The effects of extracellular Calmedulin on initiation of Hippeastnum nitilum pollea germona tim and tube qrouth
细胞外钙调蛋白对朱顶红启动和管生长的影响
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
    Planta
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    马力耕;孙大业
  • 通讯作者:
    孙大业
G蛋白在细胞外钙调素启动花粉萌发和花粉管伸长的作用
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自然科学进展
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    --
  • 作者:
    马力耕;崔素娟;徐小冬等
  • 通讯作者:
    徐小冬等
细胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马力耕;徐小冬;崔娟等
  • 通讯作者:
    崔娟等
钙调素启动和促进木顶红花粉萌发和动物管伸长的细胞外作用位点研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    自然科学进展
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马力耕;孙大业
  • 通讯作者:
    孙大业

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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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