拟髭蟾属角质刺性二态的形成及进化的分子机制

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31770405
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 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

Sexual dimorphism, which refers to any phenotypic difference between sexes of one species, plays important roles in species’ survival and reproduction. It is one of the hotspot issues in the fields of Ecology and Evolutionary Biology. Many amphibians are known to develop sexual dimorphic traits during breeding season, yet it has seldom been studied on the molecular mechanisms for the development and evolution of these traits. Some species of Leptobrachium genus possess male-specific keratinized spines with seasonal development, whereas other species of this genus do not show this trait. Thus, Leptobrachium species provide an ideal taxon for studying the developmental and evolutionary mechanism of sexual dimorphism. We have found that spines’ size was significantly correlated with body size, and hormone pathways related genes showed significantly different expressions between breeding and post-breeding periods. These results indicate the important roles of hormone pathways in developing spines. Therefore, we hypothesize that the development of sexually dimorphic spines is correlated with hormone pathways and this trait has experienced rapid evolution. To test this hypothesis, we will combine the phenotypic analyses, physiological detection and comparative genomic methods to 1) investigate the phenotypic differences of spines among Leptobrachium species, 2) test the correlation between spines’ development and hormone pathways, 3) detect differences of genomic structure between sexually dimorphic and sexually monomorphic species. Based on these analyses, we aim to test the hypothesis of shaping sexually dimorphic spines and to further reveal the molecular mechanism of spines evolution.
性二态是指同一物种的不同性别具有不同表型的现象,它对物种的生存和繁殖至关重要,是生态学和进化生物学领域关注的热点问题。许多两栖动物在繁殖期具有性二态特征,但很少有关于其形成及进化分子机制的研究。拟髭蟾属的部分物种具有雄性特有的角质刺结构,且呈现季节性的“生长-脱落”变化,而部分物种不具有这种结构,是研究性二态形成与进化的理想类群。我们前期研究发现,角质刺大小与身体大小显著正相关,且激素通路基因在生长与脱落阶段的表达水平差异显著,暗示激素通路在角质刺形成过程中的重要作用。因此,我们提出假设:拟髭蟾属角质刺的形成与激素通路有关,该性状在属内经历了快速进化。为了检验这一假设,本项目拟用表型分析、生理检测和比较基因组学方法,研究拟髭蟾属:1)不同物种角质刺的表型差异;2)角质刺的形成与激素通路的关系;3)性二态与性单态物种的基因组结构差异,进而验证角质刺形成的理论假设,揭示角质刺进化的分子机制。

结项摘要

为了研究拟髭蟾属特有的角质刺性二态形成及进化的分子机制,我们利用野外表型观测、比较基因组分析以及转录组基因表达分析相结合的方法,研究了角质刺表型的进化规律、角质刺表型变异相关的基因组差异以及角质刺形成的分子调控通路。研究发现,角质刺起源于原髭蟾与其他髭蟾的共同祖先,并在腾冲拟髭蟾和华深拟髭蟾的进化过程中发生了二次丢失。在拟髭蟾属物种的进化过程中,编码角蛋白的中间丝蛋白家族发生了多次扩张,而调控细胞凋亡的基因家族也在不同物种发生了特异性扩张。进一步的研究发现,串联复制形成的毛发角蛋白基因、神经配体受体互作通路、性类固醇生物合成通路以及Wnt通路在角质刺形成过程中具有重要的调控作用。因此,本研究支持了角质刺性二态的激素调控假说,鉴定了一系列与角质刺形成相关的基因及通路,系统性地揭示了拟髭蟾属角质刺形成及进化的分子机制。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Female-biased Dispersal of the Emei Moustache Toad (Leptobrachium boringii) under Local Resource Competition
当地资源竞争下峨眉须蟾 (Leptobrachium Boringii) 的雌性偏向扩散
  • DOI:
    10.16373/j.cnki.ahr.180049
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Asian Herpetological Research
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    Wang Wenxia;Wei Shichao;Chen Mengjiao;Wu Hua
  • 通讯作者:
    Wu Hua
Reflection of paleoclimate oscillations and tectonic events in the phylogeography of moustache toads in southern China
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  • DOI:
    10.1111/jzo.12537
  • 发表时间:
    2018-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF ZOOLOGY
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li, J.;Wei, S.;Wu, H.
  • 通讯作者:
    Wu, H.
Genomic and transcriptomic insights into molecular basis of sexually dimorphic nuptial spines in Leptobrachium leishanense
雷山细臂虾性二态性婚刺分子基础的基因组和转录组学见解
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019-12-05
  • 期刊:
    NATURE COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Li, Jun;Yu, Haiyan;Wu, Hua
  • 通讯作者:
    Wu, Hua

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  • 通讯作者:
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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]
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