灰眉岩鹀MHC-II类基因在血液寄生虫选择压力下的适应性进化研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    31772444
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    61.0万
  • 负责人：
    董路
  • 依托单位：
    北京师范大学
  • 学科分类：
    C0401.动物进化与发育
  • 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

Pathogen recognition is a big challenge to the animals for survival. The Major Histocompatibility Complex (MHC) comprises a family of genes that play a crucial role in the adaptive immune system to recognize pathogens and trigger the adaptive immune response. Due to its importance for animals in survival and breeding, the polymorphism level of MHC is stronly related the fitness of animals. Thus, how the diversity of MHC is produced and maintained has became a hotspot recently in adaptive evolutionary research. This project attend to utilize the next generation sequencing tecniques to identify genomic neutral SNPs to reconstruct the demographic history of widespread geographic populations in Godlewski's Bunting, in order to test the relative importance of parasite-mediated selection (balancing selection or fluctuation selection) and neutral genetic drift in shaping the diversity of MHC-IIB genes.
动物如何有效的识别病原体以抵御疾病的发生是其生存过程中面临的重要挑战。主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex, MHC）是广为知晓的与抗原识别、激活免疫系统密切相关的重要基因家族，因其在动物存活与繁殖过程中的关键性作用直接关系到个体的适合度，MHC基因多样性的产生与维持机制已成为近年来动物适应性进化与分子生态学研究关注的热点问题。本项目拟利用二代测序技术，以基因组SNPs作为中性分子标记重建灰眉岩鹀不同地理种群的历史动态，并在控制环境异质性的基础上，检验血液寄生虫选择压力下，平衡选择、波动选择和遗传漂变效应如何驱动灰眉岩鹀MHC-IIB基因多样性的产生与维持？从而更为全面地了解和认知鸟类MHC基因多样性与寄生虫感染的关系，揭示鸟类MHC-II类基因多样性产生与维持的适应性进化机制。

结项摘要

动物如何有效的识别病原体以抵御疾病的发生是其生存过程中面临的重要挑战。主要组织相容性复合体基因（Major Histocompatibility Complex, MHC）是广为知晓的与抗原识别、激活免疫系统密切相关的重要基因家族，因其在动物存活与繁殖过程中的关键性作用直接关系到个体的适合度，MHC基因多样性的产生与维持机制是近年来动物适应性进化与分子生态学研究关注的热点问题。本项目利用巢式PCR方法，查明了灰眉岩鹀（Emberiza godlewskii）主要地理种群及多种相关鸟类的血孢子虫感染率和感染种类，并开发建立了首个基于数字式微滴PCR方法（ddPCR）检测鸟类血孢子虫感染强度的体系，显著提升了鸟类血孢子虫感染强度的检测效率与准确度。利用二代测序方法结合生物信息分析，测定了灰眉岩鹀多个地理种群MHC基因的遗传多样性，通过构建等位基因的系统发育关系和基因表达数据，鉴定了灰眉岩鹀一系列的MHC经典等位基因和非经典等位基因，通过遗传多样性分析和选择压力检测，确定灰眉岩鹀的MHC基因受到显著的病原体介导的平衡选择作用。结合基于简化基因组测序所获得的灰眉岩鹀多地理种群及其近缘种淡灰眉岩鹀（E. cia）的基因组SNPs数据，利用中性分子标记构建了种群遗传结构与种群动态，在此基础上利用广义线性模型分析，分析了不同环境条件下种群MHC基因的多样性变化，发现灰眉岩鹀高海拔地理种群MHC基因都具有显著更低的多样性，可能与高海拔地区较低的病原体多样性导致的平衡选择压力放松相关，符合能量权衡假说的预期。本项目顺利完成了各项研究目标，成功开发了高效、准确、稳定的鸟类血孢子虫感染强度定量检测技术体系，建立了一个研究鸟类免疫基因与寄生虫协同演化的理想系统，为深入认知鸟类MHC基因多样性的维持机制与病原体介导的平衡选择压力之间的关系提供了新的视角。

项目成果

期刊论文数量（4）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（1）
Neglected parasite reservoirs in wetlands: Prevalence and diversity of avian haemosporidians in waterbird communities in Northeast China.
湿地中被忽视的寄生虫储存库：中国东北水鸟群落中鸟类血孢子虫的流行率和多样性
  • DOI：
    10.1016/j.ijppaw.2021.04.013
  • 发表时间：
    2021-08
  • 期刊：
    International journal for parasitology. Parasites and wildlife
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yang G;He H;Zhang G;Zhao W;Zhou J;Qian Y;Huang X;Dong L
  • 通讯作者：
    Dong L
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  • DOI：
    10.1186/s12936-018-2385-3
  • 发表时间：
    2018-06-18
  • 期刊：
    Malaria journal
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Jia T;Huang X;Valkiūnas G;Yang M;Zheng C;Pu T;Zhang Y;Dong L;Suo X;Zhang C
  • 通讯作者：
    Zhang C
High prevalence and narrow host range of haemosporidian parasites in Godlewski's bunting (Emberiza godlewskii) in northern China
中国北方戈氏鹀 (Emberiza godlewskii) 血孢子虫寄生虫的流行率高且寄主范围窄
  • DOI：
    10.1016/j.parint.2018.09.004
  • 发表时间：
    2019-04-01
  • 期刊：
    PARASITOLOGY INTERNATIONAL
  • 影响因子：
    1.9
  • 作者：
    Liu, Boye;Deng, Zhuqing;Zhang, Yanyun
  • 通讯作者：
    Zhang, Yanyun
A new protocol for absolute quantification of haemosporidian parasites in raptors and comparison with current assays
猛禽血孢子寄生虫绝对定量的新方案并与当前测定进行比较
  • DOI：
    10.1186/s13071-020-04195-y
  • 发表时间：
    2020-07-17
  • 期刊：
    PARASITES & VECTORS
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Huang, Xi;Huang, Di;Dong, Lu
  • 通讯作者：
    Dong, Lu

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  • 作者：
    向锐;雷国元;徐亚;刘玉强;董路;刘景财;黄启飞
  • 通讯作者：
    黄启飞

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董路的其他基金

灰眉岩鹀种群中疟原虫感染的聚集效应及形成机制
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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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