亚洲-西北太平洋典型马尾藻的时空演化动力学研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31370264
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    78.0万
  • 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:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The late Quaternary glacial oscillations and associated tectonic processes (e.g. topological and structural configurations of habitats) are increasingly believed to have greatly influenced the tempo-spatial adpative evolutionary dynamics and biodiversity gradients of terrestrial organisms in the Northern Hemisphere. In the marine ecosystems, however, accumulating evidence indicated that factors shaping population genetic variations and distribution patterns of marine taxa vary considerably with either distinct biological features (e.g. larval stage and drifting dispersal capability) or environmental forces including biogeographical latitude and complex hydrogeological dynamics (e.g. diverse oceanic current systems and no dispersal barrier among marine regimes). Deciphering how these factors contributed to range shifts of population genetic connectivity and molecular phylogeographic architecthures can largely promote our understanding on speciation, adaptation and diversification of marine organisms drove by selective forces, whether historically or contemporarily, from both ecological and evolutionary perspectives. In this project we will focus on four typical Sargassum species (S. thunbergii, S. fusiforme, S. pallidum and S. polycystum) in the Asia-Northwest Pacific with each harboring distinct biological characteristics, through approaching the combined analyses of coalescent population genetics and geographic information system (GIS)-based ecological niche modeling. Our main objectives are as follows: 1) comprehensively investigate the geographical patterns of genetic variation of Sargassum species in the Asia-Northwest Pacific from both evolutionary and ecological timescales, and then reveal the deep tempo-spatial profiles of genetic affinity and evolutionary processes based on the integration of molecular, ecological, geographical and paleoenvironmental data sets; 2) explore the potential influential mechanisms of ice age, oceanic circulation and biological features on geographic distribution of Sargassum species, extrapolate some cryptic glacial refugia in the Asia-Northwest Pacific coastlines, and probe the corresponding influence of climatic, environmental and biological factors respectively on the biodiversity of seaweed species, and the even mutural interactions between each factor. The implement of this project can provide significant theoretical and practical insights for discovery and conservation of genetically important marine biological resources, and even monitoring coastal environmental ecosystems.
第四纪冰期造成的海岸带栖息环境急剧变更对北半球生物区系的形成和演化产生了深远影响,该重大气候事件协同其它重要的地理和环境因素(海区间缺乏天然屏障、物种扩散能力、近岸多向的海流)使得海洋生物的时空演化模式与多样性分布复杂而多样。本项目以在亚洲-西北太平洋呈同域分布的四种马尾藻(羊栖采、鼠尾藻、海蒿子和匐枝马尾藻)为研究对象,运用进化遗传学、分子系统地理学和基于地理信息系统(GIS)生态位模拟的多学科整合方法,目的在于:1)全面解析亚洲-西北太平洋地区马尾藻遗传多样性的时空分布模式与规律,结合分子、生态、地质和古环境数据,揭示它们自第四纪冰期以来的地理演化历史和动力学过程;2)探讨冰期、海流、生物学特性对马尾藻属地理分布的影响机制,推断一些潜在的冰期避难所,评估气候、环境和生物因子对海藻遗传多样性影响的协作关系。本项目既能丰富海洋生物进化地理学理论,又能为重要海藻资源的管理与保护提供科学指导。

结项摘要

第四纪冰期造成的海岸带栖息环境急剧变迁对北半球生物区系的形成和演化产生了深远影响,该重大气候事件协同其它重要的地理和环境因素使得海洋生物的时空演化模式与多样性分布复杂而多样。本项目以在亚洲-西北太平洋呈同域分布的3种马尾藻(鼠尾藻、羊栖菜和匍枝马尾藻海蒿子)和Chondrus ocellatus及Palmaria palmata为研究对象,通过整合进化遗传学、分子系统地理学和地理信息系统生态位模拟的多学科研究方法,重要研究结果包括:1)澄清5种海藻种内的遗传多样性和时空变动模式、不同遗传世系的分隔历史和潜在的驱动因子,发掘了各自种内隐存的多样性,分析了不同繁殖方式(有性vs.营养)对于物种在分布区内隔离分化的影响;2)确定了羊栖菜的重要保护单元、种群和世系,初步鉴定了具有优先保护价值的地区,3)发现西北太平洋近岸的海流系统(特别是黑潮、中国沿岸流、对马暖流等)对鼠尾藻不同种群之间的遗传相通性起到了重要的驱动作用;4)剖析了冰期鼠尾藻祖先种群的存留对于现今物种地理分布和多样性变动的贡献,明确了历史隔离和当前海流驱动的种群间基因交流是导致中国近岸鼠尾藻种群遗传动力变动模式的关键过程;5)首次提出了第四纪末期冰期避难所假设来解答为何海南岛西南部的莺歌海地区具有较高的物种多样性和局地特有性——这一重要的进化生物学研究难题。这些成果是亚洲-西北太平洋地区海流和冰期如何协作进而影响近海海洋生物地理分布与多样性结构的重要范例,不仅对于揭示亚洲-西北太平洋地区其他海洋生物的特有多样性及进化历史亦具有重要的理论意义,而且在全球变化背景下可为该地区海洋生物类群的保护和管理提供重要科学指导。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A late Pleistocene marine glacial refugium in the south-west of Hainan Island, China: Phylogeographical insights from the brown alga Sargassum polycystum
中国海南岛西南部更新世晚期海洋冰川保护区:来自褐藻马尾藻的系统发育地理学见解
  • DOI:
    10.1111/jbi.13130
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOGEOGRAPHY
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hu, Zi-Min;Kantachumpoo, Attachai;Duan, De-Lin
  • 通讯作者:
    Duan, De-Lin
Distribution, function and evolution characterization of microsatellite in Sargassum thunbergii (Fucales, Phaeophyta) transcriptome and their application in marker development.
马尾藻(Fuclales、Phaeophyta)转录组中微卫星的分布、功能和进化特征及其在标记开发中的应用
  • DOI:
    10.1038/srep18947
  • 发表时间:
    2016-01-06
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu F;Hu Z;Liu W;Li J;Wang W;Liang Z;Wang F;Sun X
  • 通讯作者:
    Sun X
Coastal upwelling areas as safe havens during climate warming
沿海上升流区域是气候变暖期间的安全港
  • DOI:
    10.1111/jbi.12887
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Journal of Biogeography
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Hu Zi-Min;Guillemin Marie-Laure
  • 通讯作者:
    Guillemin Marie-Laure
Historical isolation and contemporary gene flow drive population diversity of the brown alga Sargassum thunbergii along the coast of China
历史隔离和当代基因流动驱动中国沿海褐藻马尾藻种群多样性
  • DOI:
    10.1186/s12862-017-1089-6
  • 发表时间:
    2017-12
  • 期刊:
    BMC Evolutionary Biology
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Li Jing-Jing;Hu Zi-Min;Sun Zhong-Min;Yao Jian-Ting;Liu Fu-Li;Fresia Pablo;Duan De-Lin
  • 通讯作者:
    Duan De-Lin
How to rectify the misuse of scientific names in bioscience?
如何纠正生物科学中学名的误用?
  • DOI:
    10.1007/s11434-014-0143-7
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Chinese Science Bulletin
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Hu Zi-Min;Juan Lopez-Bautista;Duan De-Lin
  • 通讯作者:
    Duan De-Lin

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加拿大-西北大西洋地区掌形藻的种群遗传结构与动态变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    生物多样性
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李晶晶;张杰;胡自民;段德麟
  • 通讯作者:
    段德麟

其他文献

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红藻角叉菜与皱波角叉菜的比较进化地理学研究
  • 批准号:
    31000103
  • 批准年份:
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    18.0 万元
  • 项目类别:
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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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