蛹虫草线粒体DNA的遗传多样性与线粒体遗传规律的研究

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基本信息

  • 批准号:
    31872162
  • 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:
    C1510.食用真菌学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Mitochondrial DNA (mtDNA) as a genetic element independent of nuclear DNA, has been widely used in evolutionary biology thanks to its higher evolution rate than nuclear DNA. While maternal mitochondrial inheritance is the dominant pattern in animals, various mitochondrial inheritance patterns were reported among closely related species, or even different strains of the same species in the fungal world. Cordyceps militaris has a worldwide distribution and is an economically and medicinally important fungus, but its mtDNA genetic diversity and mitochondrial inheritance pattern are largely unknown. We have collected more than 70 C. militaris isolates from multiple countries. In this application, we plan to assemble mitochondrial genomes of 100 representative C. militaris isolates in order to reveal its mtDNA genetic diversity. We will also compare nucleotide variations between mtDNA and nuclear DNA, and investigate whether mtDNA and nuclear DNA reveal similar phylogenetic relationships among different C. militaris isolates. By examining mt genotypes (with intron distribution patterns as markers) of enormous progeny resulting from sexual crosses of parental isolate pairs with different mating types and different mt genotypes, we will determine the mitochondrial inheritance mechanism of C. militaris. Implementation of this project will not only reveal the mtDNA genetic diversity and mitochondrial inheritance mechanism in C. militaris, but also provide theoretical reference to protection of germplasm resources of C. militaris, and develop the fungus as am important model to study fungal mitochondrial inheritance.
线粒体DNA作为独立于细胞核外的遗传因子,具有较快的进化速率,已广泛用于进化生物学研究。动物线粒体一般遵循严格的母系遗传,但近缘真菌物种间甚至同一真菌的不同菌株都可能具有不同的线粒体遗传模式。蛹虫草在世界上广泛分布,是一种经济价值较高的食药用真菌,但其线粒体DNA的遗传多样性及遗传规律尚未明了。我们前期已收集了70余株来自多个国家的蛹虫草菌株。本项申请拟在继续收集蛹虫草菌株的基础上,通过测定100个代表性菌株的线粒体基因组揭示蛹虫草线粒体DNA的遗传多样性;比较线粒体DNA和细胞核DNA的变异水平及所揭示的不同蛹虫草菌株间的系统发育关系;以线粒体内含子分布模式为标记分析蛹虫草有性杂交后代的线粒体基因型,明确蛹虫草的线粒体遗传规律。本项目的开展不仅能够揭示蛹虫草线粒体DNA的遗传多样性和遗传规律,而且可以为蛹虫草种质资源保护提供理论依据,并有望将蛹虫草发展成研究丝状真菌线粒体遗传的重要模型。

结项摘要

蛹虫草在世界上广泛分布,是一种经济价值较高的食药用真菌,但其线粒体DNA的遗传多样性及遗传规律尚未明了。本项目围绕蛹虫草mtDNA的遗传多样性和线粒体遗传规律开展研究,取得如下重要研究进展:.通过对广泛采集的108个蛹虫草菌株测定完整线粒体基因组序列并进行比较分析,发现不同菌株的线粒体基因组差异较大(26-40 kb),但线粒体基因组常见基因的基因含量和排列顺序却非常保守,基因组共线性关系也很好。造成不同线粒体基因组大小差异的原因主要是内含子数目的不同和基因间区长短不一。.从这些蛹虫草菌株中获得23个细胞核DNA片段的序列(总长度达28.3 kb)。比较细胞核DNA和mtDNA的变异水平,发现蛹虫草的线粒体DNA进化速率相比核DNA进化速率慢(SNP频率2.52% vs. 5.20%)。通过构建系统发育树揭示不同菌株间的系统发育关系,发现线粒体DNA和核DNA反映的不同蛹虫草菌株间的系统发育关系虽然并不完全一致,但大部分菌株的聚类关系是相似的。.通过分析不同线粒体基因型的双亲杂交产生的大量有性后代的线粒体基因型,发现蛹虫草同时具有单亲遗传和双亲遗传。多数杂交组合子代线粒体基因是遗传自交配型MAT1-2的亲本菌株,但也有的杂交组合是遗传自交配型MAT1-1的亲本菌株。.本项目不仅揭示了蛹虫草线粒体DNA的遗传多样性和遗传规律,而且为蛹虫草种质资源保护提供了理论依据。项目共发表SCI论文3篇,中文核心期刊4篇,获省级二等奖1项。培养博士研究生1人,硕士研究生5人。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
蛹虫草线粒体DNA与细胞核DNA进化关系的比较
  • DOI:
    10.13343/j.cnki.wsxb.20190041
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    微生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张姝;崔宁波;赵宇翔;张永杰
  • 通讯作者:
    张永杰
The complete mitochondrial genome of the Chan-hua fungus Isaria cicadae: a tale of intron evolution in Cordycipitaceae
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  • DOI:
    10.1111/1462-2920.14522
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Fan, Wen-Wen;Zhang, Shu;Zhang, Yong-Jie
  • 通讯作者:
    Zhang, Yong-Jie
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  • DOI:
    10.13346/j.mycosystema.210327
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    菌物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张永杰;张姝
  • 通讯作者:
    张姝
高AT含量DNA片段PCR扩增体系的优化
  • DOI:
    10.15983/j.cnki.jsnu.2020.03.015
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    陕西师范大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张姝;张永杰;郝爱静
  • 通讯作者:
    郝爱静
布莱克韦尔虫草的生物活性评价及其子实体的人工培育
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    菌物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    樊香萍;张姝;张永杰
  • 通讯作者:
    张永杰

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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    张永杰

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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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