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生科院生态所陈军课题组在Nature Ecology & Evolution发文揭示两种同域分布的栎属植物在全基因组范围上的渐渗模式

编辑:张谊 来源:生命科学学院 时间:2022年05月19日 访问次数:10  源地址

栎树,俗称橡树,是北半球分布最广、适应性最强、物种最丰富的树木属之一。栎树通常能活几百年,在漫长的生命周期中对各种非生物和生物威胁具有高度的耐受性(图1)。同时,在各种栎属物种中发现了广泛的基因流动,这可能有助于它们的传播。这使栎树成为研究适应性渗透的理想材料。

近日,Nature Ecology & Evolution在线发表了浙江大学生命科学学院生态研究所植物系统进化学团队的陈军课题组题为“Genome-wide analyses of introgression between two sympatric Asian oak species” 的研究论文。在本研究中,研究团队重点研究了两个同域生长的栎树物种(麻栎Quercus acutissima和栓皮栎Quercus variabilis),以揭示渐渗的遗传机制及其对快速适应的贡献。

1 湖北后河自然保护区橡树混交林(左)。学生在江西官山自然保护区对一棵古老麻栎树进行采样(右图)。

在这项研究中,团队前往湖北、四川、云南、海南等地进行采样(图1),共获得数百个个体的基因组和表达组数据,深入研究了基因组渐渗模式、重组率、环境相关突变和基于多个同域群体的基因表达差异。研究发现生活在相似环境或相近地理距离内的近缘种更趋向于通过渐渗交换相同基因组区域内的变异,而这些变异因为基因组区间内重组率被抑制而更容易被自然选择完整地保留下来(图2)。团队还发现这些被保留下来的变异多数位于由转座子插入而形成的调控区域内。这些调控区域能响应外界条件刺激,从而改变下游基因的表达水平。在不同种群中共享率更高的渐渗区域,受它们调控的下游基因表达水平更为稳定。该研究为近缘物种适应性渐渗规律和具体遗传机制的研究指明了方向。

2 基因组渐渗、环境相关突变与重组率的相关性

我院博士研究生付锐锐为文章第一作者,陈军研究员为论文的通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研专项资金等项目资助。浙大植物系统进化学团队主要致力于以珍稀濒危的孑遗植物(银杏、连香树等)和广布林种(栎属)的适应性进化机制的研究,研究内容同时涵盖了多种重要的中草药(三叶青等)和经济作物(菱角、杨梅等)基因组进化特点。


原文链接:https://www.nature.com/articles/s41559-022-01754-7


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