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多倍体植物遗传变异的分子进化机理研究

多倍体植物遗传变异的分子进化机理研究
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  • 批准号:91631302
  • 批准年度: 2016年
  • 学科分类:植物进化与发育(C020303) |
  • 项目负责人:陈增建
  • 负责人职称:教授
  • 依托单位:南京农业大学
  • 资助金额:240万元
  • 项目类别:重大研究计划
  • 研究期限:2017年01月01日 至 2019年12月31日
  • 中文关键词: 多倍体;植物;遗传变异;进化
  • 英文关键词:Evolutionary Genomics;Polyploidy;Dupliction Gene ;Non-coding RNA;Regulatory Networks

项目摘要

中文摘要

动物中多倍体虽不常见,但癌细胞常是多倍体和非整倍体。多倍体是植物基因组进化和农作物驯化的一个重要途径;小麦、棉花、油菜都是异源多倍体,由种间杂交经染色体组加倍后形成的。多倍体农作物的驯化和利用是中国和世界粮食安全的重要基础。更多的植物包括有些动物是古多倍体,多倍化后保存了大量的同源基因。在稳定的异源多倍体中,种间杂种优势被永久的固定,并为自然和人工选择提供了新基因和互作的遗传资源。然而,有关多倍体分子进化和遗传机制仍然很不清楚。本课题将利用新形成和自然的拟南芥多倍体为研究材料,对多倍体基因组和表观基因组开展研究;揭示出表观基因图谱包括DNA甲基化,小RNA和组蛋白修饰对部分同源基因的表达、调控网络和形态性状的影响;比较和解释DNA分子进化、基因计量、突变率和表观基因组之间的相互关系;找到调控进化和功能变化的分子机理;为更好地利用多倍体动植物提供新的思路。

英文摘要

Although polyploidy is rare in animals, polyploidy and aneuploidy are often associated with cancer cells. In contrast, polyploidy is an important feature for the evolution of many plant genomes and for the domestication of agricultural crops; wheat, cotton, and oilseed rape are allopolyploids, which are formed by interspecific hybridization followed by chromosome doubling. Thus,improvement of polyploid crops should have provided a foundation for food security in the world. Many more plant species including some animals are known as paleopolyploids that contain many duplicate genes. In stable allopolyploids, heterozygosity and heterosis is permanently fixed, and the gene and subgenomic interactions provide molecular bases for natural and artificial selection. However, molecular and evolutionary mechanisms for polyploidy are poorly understood. This project will investigate genomic, epigenomic, and phenotypic changes in resynthesized and natural Arabidopsis polyploids. Specifically, the effects of gene dosage, DNA methylation, histone modifications, and small RNAs will be tested on expression of homoeologous genes and regulatory networks; the relationship between epigeneome, sequence variation, dosage,and mutation rates will be determined; mechanisms for genome evolution and phenotypic variation will be investigated. The results will provide molecular bases for improving plant and animal production.

评估说明

    国家自然科学基金项目“多倍体植物遗传变异的分子进化机理研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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