蕨类植物类种子性状产生及其演化的分子机制

项目名称： 蕨类植物类种子性状产生及其演化的分子机制

项目编号： No.91231105

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2013

项目学科： 微生物学、植物学

项目作者： 饶广远

作者单位： 北京大学

项目金额： 100万元

中文摘要： 在生物演化过程中，复杂新性状的产生并不源于很多新的突变或者新的基因，而是对已有基因或基因调控网络的微小改变和修饰。根据我们前期对铁线蕨配子体的诱导实验，发现在铁线蕨的幼胚发育过程中产生了“类种子性状”。因此，本项目拟借助已建立的铁线蕨实验体系，从“微进化”的角度探讨有关种子性状的产生及其演化机制，即探讨在微环境改变的情况下，一些业已存在但执行其它功能的基因如何形成全新的基因调控网络，导致新性状的产生。项目以类种子性状形成的主控基因及其调控网络为研究重点，利用不同微环境条件下产生的类种子性状表型，通过全基因组水平的检测和分析，从关键基因表达的时空特点来了解它们在调控网络中的作用，以及该调控网络在类种子性状形成过程中的作用，阐明蕨类植物中类种子性状产生的分子机制，为进一步阐释种子植物的起源及种子的形成提供科学依据。

中文关键词： 铁线蕨；类种子性状；进化分析；转录组分析；组化分析

英文摘要： In biological evolution, innovative traits may not necessarily arise from new mutations or new genes, but in many cases, from slight changes of existing genes or modification of the developmental regulatory networks. During our studies on the gametophyte development of Adiantum capillus-veneris Linn., we found some seed-like traits, i.e., dessication and storage of nutrients, similar to those in seed plants. The emerge of such “new” traits may be a consequence of the gene regularory network which was assembled or modified via co-opting exiting genes with the changes of microenvironment. We, therefore, attampt to find out how the seed-like traits arise in A. capillus-veneris. With the induction system established in A. capillus-veneris, this project will focus on the the master genes and their regulatory network responsible for the seed-like traits. We will, first, detect the correlation between the seed-like traits and the expression patterns of the key genes in seed development. We will then, through the genome-wide survey and analysis, evaluate the roles of the key genes in their network and in induced seed-like traits. We aim to address the molecular mechanism underlying seed-like traits in ferns. This will certainly lay a good base for further studying the causes and processes of the seed innovation

英文关键词： Adiantum capillus-veneris；seed-like traits；evolutionary analysis；transcriptome analysis；histochemistry analysis