水稻驯化过程中基因家族进化研究

项目名称： 水稻驯化过程中基因家族进化研究

项目编号： No.31301035

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 生物科学

项目作者： 郭洁

作者单位： 中国科学院植物研究所

项目金额： 22万元

中文摘要： 水稻是最重要的作物、也是起源最古老的栽培植物之一。水稻野生祖先种明确、种内遗传分化显著，加上具有丰富的基因组资源，是开展驯化过程和机制研究难得的模式系统。生物类群中的基因家族成员数目变化具有重要的适应性意义，因此揭示水稻驯化过程中基因家族的变化规律和机理将有助于人们了解作物驯化过程中人工选择作用的遗传机制。本课题以水稻及其野生种为研究对象，分别在栽培稻和野生稻间、栽培稻两亚种间以及野生种间，这三个方面上进行全基因组水平上的基因家族进化分析。利用生物信息学方法和技术，获取成员数目发生显著差异的基因家族，并对其变异模式、功能类别、重复方式、家族成员序列和表达分化、选择压力和进化历史进行深入的研究，寻找潜在的与栽培稻驯化、亚种分化和野生稻分化相关的基因家族，探索其遗传和分子基础。本研究为理解水稻的起源和驯化、作物改良以及野生种的适应性分化的遗传基础提供了有益的资料。

中文关键词： 水稻；基因家族；进化分析；粳稻；籼稻

英文摘要： Rice is one of the most important crops that has been domesticated as early as ten-thousand years ago. With evident wild ancestors, high level of genetic diversity within species as well as rich genome resources, rice is an excellent model system for studies on domestication and artificial selection. Rapid expansion or contraction of gene families may play important roles in shaping species difference, particularly for adaption. In this study, we investigate the evolution of gene families of rice on a genome-wide scale in three levels: comparison of cultivated rice and wild rice, comparison of subspecies of cultivated rice, and comparison of ecotypes of wild rice. Using bioinformatics analyses we obtain gene families with copy number variation. Then, the GO functions, the duplication types, divergence of expressions and sequences of these families are further analyzed. Finally, we attempt to find the potential gene families involved in the rice domestication and explore their underlying genetic mechanism. This study will provide further insights into the domestication process and its underlying mechanisms, and the role of artificial selection in cultivated plants.

英文关键词： rice；gene family；evolutionary analysis；japonica；indica