微进化过程的多基因作用机制重大研究计划2013年度项目指南

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1、附件：微进化过程的多基因作用机制重大研究计划2013年度项目指南生物进化是在自然选择的作用下,适应性的遗传变异延续下来的过程。各种适应性表型是进化的表现形式。生物多样性，农艺或经济性状的产生，高原、高盐等极端环境下的物种形成或种群分化，不同地域种群的多态性及不同地域人群对疾病易感性的差别等生命现象都是进化的结果。生物进化的研究体现在两个层次上：宏进化（macroevolution）和微进化（microevolution）。宏进化研究侧重于观察大的时间尺度下的生物性状变异（不在本重大研究计划资助范围之内）；而微进化指的

2、是种内或近缘物种之间的进化,是生物变异的源头和适应环境的基础。以人类进化为例，微进化研究的是人群内部（或人与黑猩猩之间）的遗传差异，如人类对高原环境的适应、遗传变异与地域性传染病的关联、人类适应不同日照环境与肤色变异等等。生物进化过程中，种群对环境迅速变化的适应、入侵种适应新的环境、人工驯化下动植物生殖生理或神经行为的改变、物种形成过程中不同种群交配行为的分化等由遗传改变导致的一系列表型变异，都是微进化过程的表现。因此，可以说微进化是生物变异与环境适应的源头，也是生物学的基础研究领域。-9-微进化研究着重于基因对性状

3、的影响，以及选择对基因变异的作用。微进化中适应性表型变异是通过自然选择或人工选择保留下来的，通常具有内在的分子与遗传基础，可以追溯其发生发展的过程，有规律可循，因而是生物学领域关注的焦点。生物表型变异的分子机制十分复杂，我们从生物变异与进化的源头着手，较有可能解析适应的分子机制。另外,许多分子水平的研究表明,微进化过程中的复杂表型适应是多基因作用的结果，只有全基因组水平的分析，才能有效揭示其多基因作用机制。本重大研究计划旨在通过分析微进化过程中表型变异的生物在基因组水平上的变异，发现与表型变异相关的关键遗传改变，并揭

4、示进化的作用力，从而阐明复杂表型变异的多基因作用机制，使进化理论奠定在更坚实的遗传学基础上，推动进化理论的进一步发展与完善。一、科学目标运用基因组学及多学科交叉的综合手段，通过研究微进化中适应环境变化的生物体系，揭示基因组在序列、结构、表观遗传修饰、转录水平上的变异以及影响表型进化的作用机理，阐明多基因之间的相互作用与网络调控的分子机制及其进化意义。二、核心科学问题以生物应对新环境、极端环境、家养环境和细胞水平的适应性变异等为研究体系，分析在快速进化过程中基因组的变异，阐明有多少关键基因在微进化过程起作用？它们是一些

5、什么样的基因？它们本身是如何进化的？它们之间的相互作用如何？它们在调控网络里主要处于哪些位置？等问题。从而解析微进化过程中多基因作用机制，揭示“生物是如何在基因组水平上通过基因突变与多基因交互作用，改变表型或其它性状以适应环境变化”。本重大研究计划优先资助能对上述核心问题提出明确解决方案的项目。三、2013年度拟重点资助的研究方向-9-本重大研究计划建议的四种研究体系代表了微进化中生物适应快速变化环境的重要体系。它们在回答核心科学问题上既有共性，也有很强的互补性。本重大研究计划资助在下述六个研究方向上提出的基础好、创

6、新性强,具有国际领先潜力的前沿研究项目。1.新环境下的基因组变异及适应新环境的分子机制。一般认为环境变化是生物微进化主要的驱动力。变化的环境可以是原住地的气候、地表等的改变，也可以是物种迁移到一个新的环境（如入侵种，是快速环境变化的一个典型例子）。比较新旧环境中的物种群体在基因组水平的差异，寻找强烈分化的基因位点，从而鉴定出适应新环境的关键基因。本研究方向要求在全基因组水平上定位与克隆适应性基因，进而通过研究适应性基因的进化历史与功能变化，探索和揭示生物迅速适应新环境的基本机制和规律。本方向优先支持在表型、遗传，生态

7、等方面已有较好研究基础的研究系统。本重大研究计划在2013年度鼓励这一方向的申请。2.极端环境下的基因组变异及适应极端环境的分子机制。极端环境（包括边缘环境）是指近缘物种或同一物种的生境中具有极高或极低的温度、纬度、海拔、盐度等物理特征的环境。极端环境与新环境的区别在于，物种已经在相当长的时间内产生了对极端环境的适应性。生物在极端或边缘环境里的抗低氧、抗强酸、抗盐、抗高温等都是典型例子。本研究方向要求通过全基因组水平的比较研究，定位和克隆与极端或边缘环境适应相关的关键基因，以揭示生物适应极端环境的分子机制。本方向优先

8、支持在遗传、生理等方面已有较好研究基础并能揭示进化机制的研究系统。3.人工选择下的基因组变异与适应人工环境的分子机制。-9-家养动植物是在短短的一万多年内，通过人工选择的作用，从野生祖先驯化而来的。人工选择的特点是强度高、方向明确。本研究方向要求通过比较家养动植物与其野生近缘物种群体的全基因组水平上的差异，探讨人工选择下基因组变异的规律，鉴别出