项目简介

项目简介

动物复杂性状是动物长期适应进化的结果,是动物多样性存在的主要基础,其调控的失衡是人类重大慢性病发生的内在原因,对其形成规律的认识、对家养动物经济性状的改良和动物特殊功能的仿生有重要意义。因此,系统解析动物复杂性状的成因不仅是一项揭示大自然本质规律的基础性前沿科学工作,也有重大的应用前景。

中国科学院科学家团队在科学院先导专项项目的支持下,启动"动物复杂性状的进化解析与调控"的研究工作,旨在通过对大尺度、跨物种的进化比较,系统整合不同动物物种遗传因子-发育网络进化-表型适应性三个层面的全面数据,突破静态描述和表象关联的局限,解析动物复杂性状的成因。即实现eGPS(evolutionary Genotype-Phenotype Systems biology)范式,并以此揭示重大生物学现象。

本专项从适应进化视角以eGPS阐明以下科学问题:

(1)动物复杂性状是怎样进化来的?解决可追溯问题。

(2)决定动物复杂性状的完整遗传基础是什么?解决可预测问题。

(3)动物复杂性状的发育调控及其适应进化机制。解决可调控问题。

研究内容

从功能上说,动物复杂性状可分为形态和生理功能两类;这两类性状进化的遗传机制是否不同长期以来有很大争论。本专项将选取动物脑容量大小这一脊椎动物形态进化中十分显著且我院科学家近来有突破的形态性状,动物高原适应这一最具我国特色和我院基础的生理性状,以及动物脂肪能量代谢这一我院处于国际前沿并与我国人口主要慢性疾病息息相关的生理性状为切入点,以动物复杂性状产生的内在规律作为贯穿整个专项研究的主线,从遗传、发育调控网络进化、功能适应性三个层面,层层递进,解析动物复杂性状的成因。在遗传层面主要阐明决定复杂性状的遗传元件,在发育网络调控进化层面解决这些元件如何组装,在功能研究层面主要用功能操控实验验证前面两个层面的结果,并理解这些元件组成和相互作用的适应性意义和平衡失衡后导致不适应的机制。

项目组织

本先导项目依托于中国科学院昆明动物研究所。同时,中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院上海生命科学研究院、中国科学院北京基因组研究所、中国科学院水生生物研究所与中国科学院动物研究所等研究单位作为参加单位共同承担研究任务。

中国科学院昆明动物研究所王文研究员和施鹏研究员作为本先导项目的共同首席科学家,带领科学院内近30个研究组共同参与研究工作。本专项成立了专项项目顾问团,成员由张亚平院士、李德铢研究员、姚永刚研究员等资深科学家担任。顾问团的成立,将进一步指导项目的执行,并为项目的研究内容、方向及目标宏观掌控。

项目启动

本先导专项项目于2014年6月预启动,于2015年正式启动,并计划用4到5年的时间完成所有科学目标,为人类慢性疾病的防治、畜禽经济性状的改良和动物特殊功能的仿生提供新的视角,促使我国在新一轮生物科学和技术革命中能占据一个重要的制高点。