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水生植物生物地理学学科组

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水生植物生物地理学学科组成立于2018年。本学科组立足于东亚流域与湿地，面向全球不同大陆内水体；以水生植物多样性在时间和空间上的进化过程和生存机制为核心，以居群的进化为切入点，采用多学科手段，研究水生植物代表类群的系统发育关系及其全球尺度下的生物地理学模式，揭示大陆间地理隔离及扩散廊道对水生植物大尺度地理分布格局形成的影响；研究东亚水生植物的谱系地理学，揭示古地质及古气候事件，尤其第三纪和第四纪冰期气候以及青藏高原的隆升所促进的东亚复杂水系的形成等对该区域水生植物现代分布格局的影响；研究水生植物代表类群的适应性进化机制，揭示异质性居群生态环境对水生植物物种形成及分化的影响；研究代表水生植物的基因组学，揭示水生植物基因组进化规律并解析水生植物重要功能性状的分子遗传调控机制。

研究组长

  姓   名 陈进明 学   历 博士
职   称 研究员 职   务 博士生导师, PI
通讯地址 武汉市东湖新技术开发区九峰一路201号
邮政编码 430074 电子邮箱 jmchen@wbgcas.cn
简要履历
2005年在武汉大学获博士学位并留校工作，历任讲师、副教授。2009年进入武汉植物园工作，历任副研究员、研究员，2013年-2014年在美国加州大学洛杉矶分校进行访学研究。主要从事水生植物系统学、进化生物学、基因组学及保护遗传学研究。以水生植物为主要研究材料，结合多组学数据及分子标记，研究水生植物进化生物学、保护生物学等相关科学问题。目前以第一作者或通讯作者在Genome Biology、Molecular Biology and Evolution、Molecular Ecology、Journal of Biogeography、Molecular Phylogenetics and Evolution、Journal of Systematics and Evolution等期刊发表论文70余篇。曾主持国家自然科学基金青年基金项目、面上项目、中科院武汉植物园科研骨干人才计划项目等近10项。被《生物多样性》、《Frontiers in Ecology and Evolution》等期刊聘为编委。发表论文目录详见https://www.researchgate.net/profile/Jinming-Chen。

研究组科研项目

  • 国家自然科学基金面上项目，32070253，microRNA在中国特有海菜花属植物物种分化中的作用研究，2020/01-2024/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金面上项目，31870208，莲两生态型自然居群全基因组DNA甲基化变异模式比较研究，2019/01-2020/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金面上项目，31570220，基于基因组重测序研究莲属植物的物种形成与分化机制，2016/01-2019/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金面上项目，30970278，异型花柱植物莕菜两型花间差异基因的克隆与表达分析，2013/01-2016/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金面上项目，30970195，花柱二型性水生植物莕菜的分子谱系地理学研究，2010/01-2012/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金青年基金项目，30800061，濒危植物水蕨的隐种多样性及分子谱系地理学研究，2009/01-2011/12。主持人：陈进明
  • 中科院武汉植物园科研骨干人才计划项目，Y655261W03，水生植物适应性进化遗传学机制，2016/01-2018/12。主持人：陈进明
  • 国家自然科学基金青年科学基金项目，31700197，温带莲与热带莲杂交F1代的等位基因特异性表达研究，2018/01-2020/12。主持人：石涛
  • 中国科学院青年创新促进会项目，2019335，水生植物基因组学研究，2019/01-2022/12。主持人：石涛
  • 湖北省自然科学基金计划青年项目，2019CFB275，全球野生莲属植物的遗传与表型多样性评价，2019/01-2020/12。主持人：石涛
  • 国家自然科学基金面上项目，转座子微进化与基因组结构变异对莲两生态型适应性作用机制研究，32170240，2022-2025。主持人：石涛
  • 国家自然科学基金青年科学基金项目，32100186，中国海菜花属植物杂交-渐渗及物种划分研究, 2022/01-2024/12。主持人：李治中
  • 中科院先导专项B（培育）项目子课题，XDPB020107，中国西南地区海菜花属植物的演化及关键功能性状的适应机制，2017/07-2018/07。参与人：陈进明
  • 中科院先导专项B项目子课题，XDB31010303，东亚海菜花属植物的起源、分化与关键功能性状环境适应性分子机制，2018/07-2023/06。参与人：陈进明、李治中、石涛
  • 国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目，32120103002，水鳖科植物无机碳获取策略的适应性进化机制，2022/01/-2026/12。参与人：李治中

研究组代表成果

成果简介：
  1. 水生植物代表类群系统基因组学及生物地理学
    2.       利用质体基因组对水生植物代表类群泽泻科（Molecular Phylogenetics and Evolution 2022,166: 107334）、海菜花属（Molecular Phylogenetics and Evolution 2020,152: 106939）、雨久花属（Journal of Systematics and Evolution 2021, 59(5), 1027-1039）、水鳖属(BMC Plant Biology 2022, 22(1): 1-11）等进行了分子系统学研究，结合形态学、地理分布等证据，澄清了各类群内部系统发育关系。同时，结合古生物学、古地理及古气候等数据，阐明了各分类群起源、演化、生物地理历史及现今分布格局成因。
  2. 水生植物适应性进化
    3.       从DNA甲基化表观组和转录组层面探究了莲两生态型的适应性表观遗传分化模式（Molecular Ecology2021, 30(12): 2831-2845）。研究结果发现，温带型莲和热带型莲在CG甲基化下存在明显分歧，而地下茎和叶在CHH甲基化下存在明显分歧。进一步对地下茎中的基因表达分析发现两个DNA甲基化酶和一个DNA去甲基化酶的表达分化可能与两生态型莲DNA甲基化水平的整体差异有关。同时，本研究揭示了参与许多淀粉合成和植物激素信号相关基因的启动子甲基化和表达丰度显著相关，作用于莲两生态型地下茎的表型分化。
  3. 水生植物基因组学
    4.       利用三代测序及HIC辅助组装技术显著提升了莲基因组，并进一步从基因表达及表观遗传修饰层面对莲基因组进行研究(Molecular Biology and Evolution 2020, 37(8): 2394-2413)。发现其各类基因在古多倍化后存在不同命运，如恢复单拷贝、全基因组复制遗留等，这可能是由于功能层面的差异所致，而这些差异化的功能约束对各类基因的微观进化（如群体核苷酸多样性、插入缺失频率）及宏观进化（物种间直系同源基因拷贝数变化）有重要影响。基于所组装的新版莲基因组及其它已发表的被子植物基因组，重新评估了核心真双子叶全基因组加倍的系统发生位置并提出了新的真双子叶植物基因组进化模式。
代表性论文：
  1. Shi T, Huneau C, Zhang Y, Li Y, Chen JM*, Salse J*, Wang QF*. 2022. The slow-evolving Acorus tatarinowii genome sheds light on ancestral monocot evolution. Nature Plants, 8(7): 764-777.
  2. Zhang Y, Yang XY, Van de Peer Y, Chen JM*, Marchal K*, Shi T*. 2022. Evolution of isoform-level gene expression patterns across tissues during lotus species divergence. The Plant Journal, 112(3): 830-846.
  3. Zhang Y#, Li H#, Yang XY, Chen, JM*, Shi T*. 2022. Expression rewiring and methylation of non-coding RNAs involved in rhizome phenotypic variations of lotus ecotypes. Computational and Structural Biotechnology Journal, 20: 2848-2860.
  4. Li ZZ#, Lehtonen S#, Martins K, Wang QF, Chen JM*. 2022. Complete genus-level plastid phylogenomics of Alismataceae with revisited historical biogeography. Molecular Phylogenetics and Evolution, 166:107334.
  5. Li ZZ, Gichira AW, Muchuku JK, Li W, Wang GX*, Chen JM*. 2021. Plastid phylogenomics and biogeography of the genus Monochoria (Pontederiaceae). Journal of Systematics and Evolution, 59(5):1027-1039.
  6. Li H#, Yang XY#, Wang QF, Chen JM*, Shi T*. 2021. Distinct methylome patterns contribute to ecotypic differentiation in the growth of the storage organ of a flowering plant (sacred lotus). Molecular Ecology, 30(12): 2831-2845.
  7. Li H, Yang XY, Zhang, Y, Gao ZY, Liang YT, Chen JM*, Shi T*. 2021. Nelumbo genome database, an integrative resource for gene expression and variants of Nelumbo nucifera. Scientific Data, 8(1): 38.
  8. Shi T, Rahmani RS, Gugger PF, Wang MH, Li H, Zhang Y, Li ZZ, Wang QF*, Van de Peer Y*, Kathleen M*, Chen JM*. 2020. Distinct expression and methylation patterns for genes with different fates following a single whole-genome duplication in flowering plants. Molecular Biology and Evolution, 37(8): 2394-2413.
  9. Shi T*, Chen JM*. 2020. A reappraisal of the phylogenetic placement of the Aquilegia whole-genome duplication. Genome Biology, 21: 295.
  10. Li ZZ, Lehtonen S, Martins K, Gichira AW, Wu S, Li W, Hu GW, Liu Y, Zou CY, Wang QF, Chen JM*. 2020. Phylogenomics of the aquatic plant genus Ottelia (Hydrocharitaceae): implications for historical biogeography. Molecular Phylogenetics and Evolution, 152: 106939.
  11. Zhang Y, Nyong’A TM, Shi T*, Yang PF. 2019. The complexity of alternative splicing and landscape of tissue-specific expression in lotus (Nelumbo nucifera) unveiled by Illumina-and single-molecule real-time-based RNA-sequencing. DNA Research, 26(4): 301-311.
  12. Shi T, Wang K, Yang PF*. 2017. The evolution of plant microRNAs: insights from a basal eudicot sacred lotus. The Plant Journal, 89(3): 442-457.
  姓   名 石涛 学  历 博士
职   称 研究员 职   务 硕士生导师
通讯地址 武汉市东湖新技术开发区九峰一路201号
邮政编码 430074 电子邮箱 shitao323@wbgcas.cn
简要履历

2012年6月博士毕业于中国科学院武汉植物园，2013年9月-2015年10月在兰州大学开展博士后研究。2015年11月进入武汉植物园工作。目前主要从事水生植物基因组学与进化生物学研究。以莲及其它早期分化的水生被子植物为材料，研究染色体核型演化、古多倍化、基因组表观遗传修饰、基因调控网络及群体基因组。近年来，主持国家自然科学基金面上与青年项目、中科院青促会项目、湖北省自然科学基金等项目。在Genome Biology、Molecular Biology and Evolution、The Plant Journal、Molecular Ecology等主流杂志上发表SCI论文26篇，协助指导博士生4名，协助指导比利时根特大学博士生1名。发表论文目录详见https://www.researchgate.net/profile/Tao-Shi。

  姓   名 李治中 学  历 博士
职   称 助理研究员 职   务  
通讯地址 武汉市东湖新技术开发区九峰一路201号
邮政编码 430074 电子邮箱 lizhizhong@wbgcas.cn
简要履历

2020年12月毕业于中国科学院武汉植物园。2021年3月进入武汉植物园工作。目前主要从事水生植物系统基因组学与生物地理学研究。利用基因、基因组、形态学及生物地理学等证据探讨水生植物系统发育、起源、分化及现今地理格局成因。目前主持国家自然科学基金青年项目1项。以第一作者或通讯作者在Molecular Phylogenetics and Evolution、Journal of Systematics and Evolution、BMC Plant Biology、Aqautic Botany、Journal of Plant Research等发表SCI论文10余篇，发表水生植物新类群3个。发表论文目录详见https://www.researchgate.net/profile/Zhi-Zhong-Li。

  姓   名 张越 学  历 博士
职   称 助理研究员 职   务  
通讯地址 武汉市东湖新技术开发区九峰一路201号
邮政编码 430074 电子邮箱 zhangyue@wbgcas.cn
简要履历

2021年12月毕业于中国科学院武汉植物园。2022年1月进入武汉植物园工作。目前主要从事水生植物基因组学及进化生物学。以莲及多种水生植物为材料，通过多组学手段研究水生植物性状演化、生态型分化及适应性进化等。在DNA Research, BMC Genomics等发表SCI论文近10篇。