Descrizione del progetto
Scoprire se di più è meglio per quanto riguarda le copie dell’intero genoma
Le nostre cellule si moltiplicano e si dividono continuamente. Le cellule somatiche (non sessuali) sono sottoposte alla mitosi. I cromosomi vengono duplicati, la cellula si divide e una copia del genoma viene trasmessa a ognuna delle due cellule figlie, il che mantiene costante il numero dei cromosomi (numero diploide). La poliploidia, chiamata anche duplicazione dell’intero genoma, non è associata alla divisione cellulare. È diffusa tra gli eucarioti ed è considerata una forza importante nell’evoluzione e nella diversificazione delle specie. Tuttavia, non è stato definito un legame chiaro tra la duplicazione dell’intero genoma e l’accresciuta complessità degli organismi e non è certo se nel complesso la suddetta duplicazione sia benefica o dannosa. Il progetto DOUBLE ADAPT, finanziato dall’UE, sta studiando se la duplicazione dell’intero genoma promuove l’adattamento in una varietà di specie di piante naturalmente poliploidi. Gli studi genomici delle popolazioni naturali e manipolate potrebbero chiarire i meccanismi adattivi rilevanti per la sopravvivenza in vista dei cambiamenti climatici.
Obiettivo
Whole genome duplication (WGD, polyploidization) is arguably the most massive genome-wide mutation whose ubiquity across eukaryotes suggests an adaptive benefit, though no mechanism has been identified. Consequently, a large controversy dominates the field whether WGD represents net benefit or detriment to evolutionary success.
I will test if WGD promotes adaptation in natural populations and address the underlying mechanism by estimating net fitness benefit of WGD vs. the role of post-WGD accumulation of adaptive variation. This question has not been satisfactorily addressed before because experimental studies of WGD were disconnected from field surveys and population genomics avoided complex polyploid genomes. Only recently, we have shown a proof-of-concept that WGD can increase the capacity of populations to accumulate adaptive variation in wild Arabidopsis. Yet the underlying mechanism still remains unknown.
I will address the adaptive consequences of WGD over a hierarchy of levels: genome, phenotype, population and species. In six naturally ploidy-variable plant species I plan to test if
(i) natural polyploid populations accumulate larger adaptive variation than diploids
(ii) WGD per se or post-WGD evolution brings important adaptive novelties
(iii) rates of positive selection increase after WGD
To achieve these goals, I will combine ecological genomics of natural populations with evolve-and-resequence experiments. To move beyond single-species correlative studies, I will manipulate the mutation itself via synthesis of neo-polyploid individuals and populations in six species. Then I will compare adaptation signals in genomes and phenotypes of synthetic polyploids and their natural diploid and tetraploid relatives.
This project will determine the adaptive value of WGD, an important force in evolution and crop domestication, with the ambition to improve our understanding of the role of large genomic mutations in natural selection and adaptation.
Campo scientifico
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
116 36 Praha 1
Cechia