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系统与进化基因组学研究组

 

胥  川

博士,长聘教轨副教授研究组长博士生导师

学    士 (2006-2010) 浙江工业大学

硕    士 (2010-2013) 浙江工业大学,浙江大学

博    士 (2013-2017) 浙江大学

博士后(2017-2020)密西根大学安娜堡分校

Email: chuanx@sjtu.edu.cn

 

 

个人介绍:
        主要利用生物信息学、比较基因组学等技术手段从事进化基因组学以及系统生物学方向研究。过往具体的研究项目包括:真核生物转录翻译可变性在物种演化中的意义,深海动物全基因组测序分析并探索其适应极端环境的演化机制,致病真菌基因功能及其毒力演化,以及生物网络模型构建、分析与应用等。重要发现:基因转录翻译过程中主要的可选择性事件(如,基因可变转录起始或终止)源自于分子错误,在物种演化中是非适应的。目前,发表研究论文十余篇,其中第一作者研究/观点论文发表于Cell Syst., PLoS Biol., Mol. Biol. Evol., Nat. Rev. Genet.等国际知名期刊。SMBE会员。Front. Fungal Biol. 审稿编辑。Natl. Sci. Rev., Int. J. Mol. Sci., Genome Biol. Evol., Microorganisms等多本SCI杂志审稿人。

   

研究方向:

 

目前,研究小组围绕基因组及其演化,主要着眼于但不限于以下三个方面的研究。
 
1. 真核生物基因转录翻译在基因组水平的模式与机制及其在物种演化中的意义。
   自上世纪五十年代中心法则被提出以来,人们逐渐清楚真核生物基因实现其功能通常需要经过DNA到RNA再到蛋白质的转录翻译过程。由于该过程过于复杂,其中很多现象的机制及其在物种演化中的意义并不清楚,比如转录翻译的可变性。本小组曾系统地阐述了转录翻译可变性“分子错误假说”的观点,认为大多数可变性源自于分子机器的不精确性。然而,控制这些错误的基因组水平机制及其在物种演化中的模式差异仍需探索;我们的“分子错误”结论并不意味着所有的可变性都是错误,挖掘物种演化中具有功能的可变性也具有其意义。此外,转录翻译错误与多种表型(如,疾病)相关,建立其与生物表型之间的关系也是一个研究内容。这是研究小组的主要研究方向,我们将结合实验和计算的方法来探讨该方向的科学问题。
 
2. 致病真菌的毒力演化。
   在自然界中,真菌有数百万种。其中,已发现对动植物有害的真菌近万种,而对人类致病的真菌已超过300种,这些致病真菌对于农、牧业以及人类健康造成了巨大的危害。致病真菌广泛地分布于真菌界多个谱系,它们的致病能力有强有弱,致病过程丰富多样,然而致病机制及其演化却不清不楚。我们可以通过组学比较的方法来探索致病真菌的毒力演化过程以及其中的机制,为人类有效地对抗它们提供有用的知识。研究内容包括不限于:重要毒力相关基因/基因家族、遗传和非遗传性因素,与致病真菌毒力的获得、强弱、以及演化的关系,等等。我们的研究对象多样,包括动物、人类、植物的致病真菌。此外,除了真菌的致病毒力以外,真菌本身也是我们解码生命很好的材料,我们也会用真菌为材料来研究基因组演化中的生物学问题。
 
3. 人类疾病相关研究。
   除了以上研究方向以外,研究小组也将开展人类疾病相关的研究。一是人类疾病的组学研究。该方向将主要采用高通量组学测序技术,分析疾病人群组学的变化,挖掘致病相关的机制、基因以及位点。二是人类疾病的演化相关研究。通常,当一种疾病导致个体生存受损时,它会被自然选择所移除,基因组上相关位点则表现出负向选择;然而,并不是所有的疾病及其基因组上关联位点如此,其中的原因和演化机制是怎样的?我们将利用群体数据探索相关问题。
 
研究小组2021年招收本科实习生、硕士生、博士生和博士后,竭诚欢迎来邮咨询了解。本科实习生申请者,专业不限,学校不限,表现良好者,欢迎申请本小组硕/博生。本科申请硕士/直博的学生,理工科相关专业即可,欢迎具有良好的遗传学、分子生物学、生物信息学、统计学、基因组学、进化生物学、以及计算机等相关知识者申请。硕士申请博士和博士申请博后,欢迎具有生物信息学、RNA建库测序与分析、群体遗传学等研究背景者联系了解。
 

代表性论文:

  1. Xu, C., & Zhang, J. (2020). Mammalian alternative translation initiation is mostly nonadaptive. Molecular Biology and Evolution. Mar 7. pii: msaa063. doi: 10.1093/molbev/msaa063.
  2. Xu, C., and Zhang, J. (2020) A different perspective on alternative cleavage and polyadenylation. Nature Review Genetics., doi: 10.1038/s41576-019-0198-z
  3. Xu, C., Park, J. K., & Zhang, J. (2019). Evidence that alternative transcriptional initiation is largely nonadaptive. PLoS biology, 17(3), e3000197.
  4. Xu, C., & Zhang, J. (2018). Alternative Polyadenylation of Mammalian Transcripts Is Generally Deleterious, Not Adaptive. Cell systems. 6 (6), 734-742.e4
  5. Xu, C., Liu, R., Zhang, Q., Chen, X., Qian, Y., & Fang, W. (2016). The diversification of evolutionarily conserved MAPK cascades correlates with the evolution of fungal species and development of lifestyles. Genome biology and evolution, evw051.
  6. Xu, C., Zhang, X., Qian, Y., Chen, X., Liu, R., Zeng, G., ... & Fang, W. (2014). A High-Throughput Gene Disruption Methodology for the Entomopathogenic Fungus Metarhizium robertsii. PloS one, 9(9), e107657.
  7. Xu, C., Liu, L., Zhang, Z., Jin, D., Qiu, J., & Chen, M. (2013). Genome-scale metabolic model in guiding metabolic engineering of microbial improvement. Applied microbiology and biotechnology, 97(2), 519-539.
  8. Xu, C., Zhao,C., He, W., Qiu, J (2011). Selection of Bacillus cereus resisting to jingangmycin aqua. Acta Agriculturae Zhejiangensis,2011,23(6):1187-1191.
  9. Liu, R., Xu, C., Zhang, Q., Wang, S., Fang, W. (2017). Evolution of the chitin synthase gene family correlates with fungal morphogenesis and adaption to ecological niches. Scientific Reports. 7:44527 (Co-first author)
  10. Chen, X., Xu, C., Qian, Y., Liu, R., Zhang, Q., Zeng, G., ... & Fang, W. (2016). MAPK cascade‐mediated regulation of pathogenicity, conidiation and tolerance to abiotic stresses in the entomopathogenic fungus Metarhizium robertsii. Environmental microbiology. 18(3), 1048–1062 (Co-first author)
  11. Zhang, Q., Chen, X., Xu, C., Zhao, H., Zhang, X., Zeng, G., ... & Meng, Y. (2019). Horizontal gene transfer allowed the emergence of broad host range entomopathogens. Proceedings of the National Academy of Sciences, 116(16), 7982-7989.
  12. Guo, N., Qian, Y., Zhang, Q., Chen, X., Zeng, G., Zhang, X., ... Xu, C., Raymond J. St. Leger & Fang, W. * (2017). Alternative transcription start site selection in Mr-OPY2 controls lifestyle transitions in the fungus Metarhizium robertsii. Nature Communications, 8(1), 1565.
  13. Zeng, G., Chen, X., Zhang, X., Zhang, Q., Xu, C., Mi, W., ... & Bidochka, M. J. (2017). Genome‐wide identification of pathogenicity, conidiation and colony sectorization genes in Metarhizium robertsii. Environmental microbiology, 19(10), 3896-3908.
  14. Mao, Y., Zhang, Y., Xu, C., & Qiu, Y. * (2015). Comparative transcriptome resources of two Dysosma species (Berberidaceae) and molecular evolution of the CYP719A gene in Podophylloideae. Molecular ecology resources. 16(1), 228-241
  15. Zhao, H., Xu, C., Lu, H. L., Chen, X., Leger, R. J. S., & Fang, W. * (2014). Host-to-Pathogen Gene Transfer Facilitated Infection of Insects by a Pathogenic Fungus. PLoS pathogens, 10(4), e1004009.
  16. Shi, W., Guo, Y., Xu, C., Tan, S., Miao, J., Feng, Y., ... & Fang, W. * (2014). Unveiling the mechanism by which microsporidian parasites prevent locust swarm behavior. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(4), 1343-1348.

 

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