Genetics of diapause termination timing in the water flea Daphnia - identifying genes and evolutionary processes of relevance in nature
Ecology and Biodiversity of Animals and Ecosystems, Organismic Interactions
Final Report Abstract
In diesem Projekt wurde die genetische Architektur des Schlupfverhaltens aus Dauereiern des Wasserflohs Daphnia magna erforscht. Dabei gelang es mittels quantitative trait locus (QTL) Genkartierung Genomregionen zu identifizieren, die einen signifikanten Einfluss auf das Schlupfverhalten ausübten. Eine Genomregion zeigte dabei einen Genotyp spezifischen Unterschied im Schlupfverhalten in Abhängigkeit von der zur Stimulation des Schlupfes eingesetzten Photoperiode. Dieses Resultat ist relevant in Bezug auf die saisonale Anpassung des Schlupfes aus Dauereiern in natürlichen Populationen, wobei Photoperiode als ein Indikator für Jahreszeit dient. Des Weiteren nahm eben jene Genomregion eine zentrale Stellung in der genetischen Architektur des Schlupfverhaltens ein, wobei epistatische Interkationen mit 3 der 8 relevanten Genomregionen festgestellt wurden. Im weiteren Verlauf des Projektes konnten für mehrere der identifizierten Genomregionen funktional relevante Kandidatengene festgestellt werden. Dies erlaubt nun Folgeuntersuchungen zur Rolle von Kandidatengenen und Regionen bei der Divergenz des Schlupfverhaltens natürlicher Populationen. In einem weiteren Teil des Projekts wurde das Schlupfverhalten von Dauereiern natürlicher Populationen aus mehreren Systemen in Europa dann auch im Labor untersucht. Dabei zeigten sich Unterschiede im Schlupfverhalten von Populationen aus Habitaten mit vorhersehbar wiederkehrenden Umweltbedingungen zu solchen aus Gewässern mit unvorhersehbar fluktuierenden Charakteristiken. Diese Analyse bestätigte und erweiterte die Ergebnisse vorhergehender Arbeiten. Im Folgenden konnte gezeigt werden, daß besagte Unterschiede im Schlupfverhalten zu einem Großteil erblich waren. Dabei wurde festgestellt, daß genetische Variation in eben jenen Schlupfcharakteristika nicht nur zwischen Populationen besteht, sondern auch zwischen Klonen derselben Population vorkommt. Im Laufe des Projekts zeigte sich, daß für die experimentelle Charakterisierung des Schlupfverhaltens eine wesentlich größere Anzahl an Dauereiern nötig war, als bei Projektstart angenommen wurde. Dies führte zur Entwicklung einer teilautomatisierten Hochdurchsatzmethode für die Charakterisierung des Schlupfverhaltens von Dauereiern. Diese methodologischen Fortschritte bieten nun, zusammen mit den Resultaten der Genkartierung und der Charakterisierung des Schlupfverhaltens ausgesuchter natürlicher Populationen, die Möglichkeit zur Bearbeitung bestehender und neuer wissenschaftlicher Fragen zur Evolution der Dormanz in Daphnia.
Publications
- 2016. Assessing hatching rates and the timing of hatching from plankton resting stages - an accurate and cost effective high throughput approach. Limnol. Oceanogr. Methods 14, 718 – 724
Czypionka, T., Reeves, G., Vanhamel, M., De Meester, L.
(See online at https://doi.org/10.1002/lom3.10125)
