Die genetischen Grundlagen der quantitativen morphologischen Variation in einer Population von Drosophila

• Antragsteller: Professor Dr. Nicolas Gompel
• Fachliche Zuordnung: Evolutionäre Zell- und Entwicklungsbiologie der Tiere ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545438816

Morphologische Unterschiede zwischen Arten können ihren Ursprung in der vorhandenen stehenden genetischen Variation in Populationen ihres gemeinsamen Vorfahren haben. Um diese beiden evolutionären Zeitskalen - Populationen und Arten - konzeptionell in Bezug auf genetische Mechanismen, die der morphologischen Variation zugrunde liegen, zu verknüpfen, vergleichen wir die Pigmentationsvariation auf den Flügeln von eng verwandten Arten mit der Pigmentationsvariation in einer Population einer dieser Arten. Unsere bisherige Arbeit liefert ein ziemlich detailliertes Bild vom genetischen Ursprung interartspezifischer Unterschiede, wie einem dunklen Pigmentfleck an der Flügelspitze. Das vorliegende Projekt zielt darauf ab, den genetischen Ursprung der Variation in der Flügelpigmentation innerhalb einer Population einer einzigen Art mit einem Flügelfleck, Drosophila biarmipes, zu entschlüsseln. Unsere spezifischen Ziele sind: (i) die Korrelation zwischen morphologischer und genetischer Vielfalt in unserer Population zu bewerten (ii) Loci auf genombreiter Ebene zu identifizieren, die quantitative Variation in der Flügelpigmentation innerhalb einer Population zugrunde liegen (iii) die Rolle der regulatorischen Variation an einem Pigmentationsgen von besonderem Interesse bei der Modulation der Flügelpigmentation innerhalb einer Population zu bewerten. Um diese Ziele anzugehen, schlagen wir vor, unsere Expertise in Population und quantitativer Genetik (französisches Team) mit der funktionellen Genetik und evolutionären Entwicklungsbiologie (deutsches Team) zu kombinieren. Wir werden unsere Forschung in drei Arbeitspakete (WPs) organisieren. Zuerst (WP1) werden wir die populationsgenetischen Parameter (vorhandenes Polymorphismus, Vererbbarkeit) der Studienpopulation bewerten, um das Design nachfolgender genetischer Kartierungen zu optimieren und eine hohe Kartierungsauflösung zu ermöglichen. Anschließend werden wir eine Genome-Wide Association Study (GWAS) basierend auf Einzelflugzeuggenomen durchführen (WP2). Um die Phänotypisierungskraft zu maximieren, werden wir die Phänotypen (Flügelpigmentation) mehrerer Exemplare im Nachwuchs jeder sequenzierten Fliege durchschnittlich berechnen. Schließlich (WP3) werden wir die Beteiligung der in der Kartierung identifizierten Kandidaten-Loci mithilfe funktionaler genetischer Assays validieren. Wir werden insbesondere die mögliche Rolle des Gens yellow in der Pigmentationsvariation auf Populationsebene überprüfen, da wir kürzlich festgestellt haben, dass regulatorische Veränderungen an diesem Gen kontinuierliche Variationen in der Flügelpigmentation zwischen Arten erklären. Unsere gemeinsamen Anstrengungen an der Schnittstelle von Populationsgenetik und Evo-Devo werden es ermöglichen, die genetische Zusammensetzung von phänotypische Veränderungen zwischen Arten mit der genetischen Architektur von Variationen innerhalb von Arten zu vergleichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartner: Mathieu Gautier, Ph.D.