Selective sweeps in Drosophila melanogaster
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Lebensbedingungen von Organismen können sich im Laufe der Evolution dramatisch ändern. Wie passen sich Pflanzen und Tiere solchen Umweltveränderungen an? Welche Gene lassen sich im Genom ausmachen, die eine solche Anpassung ermöglichen? Wir haben eine von uns entwickelte Methode benützt, um im Genom von Drosophila melanogaster Spuren positiver Selektionsereignisse zu finden, die zur Adaptation dieser in Afrika beheimateten Fliegen geführt haben (z. B. an die temperierten Klimazonen außerhalb Afrikas). Dazu haben wir ca. 250 kurze Fragmente auf dem X-Chromosom und dem dritten Chromosom von einer Stichprobe von Fruchtfliegen aus Südostasien sequenziert und mit einer bereits analysierten anzestralen Population aus Afrika und einer abgeleiteten Population aus Europa verglichen. Dabei konnten wir feststellen, dass die beiden abgeleiteten Populationen (aus Asien und Europa) zeitgleich aus Afrika ausgewandert sind und sich erst später aufgespalten haben. Ferner haben wir begonnen, die Signaturen der positiven Selektion genauer zu untersuchen. Diese sind vor allem durch eine Reduktion der genetischen Variabilität gekennzeichnet (sog. selective sweeps). Durch die Identifizierung von selective sweeps im Genom konnten wir in drei Fällen das Target-Gen der Selektion bestimmen. Ferner haben wir die Analyse von selective sweeps mit der Kartierung von quantitativen Merkmalen (Kältetoleranz) im Genom kombiniert. Insgesamt konnten wir so mehrere Gene finden, die an der Temperaturanpassung beteiligt sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009): Recent strong positive selection on Drosophila melanogaster HDAC6, a gene encoding a stress surveillance factor, as revealed by population genomic analysis. Mol. Biol. Evol. 26: 1549-1556
Svetec, N., P. Pavlidis, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/molbev/msp065) - (2010): Detecting strong positive selection in the genome. Mol. Ecol. Resources 10: 863-872
Stephan, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02869.x) - (2010): Genetic hitchhiking versus background selection: the controversy and its implications. Phil. Trans. R. Soc. B 365: 1245-1253
Stephan, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0278) - (2010): Searching for footprints of positive selection in whole-genome SNP data from non-equilibrium populations. Genetics 185: 907-922
Pavlidis, P., J. D. Jensen, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/genetics.110.116459) - (2011): Approximate Bayesian analysis of Drosophila melanogaster polymorphism data reveals a recent colonization of Southeast Asia. Mol. Biol. Evol. 28: 2041-2051
Laurent, S., A. Werzner, L. Excoffier, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/molbev/msr031) - (2011): Identification of X-linked quantitative trait loci affecting cold tolerance in Drosophila melanogaster and fine-mapping by selective sweep analysis. Mol. Ecol. 20: 530-544
Svetec, N., A. Werzner, R. Wilches, P. Pavlidis, J. Alvarez-Castro, K.W. Broman, D. Metzler, W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2010.04951.x) - (2011): Population transcriptomics of Drosophila melanogaster females. BMC Genomics 12: 81
Müller, L., S. Hutter, R. Stamboliyska, S. Saminadin-Peter, W. Stephan, and J. Parsch
(Siehe online unter https://doi.org/10.1186/1471-2164-12-81) - (2012): A critical assessment of storytelling: Gene Ontology categories and the importance of genomic scans. Mol. Biol. Evol. 29: 3237-3248
Pavlidis, P., J. D. Jensen, W. Stephan, and A. Stamatakis
(Siehe online unter https://doi.org/10.1093/molbev/mss136) - (2012): Selective sweeps in multi-locus models of quantitative traits. Genetics 192: 225-239
Pavlidis, P., D. Metzler, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/genetics.112.142547) - (2013): Demographic inference reveals African and European admixture in North American Drosophila melanogaster population. Genetics 193: 291-301
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(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/genetics.112.145912) - (2013): Selective sweep in the Flottilin-2 region of European Drosophila melanogaster. PLoS One 8: e56629
Werzner, A., P. Pavlidis, L. Ometto, W. Stephan, and S. Laurent
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0056629) - (2014): Adaptive fixation in two-locus models of stabilizing selection and genetic drift. Genetics 198: 685-697
Wollstein, A. and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/genetics.114.168567) - (2014): Fine-mapping and selective sweep analysis of QTL for cold tolerance in Drosophila melanogaster. G3-Genes Genomes Genetics 4: 1635-1645
Wilches, R., S. Voigt, P. Duchen, S. Laurent, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/g3.114.012757) - (2015): Positive selection at the polyhomeotic locus leads to reduced thermosensitivity of gene expression in temperate Drosophila melanogaster. Genetics 200: 591-599
Voigt, S., S. Laurent, M. Litovchenko, and W. Stephan
(Siehe online unter https://doi.org/10.1534/genetics.115.177030)
