Functional genomics of the Glanville fritillary butterfly

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-0247-8
Title: Functional genomics of the Glanville fritillary butterfly
Author: Kvist, Jouni
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences, Faculty of biological and environmental sciences
institute of biotechnology
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The glanville fritillary butterfly is an important ecological model species for habitat fragmentation, whose genetics was poorly understood. In order to expand the research of this butterfly species into the realm of functional genomics a lot genetic tools were developed. These tools were used to investigate the genetic basis of phenotypic traits that are important in the wild. Gene expression microarrays based on de novo assembled transcriptome were used to study expression differences between adult butterflies from newly established colonies and older colonies as well as gene expression variation among larval families reared in three thermal regimens during final larval instar. Colonization and larval development are crucially important in maintaining the metapopulation structure of glanville fritillary butterfly in the Åland. We identified gene expression differences than can explain the observed variation in the phenotypes in the natural population. We sequenced the full genome of the glanville fritillary butterfly and used this to do additional gene expression and allelic variation analysis variation from multiple populations around the baltic sea using rna sequencing (rna-seq). Flight induced gene expression changes were analyzed using butterflies from Åland islands and the small isolated Pieni Tytärsaari ("daughter island") populations in a forced flight experiment. Fragmented populations (Åland islands and Uppland) were compared to continuous populations (saaremaa and öland) in order to find common signatures of selection caused by habitat fragmentation. Together these four full-genome studies have revealed that habitat fragmentation causes selection pressure on an intricately connected set of genes and pathways that leads to a so called life history syndrome , where the butterflies that colonize new habitat patches have a distinct set of traits and associated expression differences in these traits that make them more successful in establishing new colonies.Täpläverkkoperhonen on tärkeä ekologinen mallieläin elinympäristön pirstoutumiselle. lajin genetiikka on kuitenkin viimeaikoihin saakka ollut puutteellinen. tutkimuksen laajentaminen genetiikkaan ja toiminnalliseen genomiikkaan vaati uusien geneettisten työkalujen kehittämistä ja soveltamista. Geneettiset työkalut mahdollistivat pitkään tutkittujen ekologisesti merkittävien fenotyyppisten muuttujien analysoimisen genomisella tasolla. geeni-ilmentymisen tutkimiseen kehitimme geenisirun de novo koostetusta transkriptomista. Geenisiruilla selvitimme geeni-ilmentymisen eroja aikuisista täpläverkkoperhosista, jotka olivat peräisin joko hiljattain kolonisoiduilta tai pitkää asutetuilta kedoilta. Selvitimme myös yksilön kehityksen aikana muuttuvaa geeni-ilmentymistä viimeisen toukkavaiheen aikana eri toukka-perheistä olevilla yksilöillä, jotka kasvatettiin kolmessa eri lämpökäsittelyssä. Uusien asuinympäristöjen kolonisaatio ja toukan kehitys ovat täpläverkkoperhoselle kriittisiä ahvenanmaan metapopulaation ylläpitämisessä. löysimme geeni-ilmentymiseroja, jotka voivat selittää luonnonpopulaatioissa fenotyyppitasolla havaittua vaihtelua. Seuraavana sekvensoimme täpläverkkoperhosen koko genomin ja käytimme sitä hyödyksi geeni-ilmentymisen ja alleelivariaation selvittämiseen useista itämeren täpläverkkoperhospopulaatioista, käyttäen rna sekvensointia (rna-seq). Metaboliaa mittaavassa lentokokeessa selvitimme lennon seurauksena muuntuneita geeni-ilmentymisiä Ahvenanmaan ja Pienen Tytärsaaren populaatioista. Elinympäristön pirstoutumisen vaikutusta geeni-ilmentymiseen ja alleelivariaatioon selvitimme vertaamalla kahta yhtenäisestä elinympäristöstä olevaa populaatioita (Saarenmaa ja Öölanti) kahteen pirstoutuneesta elinympäristöstä olevaan populaatioon (Ahvenanmaa ja Uplanti). Havaitsimme että elinympäristön pirstoutuminen johtaa monen ominaisuuksia samanaikaiseen valintaan, joista lentokyky edustaa yhtä osaa. Yhdessä nämä neljä genominlaajuista tutkimusta ovat paljastaneet että täpläverkkoperhosen ekologian kannalta merkittävä fenotyyppinen vaihtelu on geeni-ilmentymisen tasolla kytkeytynyt, ja on samojen säätelygeenien ja säätelyreittien ohjaama.
URI: URN:ISBN:978-951-51-0247-8
http://hdl.handle.net/10138/135977
Date: 2014-10-24
Subject: ecology and evolutionary biology
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
function.pdf 388.1Kb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record