Sex-specific cold acclimation transcriptomics of Drosophila montana : the role of alternative splicing

Abstract

Drosophila montana -kärpäsen sukupuolisidonnainen geeniekspressio kylmäakklimaatiossa : vaihtoehtoisen silmukoitumisen rooli. Lämpötila on tärkeimpiä hyönteisten levinneisyyteen vaikuttavia abioottisia tekijöitä. Erityisesti pohjoisen pallonpuoliskon talvi koettelee hyönteisiä, joista enemmistö suojautuu kylmyydeltä fysiologisten muutosten avulla. Tärkeä plastinen vaste on kylmäakklimaatio, joka kasvattaa kylmänkestävyyttä melko kylmälle lämpötilalle altistumisen seurauksena. Huolimatta paljon tutkitusta fenotyyppisestä vasteesta kylmäakklimaation sukupuoliriippuvuus sekä geneettinen tausta tunnetaan huonosti, etenkin geenien vaihtoehtoisesti silmukoituvien varianttien tasolla. Tässä työssä tutkimuslajiksi valittiin Drosophila montana sen huomattavan kylmänkeston, selvän kylmäakklimaatiovasteen ja Drosophila-suvun hyvin tunnetun geneetiikan vuoksi. Fenotyyppinen kylmäakklimaatiovaste todennettiin mittaamalla kriittinen terminen minimilämpötila (CTmin), eikä sukupuolten välillä havaittu siinä eroa. Kontrolli- (19 °C) ja akklimaatio-olosuhteista (6 °C) kerätyistä naaras- ja koiraskärpäsistä (3 kustakin näytteestä) sekvensoitiin RNA Illumina TruSeq –protokollalla. Näin saadut 50–90 miljoonaa 150 emäsparin pituista sekvenssiparia muokattiin ja linjattiin D. montanan genomiin sekä määritettiin aineistossa poikkeavasti ekspressoituvat geenit, transkriptit ja eksonit. Ekspressio oli poikkeava sukupuolten välillä 45 %:lla geeneistä, mutta kylmäakklimaatio vähensi sukupuolten välisiä eroja. Ekspressioltaan merkitsevästi poikkeavia geenejä löydettiin koirailta 1448 ja naarailta 1374, ja näistä 521 esiintyi molemmilla sukupuolilla. Geeniekspressio transkriptitasolla oli samankaltaista kuin geenitasolla, mutta eksonitasolla naarailta löydettiin koiraita enemmän ekspressioltaan poikkeavia geenejä. Geenien kylmäakklimaatiovaste oli samankaltainen sukupuolten välillä (korrelaatio 0,61), ja molemmilla sukupuolilla ekspressioltaan poikkeavissa geeneissä samankaltaisuus oli vielä suurempaa (0,91). Nämä molemmissa sukupuolissa kylmäakklimaatioon merkittävästi reagoivat geenit muodostavat joukon, joka selittänee suurelta osin D. montana kärpästen kylmänkestävyyden parantumisen. Geenien toiminnallisessa analyysissä energian kohdentaminen, aineenvaihdunta ja stressireaktio olivat keskeisiä, mutta myös sukupuolisidonnaisia prosesseja löytyi, kuten seriini/treoniini-proteiini-kinaasit koirailla ja orgaanisten anioinien kuljetus naarailla. Osaa löydetyistä prosesseista (esim. WD40 toistojakso koirailla) ja kandidaattigeeneistä (esim. sodh-2 naarailla) ei ole aiemmin yhdistetty hyönteisten kylmäakklimaatioon. Tapausesimerkkinä vaihtoehtoisesta silmukoitumisesta tutkittiin timeless-geeniä, joka on tärkeä eliöididen kirkaadiseen rytmiin liittyvä geeni ja jolla esiintyi mielenkiintoista lämpötilasta riippuvaa silmukointia myös D. montana kärpäsillä.

Main Author

Envall, Tapio

Format

Theses Master thesis

Published

2017

Subjects

Drosophila montana

kylmäakklimaatio

cold acclimation

RNA-seq

sex-specific

alternative splicing

mahlakärpäset

kylmänkestävyys

karaistuminen

sukupuolierot

geenit

RNA

mutaatiot

perinnöllisyystiede

The permanent address of the publication

https://urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-201801101139Käytä tätä linkitykseen.

Language

English

License

Tietueessa on rajoitettuja tiedostoja. You can request a copy of this thesis here The material is available for reading at the archive workstation of the University of Jyväskylä Library.

This material has a restricted access due to copyright reasons. It can be read at the workstation at Jyväskylä University Library reserved for the use of archival materials: https://kirjasto.jyu.fi/en/workspaces/facilities.

Sex-specific cold acclimation transcriptomics of Drosophila montana : the role of alternative splicing

Share

Similar Items