Skocz do treści

Instytut Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Białowieża


Wilki (Canis lupus) - Związek między czynnikami środowiskowymi i adaptacyjną zmiennością genetyczną europejskich wilków określoną metodami genomiki populacji

Kierownik projektu: Sylwia Czarnomska

Uczestnicy/wykonawcy projektu:

Prof dr hab. Włodzimierz Jędrzejewski
Prof dr hab. Bogumiła Jędrzejewska
dr Magdalena Niedziałkowska
Prof dr Ettore Randi
Prof dr Cino Pertoldi
dr Małgorzata Pilot

Tło badań
 
Od kilku lat obserwuje się niezwykle dynamiczny rozwój badań, które poprzez zastosowanie statystyki przestrzennej i oprogramowania GIS (Systemów Informacji Przestrzennej) są w stanie opisać i wyjaśnić przestrzenne zróżnicowanie genetyczne populacji różnych gatunków zwierząt i roślin, zidentyfikować naturalne i antropogeniczne bariery dla przepływu genów oraz skorelować zmienność genetyczną z czynnikami ekologicznymi i geograficznymi). Dotychczas jednak większość badań z dziedziny genetyki krajobrazowej (ang. landscape genetics), wykonanych z zastosowaniem markerów molekularnych (mikrosatelitarny DNA), opisywała zmienność neutralną, która nie pozwala na bezpośrednie wnioskowanie, czy wykryte korelacje zmienności genetycznej z parametrami środowiskowymi mają znaczenie adaptacyjne. Dynamicznie rozwijająca się genomika, dająca możliwość skanowania dużych fragmentów genomu w celu badania polimorfizmu pojedynczych nukleotydów (ang. single nucleotide polymorphism - SNP), dostarcza narzędzi do badania zmienności adaptacyjnej. W niniejszym projekcie planujemy sprawdzić czy wykryta zależność między strukturą genetyczną a dominującym gatunkiem ofiary i typem środowiska dla wilków z terenów Europy Środkowo-Wschodniej (Pilot i in. 2006) ma charakter lokalnych adaptacji.

Cel projektu

Celem niniejszego projektu będzie zbadanie, czy korelacja między neutralną zmiennością genetyczną populacji wilków Canis lupus a cechami środowiska (typ roślinności, główny gatunek ofiary, klimat) wykryta w Europie Środkowo-Wschodniej (Pilot i in 2006) ma również podłoże adaptacyjne i wynika – między innymi – z przystosowań wilków do polowania na określony gatunek/gatunki ofiar (ssaków kopytnych) dominujących w danym biomie lub regionie geograficznym.

Metodyka

Materiał do badań stanowić będzie ok. 300 tkanek wilczych z terenów Europy Środkowo-Wschodniej (po 10 prób z 30 izolowanych przestrzennie subpopulacji). Metodą badań genetycznych będzie analiza polimorfizmu pojedynczych nukleotydów (ang. single nucleotide polymorphism – SNP) przy użyciu mikromacierzy oligonukleotydowych (CanineHD BeadChip Illumina ®).
Za pomocą bioinformatycznych metod analizy danych w obrębie całego genomu wykryte zostaną loci, które z dużym prawdopodobieństwem podlegają lub niedawno podlegały działaniu doboru. Zostanie to wykonane przy użyciu programów, służących do identyfikacji tzw. selective sweeps, czyli fragmentów DNA, które poddane są  presji selekcyjnej na skutek sprzężenia z konkretnym genem podlegającym doborowi (ang. genetic hitchhiking). Następnie związek między adaptacyjną zmiennością genetyczną a parametrami środowiska geograficznego (główny gatunek ofiary, typ roślinności, czynniki klimatyczne i inne) będzie zbadany przy pomocy narzędzi GIS i analizy przestrzennej SAM (Spatial Analysis Method).

Hipotezy/oczekiwane wyniki

Stawiamy hipotezę, że:
(1) obserwowana na bazie markerów neutralnych struktura genetyczna populacji wilka w Europie Środkowo- Wschodniej potwierdzi się także na poziomie zmienności adaptacyjnej w całym europejskim zasięgu wilka;
(2) podobnie jak w przypadku zmienności neutralnej, przestrzenna zmienność adaptacyjna będzie korelowała z czynnikami ekologicznymi, takimi jak główny gatunek ofiary, typ roślinności i klimat.

Podstawowa literatura

Carmichael L. E., Nagy J. A., Larter N. C., Strobeck C. 2001. Prey specialization may influence patterns of gene flow in wolves of the Canadian Northwest. – Molecular Ecology 10: 2787-2798.

Joost S., Bomin A., Bruford M. W., Despres L. i in. 2007. A spatial analysis method (SAM) to detect candidate loci for selection: towards a landscape genomics approach to adaptation. – Molecular Ecology 16: 3955-3969.

Morin P. A., Luikart G., Wayne R. K. and the SNP workshop group. 2004. SNPs in ecology, evolution and conservation. – Trends in Ecology and Evolution 19: 208-216

Musiani M., Leonard J. A., Cluff H. D., Gates C. C. i in. 2007. Differentiation of tundra/taiga and boreal coniferous forest wolves: genetics, coat colour and association with migratory caribou. – Molecular Ecology 16: 4149-4170.

Nielsen R., Williamson S., Kim Y. i in 2005. Genomic scans for selective sweeps using SNP data. – Genome Research 15: 1566-1575.

Pilot M., Jędrzejewski W., Branicki W., Sidorovich V. E., Jędrzejewska B., Stachura K., Funk S. M. 2006. Ecological factors influence population genetic structure of European grey wolves. – Molecular Ecology 15: 4533-4553.

Informacja dla wolontariuszy

Brak możliwości wolontariatu

© 2011 Instytut Biologii Ssaków PAN w Białowieży

Wróć do treści