Skocz do treści

Instytut Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Białowieża


Opis projektu

>> Główna strona projektu

>> Zespół badawczy

>> Aktualności projektu

 

Tytuł projektu: Mechanizmy długotrwałego utrzymywania się wąskiej strefy kontaktu dwóch linii filogenetycznych nornicy rudej Myodes Glareolus w pónocno-wschodniej Polsce

Tło badań

DNA mitochondrialne i jądrowe koewoluje ze sobą, ponieważ jedno i drugie koduje białka uczestniczące w wielu procesach komórkowych na przykład w oddychaniu. Wyniki wcześniejszych badań sugerują, że może występować pewna niekompatybilność pomiędzy DNA jądrowym i mitochondrialnym. Taka niekompatybilność może się pojawić gdy mtDNA i DNA jądrowe pochodzą od różnych gatunków lub populacji. Opisano kilka przykładów tego typu niezgodności, która może obniżać dostoswanie hybrydów, ich przeżywalność i rozrodczość. 

Do naszych badań wybraliśmy nornicę rudą Myodes glareolus. Na terenie Polski występują trzy linie filogenetyczne nornic a dwie z nich: karpacka i wschodnia są obecne w północno-wschodniej części Polski, gdzie tworzą strefę kontaktu.

Cele projektu

  • Precyzyjne określenie lokalizacji strefy kontaktu pomiędzy dwoma liniami filogeograficznymi nornicy rudej.
  • Sprawdzenie czy osobniki z dwóch linii znacząco różnią się frekwencją alleli w genach kodujących białkowe kompleksy zaangażowane w proces oddychania komórkowego.
  • Sprawdzenie czy u nornicy rudej występują mechanizmy ekologiczne utrzymujące wąską strefę kontaktu pomiędzy dwoma liniami filogeograficznymi.

Metodyka

Wstępną fazą projektu będzie analiza zmienności fragmentu sekwencji cytochromu b nornic odłowionych we wcześniejszych latach na terenie siedmiu puszcz północno-wschodniej Polski. Analizy te pozwolą dokładniej określić położenie strefy kontaktu pomiędzy dwoma liniami filogeograficznymi nornicy rudej. 

Kolejną fazą będzie pobranie prób do analiz RNA z nornic należących do dwóch linii filogenetycznych. Po 15 prób z każdej linii. Następnie zostaną pobrane próby do analiz DNA -mtDNA i SNP, od około 700 osobników z dwóch transektów przebiegających przez całą strefę kontaktu. Ponadto każda powierzchnia odłowna zostanie opisana pod względem fitosocjologicznym.

Hipotezy/oczekiwane wyniki

Dopasujemy kliny do frekwencji alleli używając standardowej teorii klinów i porównamy kliny mtDNA, SNP w genach kodujących białka oddechowe i genach niezaangażowanych w ten proces. Z różnicy w szerokości klinów i ich położeniu będziemy mogli sprawdzić czy selekcja oddziałuje w inny sposób na różne rodzaje genów.

Znając geny różnicujące dwie linie filogeograficzne, sprawdzimy frekwencję tych alleli i określimy szerokość klinów. Jeśli kliny będą ostre oznaczać to będzie, że testowane geny są pod presją selekcyjną. A także, że dwa klady nornicy rudej znacznie się różnią zarówno pod względem DNA mitochondrialnego jak i jądrowego. Różnice te mogą warunkować wąską strefę kontaktu pomiędzy dwoma kladami nornic.

Dane fitosocjologiczne zebrane na każdej powierzchni odłownej zostaną wykorzystane do porównania struktury genetycznej populacji z rodzajem siedliska. Porównanie to pozwoli nam ocenić czy różnice genetyczne pomiędzy populacjami nornicy rudej mogą być związane ze zróżnicowaniem warunków ekologicznych w siedliskach, w których występują.

Podstawowa literatura

Babik W., Stuglik M., Qi W., Kuenzli M., Kuduk K., Koteja P. & Radwan J. (2010) Heart transcriptome of the bank vole (Myodes glareolus): towards understanding the evolutionary variation in metabolic rate. BMC Genomics, 11, 390.

Boratyński Z. & Koteja P. (2009) The association between body mass, metabolic rates and survival of bank voles. Functional Ecology , 23, 330-339.  

Boratyński Z. & Koteja P. (2010) Sexual and natural selection on body mass and metabolic rates in free-living bank voles. Functional Ecology, no. doi: 10.1111/j.1365-2435.2010.01764.x

Barton N.H. & Gale K.S. (1993) Genetic analysis of hybrid zones. In: Harrison R.G. (ed.) Hybrid zones and the evolutionary process, ss. 13-45. Oxford University Press, New York-Oxford.

Burton R.S., Ellison C.K. & Harrison J.S. (2006) The sorry state of F2 hybrids: consequences of rapid mitochondrial DNA evolution in allopatric populations. The American Naturalist, 168, S14-S24.

Hoelzel A.R., Dahlheim M. & Stearn S.J. (1998) Low genetic variation among killer whales (Orcinus orca) in the eastern North Pacific and genetic differentiation between foraging specialists. Journal of Heredity, 89, 121-128.

Jule K.R., Leaver L.A. & Lea S.E.G. (2008) The effects of captive experience on reintroduction survival in carnivores: A review and analysis. Biological Conservation, 141, 355-363.

Lane N. (2009) On the origin of bar codes. Nature, 462, 272-274.

Lee H.Y., Chou J.Y., Cheong L., Chang N.H., Yang S.Y. & Leu J.Y. (2008) Incompatibility of nuclear and mitochondrial genomes causes hybrid sterility between two yeast species. Cell, 135, 1065-1073.

Niedziałkowska M., Kończak J., Czarnomska S. & Jędrzejewska B. (2010) Species diversity and abundance of small mammals in relation to forest productivity in northeast Poland. Ecoscience, 17, 109-119.

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.

Rolshausen G., Segelbacher, G., Hobson K. A. & Schaefer H. M. (2009) Contemporary evolution of reproductive isolation and phenotypic divergence in sympatry along a migratory divide. Current Biology, 19, 2097-2101.

Sadowska E.T., Baliga-Klimczyk K., Chrząścik K.M. & Koteja P. (2008) Laboratory model of adaptive radiation: A selection experiment in the bank vole. Physiological and Biochemical Zoology, 81, 627-640.

Sadowska E. T., Baliga-Klimczyk K., Labocha M.K. & Koteja P. (2009) Genetic correlation in a wild rodent: grass-eaters and fast-growers evolve high basal metabolic rates. Evolution, 63,1530-1539.

Tegelstrom H. & Jaarola M. (1998) Geographic localization of a contact zone between bank voles Clethrionomys glareolus with distinctly different mitochondrial DNA. Acta Theriologica, 43, 175-183.

Wójcik J., Kawałko A., Markova S., Jeremy S.  & Kotlik P. (2010) Phylogeographic signatures of northward post-glacial colonization from high-latitude refugia: a case study of bank voles using museum specimens. Journal of Zoology, 281, 249-262.

© 2011 Instytut Biologii Ssaków PAN w Białowieży

Wróć do treści