A Multigenerational Turing Model Reproduces Transgressive Petal Spot Phenotypes in Hybrid Mimulus.
A Multigenerational Turing Model Reproduces Transgressive Petal Spot Phenotypes in Hybrid Mimulus.
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DOI：
10.1007/s11538-023-01223-7
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发表时间：
2023-11-01
影响因子：
3.5
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
表型新颖性的起源是遗传学和进化论的一个长期存在的问题。迄今为止，很少有关于生物模式形成的研究专门解决遗传和表型新颖性的多代方面。对于受许多分离等位基因影响的数量性状，后代表型通常处于亲本值的中间。在其他情况下，后代的表型可能会违背父母的价值观。例如，在模式生物Mimulus（猴花）中，具有纯色花瓣的亲本的后代表现出新颖的斑点花瓣表型。这些模式由具有少量位点的激活剂-抑制剂基因调控网络控制。在这里，我们开发并分析了杂交和模式形成的模型，该模型解释了由纯合或杂合等位基因组成的二倍体基因调控网络的遗传。我们发现，由此产生的多代图灵型模式形成模型可以重现与在酸浆中观察到的相似的海侵花瓣表型。该模型深入了解非模式亲本表型如何产生表型越轨的模式后代，有助于发展可经验检验的假设。
The origin of phenotypic novelty is a perennial question of genetics and evolution. To date, few studies of biological pattern formation specifically address multi-generational aspects of inheritance and phenotypic novelty. For quantitative traits influenced by many segregating alleles, offspring phenotypes are often intermediate to parental values. In other cases, offspring phenotypes can be transgressive to parental values. For example, in the model organism Mimulus (monkeyflower), the offspring of parents with solid-colored petals exhibit novel spotted petal phenotypes. These patterns are controlled by an activator-inhibitor gene regulatory network with a small number of loci. Here we develop and analyze a model of hybridization and pattern formation that accounts for the inheritance of a diploid gene regulatory network composed of either homozygous or heterozygous alleles. We find that the resulting model of multi-generational Turing-type pattern formation can reproduce transgressive petal phenotypes similar to those observed in Mimulus. The model gives insight into how non-patterned parent phenotypes can yield phenotypically transgressive, patterned offspring, aiding in the development of empirically testable hypotheses.
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