Patterns of genetic variation around a locus under strong selection in wild Heliconius populations

野生Heliconius种群强选择下基因座周围遗传变异的模式

基本信息

  • 批准号:
    NE/D000114/2
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2006
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2006 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Wild populations of all plants and animals vary in many traits that are controlled by genetic variation. Finding the genes that control natural variation in wild populations is a major challenge, important in both applied and basic science. Evolutionary biologists are interested to know what the genes are that control diversity and adaptation in animals and plants, while applied biologists would like to identify genes involved in economically important traits such as disease resistance in crops or insecticide resistance in pests and their relatives. Here we will study a classic system in evolutionary biology, the mimetic wing patterns of tropical Heliconius butterflies. We will use modern molecular techniques to investigate a genetic locus that controls a geographic variation in mimetic pattern in the butterfly Heliconius melpomene and a within-population mimetic polymorphism in the closely-related species Heliconius numata. Mimicry, by which different chemically-defended prey share warning colours, is an ecologically well-understood adaptive trait with selection for convergence within the local prey community. Mimicry alleles vary between and within populations of the same species and are involved in speciation. The P locus in H. numata is found in the same genome region as the N-Yb-Sb locus in H. melpomene. Markers will be generated within all genes present across the region containing the mimicry locus. Variation will then be screened in wild populations of H. numata in order to search for variants that are associated with the pattern phenotype of the butterflies. For example, if a polymorphism occurs between an A and a G at a particular locus, we will investigate whether there is a tendency for the butterflies with a particular wing pattern to have either A or G at a higher frequency than expected at random. We will use high throughput, cost-effective genetic techniques that accurately estimate the association of each variable marker with colour pattern. This work will further localize the region, and possibly identify the gene, that is responsible for dramatic morphological variation and adaptation to local prey communities. In H. melpomene, where all individuals in any particular locality have the same wing pattern, we will investigate whether there is a region that shows reduced variation or a high frequency of rare variants, both of which are suggestive of the recent action of natural selection on a locus. The range margins of H. melpomene races change rapidly, so our work will provide insight into the effect of rapid adaptive range expansion on associated genetic variation.
所有植物和动物的野生种群在许多受遗传变异控制的性状上都有所不同。寻找控制野生种群自然变异的基因是一项重大挑战,对于应用科学和基础科学都很重要。进化生物学家有兴趣知道控制动植物多样性和适应性的基因是什么,而应用生物学家则希望识别与经济重要性状相关的基因,例如农作物的抗病性或害虫及其近缘种的杀虫剂抗性。在这里,我们将研究进化生物学中的一个经典系统,即热带蝴蝶的模仿翅膀图案。我们将利用现代分子技术来研究控制蝴蝶 Heliconius melpomene 中模仿模式的地理变异以及密切相关物种 Heliconius numata 中种群内模仿多态性的遗传位点。拟态是指不同的化学防御猎物共享警告颜色,这是一种生态学上广为人知的适应性特征,可以选择在当地猎物群落内趋同。拟态等位基因在同一物种的种群之间和内部有所不同,并参与物种形成。 H. numata 中的 P 基因座与 H. melpomene 中的 N-Yb-Sb 基因座位于同一基因组区域。标记将在包含拟态基因座的区域中存在的所有基因内生成。然后将在 H. numata 野生种群中筛选变异,以寻找与蝴蝶模式表型相关的变异。例如,如果在特定基因座上的 A 和 G 之间发生多态性,我们将研究具有特定翅膀图案的蝴蝶是否有比随机预期更高的频率具有 A 或 G 的趋势。我们将使用高通量、经济高效的遗传技术来准确估计每个可变标记与颜色模式的关联。这项工作将进一步定位该区域,并可能识别导致剧烈形态变化和适应当地猎物群落的基因。在 H. melpomene 中,任何特定地点的所有个体都具有相同的翅膀图案,我们将调查是否有一个区域显示出变异减少或稀有变异频率较高,这两者都暗示了最近自然选择对某个位点的作用。 H. melpomene 种族的范围边缘变化很快,因此我们的工作将深入了解快速适应范围扩张对相关遗传变异的影响。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The gene cortex controls mimicry and crypsis in butterflies and moths.
  • DOI:
    10.1038/nature17961
  • 发表时间:
    2016-06-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    64.8
  • 作者:
    Nadeau, Nicola J.;Pardo-Diaz, Carolina;Whibley, Annabel;Supple, Megan A.;Saenko, Suzanne V.;Wallbank, Richard W. R.;Wu, Grace C.;Maroja, Luana;Ferguson, Laura;Hanly, Joseph J.;Hines, Heather;Salazar, Camilo;Merrill, Richard M.;Dowling, Andrea J.;Ffrench-Constant, Richard H.;Llaurens, Violaine;Joron, Mathieu;McMillan, W. Owen;Jiggins, Chris D.
  • 通讯作者:
    Jiggins, Chris D.
Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera
鳞翅目分子生物学和遗传学
  • DOI:
    10.1201/9781420060201-c6
  • 发表时间:
    2009
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Baxter S
  • 通讯作者:
    Baxter S
Genomic hotspots for adaptation: the population genetics of Müllerian mimicry in the Heliconius melpomene clade.
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1000794
  • 发表时间:
    2010-02-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Baxter SW;Nadeau NJ;Maroja LS;Wilkinson P;Counterman BA;Dawson A;Beltran M;Perez-Espona S;Chamberlain N;Ferguson L;Clark R;Davidson C;Glithero R;Mallet J;McMillan WO;Kronforst M;Joron M;Ffrench-Constant RH;Jiggins CD
  • 通讯作者:
    Jiggins CD
Chromosomal rearrangements maintain a polymorphic supergene controlling butterfly mimicry.
  • DOI:
    10.1038/nature10341
  • 发表时间:
    2011-08-14
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Joron, Mathieu;Frezal, Lise;Jones, Robert T.;Chamberlain, Nicola L.;Lee, Siu F.;Haag, Christoph R.;Whibley, Annabel;Becuwe, Michel;Baxter, Simon W.;Ferguson, Laura;Wilkinson, Paul A.;Salazar, Camilo;Davidson, Claire;Clark, Richard;Quail, Michael A.;Beasley, Helen;Glithero, Rebecca;Lloyd, Christine;Sims, Sarah;Jones, Matthew C.;Rogers, Jane;Jiggins, Chris D.;Ffrench-Constant, Richard H.
  • 通讯作者:
    Ffrench-Constant, Richard H.
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2006-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Joron M;Papa R;Beltrán M;Chamberlain N;Mavárez J;Baxter S;Abanto M;Bermingham E;Humphray SJ;Rogers J;Beasley H;Barlow K;ffrench-Constant RH;Mallet J;McMillan WO;Jiggins CD
  • 通讯作者:
    Jiggins CD
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    Chris Jiggins
  • 通讯作者:
    Chris Jiggins

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知道了