Identifying the genes that confer evolutionary adaptation to environmental temperature in an ectotherm

鉴定赋予变温动物进化适应环境温度的基因

基本信息

  • 批准号:
    NE/E006574/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 56.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2008 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Many animals grow to be larger under cold conditions. For instance, warm-blooded animals such as species of birds and mammals often have larger body size in the colder parts of their geographical range. This pattern makes sense because it is easier for a large animal to keep warm, since it has a larger volume of heat-producing tissue in relation to the area of the body surface over which heat is lost to the environment. However, it has become apparent that cold-blooded creatures too become large in the cold, and the aim of this project is to find out why. This is an important topic, because global climate change will expose animals to changing temperature and we need to understand how they will respond. Food animals such as fish are cold-blooded and our work will be directly relevant to understanding how their growth efficiency is altered by temperature. To do this, we shall focus on a small animal, the fruit fly Drosophila, which has a wide geographic range. Fruit flies evolve to be larger at higher latitudes; experiments where flies from different populations are grown in the same environment shows that they differ genetically in size. Temperature seems to be a critical variable in the evolution of larger body size at higher latitudes, because experiments where flies are allowed to evolve for several years at different temperatures in the laboratory also result in genetically larger body size at lower culture temperatures. In addition, flies from the same population that grow up to adulthood at different temperatures produce larger adults with growth at lower temperatures, showing that there is a direct, environmental effect of temperature on size. We shall discover the reasons for larger size in the cold. First, we shall identify the genes that produce larger body size at higher latitudes in nature. We shall do this by mapping their location in the genetic material and by looking for altered patterns of gene expression. Critically, we shall then confirm our identification by experimentally inducing the genetic variants that we think are critical and checking their effects on body size. We shall test the importance of temperature in the evolution of body size, by measuring the performance of flies with the 'hot' and 'cold' genetic variants at different temperatures. We shall also find out which genes show altered expression during growth at different temperatures. By identifying the genes and pathways that control changes in body size in response to temperature, we shall start to understand the reasons why cold-blooded animals become larger in the cold.
许多动物在寒冷的条件下长得更大。例如,鸟类和哺乳动物等温血动物在其地理范围的较冷部分通常具有较大的体型。这种模式是有道理的,因为大型动物更容易保暖,因为它有更大体积的产热组织,相对于身体表面的面积,热量会损失到环境中。然而,很明显,冷血动物在寒冷中也会变大,这个项目的目的就是找出原因。这是一个重要的话题,因为全球气候变化将使动物暴露在不断变化的温度下,我们需要了解它们将如何应对。鱼类等食用动物是冷血动物,我们的工作将直接关系到了解它们的生长效率如何被温度改变。为了做到这一点,我们将集中在一个小动物,果蝇,它有一个广泛的地理范围。果蝇在高纬度地区进化得更大;来自不同种群的果蝇在相同环境中生长的实验表明,它们在遗传上的大小不同。温度似乎是在高纬度地区进化更大体型的关键变量,因为在实验室中允许苍蝇在不同温度下进化数年的实验也导致在较低的培养温度下遗传上更大的体型。此外,来自同一种群的果蝇在不同温度下长大成人,在较低温度下生长的成虫更大,这表明温度对大小有直接的环境影响。我们将发现在寒冷中尺寸变大的原因。首先,我们将确定在自然界中高纬度地区产生更大体型的基因。我们将通过绘制它们在遗传物质中的位置和寻找基因表达的改变模式来做到这一点。关键的是,我们将通过实验诱导我们认为关键的遗传变异并检查它们对身体大小的影响来确认我们的鉴定。我们将测试温度在身体大小进化中的重要性,通过测量具有“热”和“冷”遗传变异的苍蝇在不同温度下的表现。我们还将发现哪些基因在不同温度下生长期间表现出改变的表达。通过识别控制身体大小随温度变化的基因和途径,我们将开始了解冷血动物在寒冷中变得更大的原因。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genome-wide transcription analysis of clinal genetic variation in Drosophila.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0034620
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Chen Y;Lee SF;Blanc E;Reuter C;Wertheim B;Martinez-Diaz P;Hoffmann AA;Partridge L
  • 通讯作者:
    Partridge L
Polymorphism in the neurofibromin gene, Nf1, is associated with antagonistic selection on wing size and development time in Drosophila melanogaster.
  • DOI:
    10.1111/mec.12301
  • 发表时间:
    2013-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Lee SF;Eyre-Walker YC;Rane RV;Reuter C;Vinti G;Rako L;Partridge L;Hoffmann AA
  • 通讯作者:
    Hoffmann AA
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  • 资助金额:
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