Đánh giá so sánh hình dạng hàm dưới trong một tập hợp các chủng đồng thể chuyển gen của chuột nhà (Mus musculus) - ý nghĩa cho tính tương tác gen và khả năng tiến hóa của các đặc trưng định lượng

Springer Science and Business Media LLC - 2011
Louis Boell1, Soňa Gregorová2, Jiřı́ Forejt2, Diethard Tautz1
1Max-Planck Institut für Evolutionsbiologie, Plön
2Institute of Molecular Genetics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, Czech Republic

Tóm tắt

Tóm tắt Bối cảnh Các kỳ vọng về sự tìm thấy lặp đi lặp lại các mối liên hệ giữa các gen nhất định và các kiểu hình đã được chứng minh qua các nghiên cứu tiến hóa song song, đặc biệt cho những đặc điểm liên quan đến sự hiện diện hoặc không hiện diện của các đặc trưng. Tuy nhiên, ít khi người ta đặt ra câu hỏi liệu cơ sở di truyền của sự biến thiên đặc trưng định lượng có được bảo tồn ở mức độ nội loài hoặc thậm chí là giữa các loài hay không. Câu hỏi này đặc biệt liên quan đến hình dạng, nơi mà độ đa dạng cao của sự biến thiên dường như yêu cầu một kiến trúc di truyền phức tạp liên quan đến nhiều gen. Kết quả Chúng tôi phân tích ở đây các hiệu ứng di truyền của các chủng thay thế nhiễm sắc thể mang nhiễm sắc thể M. m. musculus trong một nền tảng chủ yếu là M. m. domesticus đối với hình dạng hàm dưới và so sánh chúng với các kết quả từ dữ liệu lập bản đồ QTL đã được công bố trước đó giữa các chủng M. m. domesticus. Chúng tôi phát hiện rằng phân bố các hiệu ứng di truyền và kích thước hiệu ứng trên toàn bộ hệ gen là nhất quán giữa các nghiên cứu, trong khi các thay đổi hình dạng cụ thể liên quan đến các nhiễm sắc thể lại khác nhau. Chúng tôi cũng thấy rằng tổng hợp các hiệu ứng từ các nhiễm sắc thể M. m. musculus khác nhau rất khác biệt so với hình dạng của chủng mà chúng được lấy ra, cũng như tất cả các hình dạng kiểu hoang dã đã biết. Kết luận Các kết quả của chúng tôi gợi ý rằng kích thước hiệu ứng trên toàn bộ nhiễm sắc thể tương đối giữa các phân loài đã tách xa M. m. domesticus và M. m. musculus có thể so sánh được, điều này cho thấy sự ổn định tương đối của các gen tham gia vào đặc trưng phức tạp này. Tuy nhiên, kích thước hiệu ứng tuyệt đối và hướng hiệu ứng có thể phụ thuộc vào alen, hoặc có thể phụ thuộc vào ngữ cảnh, tức là các tương tác epistatic dường như đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hình dạng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Klingenberg CP: Evolution and development of shape: integrating quantitative approaches. Nat Rev Genet. 2010, 11: 623-635.

Cheverud JM, Routman EJ, Irschick DJ: Pleiotropic effects of individual gene loci on mandibular morphology. Evolution. 1997, 51: 2006-2016. 10.2307/2411021.

Cheverud JM, Ehrich TH, Vaughn TT, Koreishi SF, Linsey RB, Pletscher LS: Pleiotropic effects on mandibular morphology. II: differential epistasis and genetic variation in morphological integration. J Exp Zool (Mol Dev Evol). 2004, 302B: 424-435. 10.1002/jez.b.21008.

Leamy LJ, Routman EJ, Cheverud JM: A search for quantitative trait loci affecting asymmetry of mandibular characters in mice. Evolution. 1997, 51: 957-969. 10.2307/2411169.

Leamy LJ, Klingenberg CP, Sherratt E, Wolf JB, Cheverud JM: A search for quantitative trait loci exhibiting imprinting effects on mouse mandible size and shape. Heredity. 2008, 101: 518-526. 10.1038/hdy.2008.79.

Klingenberg CP, Leamy LJ: Quantitative genetics of geometric shape in the mouse mandible. Evolution. 2001, 55: 2342-2352.

Klingenberg CP, Leamy LJ, Routman EJ, Cheverud JM: Genetic architecture of mandible shape in mice: effects of quantitative trait loci analyzed by geometric morphometrics. Genetics. 2001, 157: 785-802.

Klingenberg CP, Mebus K, Auffray JC: Developmental integration in a complex morphological structure: how distinct are the modules in the mouse mandible?. Evol Dev. 2003, 5: 522-531. 10.1046/j.1525-142X.2003.03057.x.

Klingenberg CP, Leamy LJ, Cheverud JM: Integration and modularity of quantitative trait locus effects on geometric shape in the mouse mandible. Genetics. 2004, 166: 1909-1921. 10.1534/genetics.166.4.1909.

Ehrich TH, Vaughn TT, Koreishi SF, Linsey RB, Pletscher LS, Cheverud JM: Pleiotropic effects on mandibular morphology I. Developmental morphological integration and differential dominance. J Exp Zool (Mol Dev Evol). 2003, 296B: 58-79. 10.1002/jez.b.9.

Burgio G, Baylac M, Heyer E, Montagutelli X: Genetic analysis of skull shape variation and morphological integration in the mouse using interspecific recombinant congenic strains between C57BL/6 and mice of the Mus spretus species. Evolution. 2009, 63: 2668-2686. 10.1111/j.1558-5646.2009.00737.x.

Renaud S, Auffray J-C: Adaptation and plasticity in insular evolution of the house mouse mandible. J Zool Evol Res. 2009, 48: 138-150.

Renaud S, Auffray J-C, de la Porte S: Epigenetic effects on the mouse mandible: common features and discrepancies in remodeling due to muscular dystrophy and response to food consistency. BMC Evol Biol. 2010, 10: 28-10.1186/1471-2148-10-28.

Boell L, Tautz D: Determination of the natural shape space of the mandible in house mouse populations (Mus musculus) - a model for the evolution of morphological traits. BMC Evol Biol. 2011, 11 (1): 306-

Flint J, Mackay TF: Genetic architecture of quantitative traits in mice, flies and humans. Genome Res. 2009, 19: 723-733. 10.1101/gr.086660.108.

Albe KR, Wright BE: Systems analysis of the tricarboxylic acid cycle in Dictyostelium discoideum. II. Control analysis. J Biol Chem. 1992, 267: 3106-3114.

Groen AK, Van Roermund CWT, Verwoorn RC, Tager JM: Control of gluconeogenesis in rat liver cells. Biochem J. 1986, 237: 379-389.

Bost B, Dillmann C, De Vienne D: Fluxes and metabolic pools as model traits for quantitative genetics. I. The L-shaped distribution of gene effects. Genetics. 1999, 153: 2001-2012.

Wuschke S, Dahm S, Schmidt C, Joost H-G, Al-Hasani H: A meta-analysis of quantitative trait loci associated with body weight and adiposity in mice. Int J Obesity. 2007, 31: 829-841.

Su Z, Ishimori N, Chen Y, Leiter EH, Churchill GA, Paigen B, Stylianou IM: Four additional mouse crosses improve the lipid QTL landscape and identify Lipg as a QTL gene. J Lipid Res. 2009, 50: 2083-2094. 10.1194/jlr.M900076-JLR200.

Feng M, Deerhake ME, Keating R, Thaisz J, Xu L, Tsaih S-W, Smith R, Ishige T, Sugiyama F, Churchill GA, DiPetrillo K: Genetic analysis of blood pressure in 8 mouse intercross populations. Hypertension. 2009, 54: 802-809. 10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.134569.

Gatti DM, Harrill AH, Wright FA, Threadgill DW, Rusyn I: Replication and narrowing of gene expression quantitative trait loci using inbred mice. Mamm Genome. 2009, 20: 437-446. 10.1007/s00335-009-9199-0.

Wang X, Ishimori N, Korstanje R, Rollins J, Paigen B: Identifying novel genes for artherosclerosis through mouse-human comparative genetics. Am J Hum Genet. 2005, 77: 1-16. 10.1086/431656.

Cox A, Sheehan SM, Klöting I, Paigen B, Korstanje R: Combining QTL data for HDL cholesterol levels from two different species leads to smaller confidence intervals. Heredity. 2010, 105: 426-432. 10.1038/hdy.2010.75.

Shao H, Burrage LC, Sinasac DS, Hill AE, Ernest SR, O'Brien W, Courtland HW, Jepsen KJ, Kirby A, Kulbokas EJ, Daly MJ, Bromang KW, Lander ES, Nadeau JA: Genetic architecture of complex traits: Large phenotypic effects and pervasive epistasis. P Natl Acad Sci USA. 2008, 105: 19910-19914. 10.1073/pnas.0810388105.

Gregorova S, Divina P, Storchova R, Trachtulec Z, Fotopulosova V, Svenson KL, Donahue LR, Paigen B, Forejt J: Mouse consomic strains: Exploiting genetic divergence between Mus m. musculus and Mus m. domesticus subspecies. Genome Res. 2008, 18: 509-515. 10.1101/gr.7160508.

Robertson A: The nature of quantitative genetic variation. Heritage from Mendel. Edited by: Brink RA, Styles ED. 1967, University of Wisconsin, Madison, WI

Orr HA: The genetic theory of adaptation: a brief history. Nat Rev Gen. 1998, 6: 119-127.

Geraldes A, Basset P, Gibson B, Smith KL, Harr B, Yu HT, Bulatova N, Ziv Y, Nachman MW: Inferring the history of speciation in house mice from autosomal, X-linked, Y-linked and mitochondrial genes. Mol Ecol. 2008, 17: 5349-5363. 10.1111/j.1365-294X.2008.04005.x.

Nadeau NJ, Jiggins CD: A golden age for evolutionary genetics? Genomic studies of adaptation in natural populations. Trends Genet. 2010, 26: 484-492. 10.1016/j.tig.2010.08.004.

Goodnight CJ: On the effect of founder events on the epistatic genetic variance. Evolution. 1987, 41: 80-91. 10.2307/2408974.

Goodnight CJ: Epistasis and the effect of founder events on the additive genetic variance. Evolution. 1988, 42: 441-454. 10.2307/2409030.

Wade MJ: Epistasis as a genetic constraint within populations and an accelerant of adaptive divergence among them. Epistasis and the evolutionary process. Edited by: Wolf JB, Brodie III ED, Wade MJ. 2001, Oxford University Press

Rohlf FJ: tpsDig, digitize landmarks and outlines, version 2.05. 2005, Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook, Software

Rohlf FJ: tpsUtil, file utility program. version 1.26. 2004, Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook, Software

Klingenberg CP: MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics. Mol Ecol Resour. 2011, 11: 353-357. 10.1111/j.1755-0998.2010.02924.x.

Zelditch M, Swiderski D, Sheets DH, Fink W: Geometric morphometrics for biologists. 2004, Elsevier Academic Press

R Development Core Team: R: A language and environment for statistical computing. 2008, Vienna: R Foundation for Statistical Computing, ISBN 3-900051-07-0, [http://www.R-project.org]

Hammer Ø, Harper DAT, Ryan PD: PAST: Paleontological Statistics Software Package for Education and Data Analysis. Palaeontol Electron. 2001, 4: 9-[http://palaeo-electronica.org/2001_1/past/issue1_01.htm]

Thông tin
Thông tin xuất bản

Springer Science and Business Media LLC

Thông tin tác giả