La arquitectura genética de la capacidad de vuelo y su relación con la morfología en Drosophila

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El vuelo es una actividad asociada a una diversa cantidad de comportamientos como por ejemplo, la búsqueda de alimentos y pareja o la huida de depredadores. Dada la complejidad de dicho carácter es necesario abordar su estudio desde diferentes perspectivas para comprenderlo de una manera completa. B...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Flaibani, Nicolás
Formato: Tesis Doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2022
Materias:
CAPACIDAD DE VUELO
DROSOPHILA
WING LOADING
WING THORAX
WING ASPECT
VARIABILIDAD GENETICA
DIMORFISMO SEXUAL
ANALISIS DE ASOCIACION GENOTIPO-FENOTIPO
GENES CANDIDATOS
SNPs
FLIGHT CAPACITY
GENETIC VARIABILITY
SEXUAL DIMORPHISM
GENOTYPE-PHENOTYPE ASSOCIATION ANALYSIS
CANDIDATE GENES
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7085_Flaibani
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description El vuelo es una actividad asociada a una diversa cantidad de comportamientos como por ejemplo, la búsqueda de alimentos y pareja o la huida de depredadores. Dada la complejidad de dicho carácter es necesario abordar su estudio desde diferentes perspectivas para comprenderlo de una manera completa. Bajo esta premisa la presente tesis propone, por un lado, evaluar la relación entre diferentes aspectos morfológicos y la capacidad de vuelo en distintas especies de Drosophila y, por otro lado, contribuir a la caracterización de la arquitectura genética de la capacidad de vuelo. Para esto último se buscará identificar y caracterizar aquellos genes que contribuyen a la expresión fenotípica del carácter. Como una aproximación a la capacidad de vuelo se utilizó la proporción de tiempo en vuelo (PTV) en experimentos de dos minutos. A su vez, se indagó la relación entre la PTV y diferentes variables morfológicas (wing loading, wing:thorax, wing aspect, entre otras), las cuales han sido postuladas como predictores de la capacidad de vuelo reiteradamente en diferentes trabajos. En la primera parte de la tesis se estudiaron dos pares de especies hermanas (D. melanogaster/D. simulans y D. buzzatii/D. koeferae) de hábitos ecológicos diferenciados provenientes de una misma localidad (Valle Fértil, San Juan, Argentina). Se observó una mayor PTV en D. simulans, D. koepferae y machos en comparación con D. melanogaster, D. buzzatii y hembras, respectivamente. Asimismo, la asociación entre los estimadores morfológicos obtenidos para los pares de especies hermanas varió de manera contrapuesta, sugiriendo la ausencia de una relación general entre la morfología y la capacidad de vuelo. En la segunda parte, se estudiaron los mismos caracteres en líneas isogénicas de D. melanogaster derivadas de una población de Carolina del Norte (Estados Unidos) de genoma conocido. Los análisis de asociación entre la PTV y la morfología realizados en esta parte mostraron diferencias con respecto a los de la primera parte, sugiriendo que la relación varía entre poblaciones de una misma especie. En relación al abordaje de la arquitectura genética de la capacidad de vuelo, se detectó la existencia de variación genética para la PTV y para su coeficiente de variación (CV), el cual es una medida de la robustez del carácter. La capacidad de vuelo presentaría una base poligénica y sexo-específica, la cual diferiría entre distintos estimadores (PTV y CV), ya que los mismos compartirían únicamente un gen. Particularmente, se encontró una asociación con 133 polimorfismos distribuidos en 69 genes, los cuales fueron sexo-específicos, ya que se encontraron asociados únicamente a uno de los sexos. En relación a los genes candidatos detectados, algunos ya habían sido relacionados con el vuelo (Bru-1, Dscam4, fru, fas,Fas3), mientras que otros constituyen el primer reporte para funciones asociadas al mismo. La mayoría de los genes candidatos se asoció a funciones vinculadas al sistema nervioso y en menor medida al desarrollo muscular. A modo de conclusión, los resultados expuestos en la presente tesis proporcionan información acerca de la relación entre la capacidad de vuelo y la morfología de manera comparativa entre 4 especies, sugiriendo que la misma posee una relevancia menor a la esperada en relación a la capacidad de vuelo. Adicionalmente, se aportó información novedosa acerca de la arquitectura genética de dicho complejo carácter, incluyendo una lista de genes candidatos cuyo rol en relación a la capacidad de vuelo podrá ser abordado en mayor profundidad en futuros estudios.
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Bajo esta premisa la presente tesis propone, por un lado, evaluar la relación entre diferentes aspectos morfológicos y la capacidad de vuelo en distintas especies de Drosophila y, por otro lado, contribuir a la caracterización de la arquitectura genética de la capacidad de vuelo. Para esto último se buscará identificar y caracterizar aquellos genes que contribuyen a la expresión fenotípica del carácter. Como una aproximación a la capacidad de vuelo se utilizó la proporción de tiempo en vuelo (PTV) en experimentos de dos minutos. A su vez, se indagó la relación entre la PTV y diferentes variables morfológicas (wing loading, wing:thorax, wing aspect, entre otras), las cuales han sido postuladas como predictores de la capacidad de vuelo reiteradamente en diferentes trabajos. En la primera parte de la tesis se estudiaron dos pares de especies hermanas (D. melanogaster/D. simulans y D. buzzatii/D. koeferae) de hábitos ecológicos diferenciados provenientes de una misma localidad (Valle Fértil, San Juan, Argentina). Se observó una mayor PTV en D. simulans, D. koepferae y machos en comparación con D. melanogaster, D. buzzatii y hembras, respectivamente. Asimismo, la asociación entre los estimadores morfológicos obtenidos para los pares de especies hermanas varió de manera contrapuesta, sugiriendo la ausencia de una relación general entre la morfología y la capacidad de vuelo. En la segunda parte, se estudiaron los mismos caracteres en líneas isogénicas de D. melanogaster derivadas de una población de Carolina del Norte (Estados Unidos) de genoma conocido. Los análisis de asociación entre la PTV y la morfología realizados en esta parte mostraron diferencias con respecto a los de la primera parte, sugiriendo que la relación varía entre poblaciones de una misma especie. En relación al abordaje de la arquitectura genética de la capacidad de vuelo, se detectó la existencia de variación genética para la PTV y para su coeficiente de variación (CV), el cual es una medida de la robustez del carácter. La capacidad de vuelo presentaría una base poligénica y sexo-específica, la cual diferiría entre distintos estimadores (PTV y CV), ya que los mismos compartirían únicamente un gen. Particularmente, se encontró una asociación con 133 polimorfismos distribuidos en 69 genes, los cuales fueron sexo-específicos, ya que se encontraron asociados únicamente a uno de los sexos. En relación a los genes candidatos detectados, algunos ya habían sido relacionados con el vuelo (Bru-1, Dscam4, fru, fas,Fas3), mientras que otros constituyen el primer reporte para funciones asociadas al mismo. La mayoría de los genes candidatos se asoció a funciones vinculadas al sistema nervioso y en menor medida al desarrollo muscular. A modo de conclusión, los resultados expuestos en la presente tesis proporcionan información acerca de la relación entre la capacidad de vuelo y la morfología de manera comparativa entre 4 especies, sugiriendo que la misma posee una relevancia menor a la esperada en relación a la capacidad de vuelo. Adicionalmente, se aportó información novedosa acerca de la arquitectura genética de dicho complejo carácter, incluyendo una lista de genes candidatos cuyo rol en relación a la capacidad de vuelo podrá ser abordado en mayor profundidad en futuros estudios. Flight is an activity related to several behaviors, such as searching for food and a mate or escaping from predators. Given the complexity of this character, it is necessary to approach its study from different perspectives to understand it completely. Under this premise, this thesis proposes, on the one hand, to evaluate the association between different morphological aspects and flight capacity in different species of Drosophila and, on the other hand, to contribute to the characterization of the genetic architecture of the flight capacity. For the latter, we propose to identify and characterize those genes that contribute to the phenotypic expression of the character under study. As an approximation to flight capacity, the proportion of time in flight (PTF) was used in two-minutes experiments. In turn, the association between PTF and different morphological variables (wing loading, wing:thorax, wing aspect, among others) was investigated, as they have been repeatedly postulated as predictors of flight capacity in different studies. In the first part of this thesis, two pairs of sibling species (D. melanogaster/D. simulans and D. buzzatii/D. koeferae) with different ecological habits from the same locality (Valle Fértil, San Juan, Argentina) were comparatively studied. We detected a higher PTF in D. simulans, D. koepferae, and males than in D. melanogaster, D. buzzatii, and females, respectively. Likewise, the association between the morphological estimators obtained for the sibling species pairs was the opposite, suggesting the absence of a general relationship between morphology and flight capacity. In the second part, the same traits were studied in isogenic lines of D. melanogaster derived from a population of North Carolina (United States) with a known genome. The association analyses between PTF and morphology carried out in this part showed differences respect to the first part of this thesis, suggesting that the association varies between populations of the same species. Concerning the genetic architecture of flight capacity, we were able to detect the existence of genetic variation both for the PTF and the coefficient of variation of this trait, which represents a measure of the robustness of this character. Flight capacity seems to have a polygenic and sex-specific basis, which would differ between different estimators (PTF and CV), since they would share only one gene. Particularly, we found an association with 133 polymorphisms distributed in 69 sex-specific genes, specific since they were only associated with one of the sexes. Regarding the candidate genes detected, some of them had been linked to flight (Bru-1, Dscam4, fru, fas, Fas3) while, for others, this is the first report of a flight-related function. Most of the candidate genes were associated with functions related to the nervous system and, to a lesser extent, muscular development. In conclusion, this thesis provides further insight into the relationship between flight capacity and morphology from a comparative point of view among four species. Our results suggest that the morphology has less relevance than expected concerning flight capacity. Additionally, we provided novel information regarding the genetic architecture of this complex trait, including a list of candidate genes whose role in flight capacity should be addressed in greater depth in future studies. Fil: Flaibani, Nicolás. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. 2022 Tesis Doctoral PDF Español info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7085_Flaibani

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