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Ecological and evolutionary consequences of smRNA activity after allopolyploidization in marsh orchids (Dactylorhiza majalis s.l.)
Matthew Ryan Thornton
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Ovidiu Paun
DOI
10.25365/thesis.71563
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30724.50705.313779-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Polyploidie und Hybridisierung haben einen großen Einfluss auf die Anpassung und Artbildung von Angiospermen. Zusammen bieten sie evolutionäre Möglichkeiten, durch die etablierte Allopolyploide diversifizieren und ihre ökologische Nische außerhalb der elterlichen Verbreitungsgebiete erweitern können. Hinter der Diversifizierung von Allopolyploiden steht eine komplexe Reihe von molekularen Prozessen, von denen einige bekannt sind und andere noch der Aufmerksamkeit bedürfen, und die Aufdeckung der zugrundeliegenden Mechanismen ermöglicht Einblicke in ihre Entstehung, Evolution und Artbildung. Wir untersuchen ein System von zwei ökologisch unterschiedlichen allotetraploiden Geschwistern (Dactylorhiza majalis, D. traunsteineri), die aus der unidirektionalen Hybridisierung derselben diploiden Vorläufer (D. incarnata, D. fuchsii) hervorgegangen sind, um die Rolle der unterschiedlichen Regulierung kleiner RNAs (smRNAs) bei der beobachteten ökophysiologischen Divergenz aufzudecken. Es ist bekannt, dass smRNAs eine Rolle bei der Stabilisierung der Genome von entstehenden Polyploiden spielen und stark in die Pflanzenentwicklung, den Stoffwechsel und die Stressreaktion involviert sind, was sie zu interessanten Kandidaten für die Untersuchung der polyploiden Diversifizierung macht. Wir stellen fest, dass die allotetraploiden Geschwister in einem gemeinsamen Garten weitgehend die gleichen smRNA-Targeting-Merkmale aufweisen, und dass die von den diploiden Vorfahren vererbten Targeting-Muster sehr ähnlich und teilweise zwischen den beiden konserviert sind. Es wurde jedoch festgestellt, dass mehrere Gene, auf die smRNAs unterschiedlich abzielen, eine Schlüsselrolle in umweltbezogenen Signalwegen spielen. In Experimenten zur reziproken Transplantation wurde ein starker Umwelteinfluss auf das smRNA-Targeting festgestellt, wobei die Polyploiden eine unterschiedliche Plastizität der smRNA-Aktivität aufwiesen. Wir stellen fest, dass das smRNA-Targeting durch den Genfluss zwischen den Polyploiden beeinflusst wird und stark von dem untersuchten Gewebetyp abhängt. Diese Arbeit ist Teil eines größeren Ziels, die treibenden Faktoren hinter der reichen allopolyploiden Vielfalt in der Gattung Dactylorhiza zu identifizieren.
Abstract
(Englisch)
Polyploidy and hybridization have a major impact on the adaptation and speciation of angiosperms. Together, they provide evolutionary avenues by which established allopolyploids can diversify and expand their ecological niche outside of parental ranges. There is a complex suite of molecular processes behind the diversification of allopolyploids, some known and some requiring attention, and uncovering the underlying mechanisms yields insights into their formation, evolution, and speciation. We investigate a system of two ecologically distinct sibling allotetraploids (Dactylorhiza majalis, D. traunsteineri), rising from the unidirectional hybridization of the same diploid progenitors (D. incarnata, D. fuchsii), to uncover the role of differential small RNA (smRNA) regulation in their observed eco-physiological divergence. smRNAs have known roles in stabilizing the genomes of nascent polyploids, and are heavily involved in plant development, metabolism, and stress response making them interesting candidates for studying polyploid diversification. We find that in a common garden, the sibling allotetraploids largely share smRNA targeting characteristics, and the inherited targeting patterns from diploid progenitors are highly similar and partially conserved between the two. However, several genes that were differentially targeted by smRNAs were found to play key roles in environmentally linked signaling pathways. Reciprocal transplant experiments revealed a strong environmental effect on smRNA targeting with the polyploids showing differential plasticity in smRNA activity. We find that smRNA targeting is influenced by gene flow between the polyploids, and heavily dependent on the tissue type under study. This work is part of a larger goal of identifying the driving factors behind the rich allopolyploid diversity in the Dactylorhiza genus.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Polyploidie Dactylorhiza small RNA Differentielles Targeting Gemeinsamer Garten Reziproke Transplantation
Schlagwörter
(Englisch)
Polyploidy Dactylorhiza small RNA Differential Targeting Common Garden Reciprocal Transplantation
Autor*innen
Matthew Ryan Thornton
Haupttitel (Englisch)
Ecological and evolutionary consequences of smRNA activity after allopolyploidization in marsh orchids (Dactylorhiza majalis s.l.)
Paralleltitel (Deutsch)
Ökologische und evolutionäre Konsequenzen der smRNA-Aktivität nach Allopolyploidisierung bei Sumpforchideen (Dactylorhiza majalis s.l.)
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
47 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ovidiu Paun
Klassifikation
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines
AC Nummer
AC16566649
Utheses ID
63058
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |