Detailansicht
The role of smRNA regulation during recurrent ecotype formation in Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae)
Arne Bielke
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Joint-Masterstudium Evolutionary Systems Biology
Betreuer*in
Ovidiu Paun
DOI
10.25365/thesis.73295
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-26464.75794.597125-5
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Aufgrund der derzeitigen Klimakrise wird es immer wichtiger zu verstehen, wie sich Organismen an verschiedene Umweltherausforderungen anpassen. Es ist noch unklar, inwieweit molekulare Mechanismen wie smallRNAs (smRNAs) an der Anpassung beteiligt sind. Frühere Studien deuten darauf hin, dass smRNAs die phänotypische Reaktionen auf die Umwelt regulieren können. Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae) weist alpine und montane Ökotypen auf, die sich mindestens dreimal unabhängig voneinander weiterentwickelt haben. Das Vorhandensein (montan) oder Fehlen (alpin) von mehrzelligen Drüsentrichomen ist die auffälligste phänotypische Differenzierung zwischen den Ökotypen und wird über mehrere Generationen stabil vererbt. Reziproke Transplantationen haben gezeigt, dass die beiden Ökotypen einen starken Heimatstandortvorteil haben und dass der abgeleitete montane Ökotyp eine erhöhte phänotypische Plastizität aufweist. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Muster der smRNA-Regulierung der Genexpression aufzudecken, die wahrscheinlich mit der ökologischen und phänotypischen Differenzierung der Ökotypen zusammenhängen. Die durchgeführten Analysen zeigen, dass smRNA- und transkriptomische Daten ähnliche Trends aufweisen. Durch Analysen von smRNA-Profilen von H. pusillum (aufgezogen unter identischen Bedingungen) wurden viele „differentially targeted regions“ (DTRs) aufgedeckt, die mit Trichom-Entwicklung und Reaktionen auf verschiedene biotische Stressfaktoren in Verbindung stehen. Der Vergleich von smRNA-Profilen bei wechselseitigen Transplantationen zeigt einen hohen Anteil DTRs und DTRs die sich mit genischen Regionen überschneiden aber auch konvergierende Genfunktionen. Dies unterstützt die Hypothese einer polygenen Kontrolle der relevanten Merkmale. Die Ergebnisse deuten auf einen Zusammenhang zwischen der Aktivität der smRNAs und Genexpression hin, was darauf schließen lässt, dass die regulatorische Divergenz der smRNAs eine führende Rolle während der frühen Stadien der parallelen Evolution spielt.
Abstract
(Englisch)
Due to the ongoing climate crisis, it is becoming increasingly important to understand how organisms adapt to different environmental challenges. It is still unclear to what extent molecular mechanisms such as small RNA (smRNA) regulation is involved in adaptation, but previous studies suggest that smRNAs can regulate phenotypic response to the environment. Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae) exhibits alpine and montane ecotypes, which have diverged independently at least three times in the SE Alps. The presence (montane) or absence (alpine) of multicellular glandular trichomes on stems and leaves represents the most striking phenotypic difference between the ecotypes. This phenotypic differentiation is stably inherited across multiple generations in a common garden. Reciprocal transplantations have shown that H. pusillum ecotypes have a strong home-site advantage, as well as documented enhanced phenotypic plasticity in the derived montane ecotype. The present work aims to uncover patterns of smRNA regulation of gene expression likely linked to ecological and phenotypic ecotype differentiation. Analyses conducted showed that smRNA and transcriptomic data exhibit similar trends. By analyzing smRNA profiles of H. pusillum in a common garden, we uncovered a large proportion of differentially targeted regions (DTRs) that are linked to trichome development and responses to different biotic stresses. Comparing smRNA profiles of the same ecotypes during reciprocal transplantations showed a high proportion of unique DTRs, differentially-targeted genes (i.e., DTRs overlapping with genic regions; DTGs), but apparently converging gene functions. This further supports the hypothesis of polygenic control of the relevant traits. Overall, the results indicate a considerable link between smRNA activity and differential gene expression suggesting that smRNA regulatory divergence plays a role in shaping early stages of parallel evolution.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Heliosperma pusillum smRNA
Schlagwörter
(Englisch)
Heliosperma pusillum smRNA
Autor*innen
Arne Bielke
Haupttitel (Englisch)
The role of smRNA regulation during recurrent ecotype formation in Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae)
Paralleltitel (Deutsch)
Die Rolle von smRNA Regulation bei wiederholter Ökotypenformation in Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae)
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
46 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Ovidiu Paun
AC Nummer
AC16807517
Utheses ID
66427
Studienkennzahl
UA | 066 | 220 | |