Líf- og umhverfisvísindastofnun

Þróun bleikjustofna

Erfðir og þroskun fjölbreytileika höfuðbeina í íslenskum bleikjuafbrigðum

Umsjónarmenn: Sigurður S. Snorrason / Zophonías O. Jónsson / Arnar Pálsson  / Sigríður R. Franzdóttir / Kalina H. Kapralova

Áberandi er að í íslenskum vötnum hafa ólíkir bleikjustofnar þróast hratt frá lokum síðustu ísaldar. Það sem forvitnilegra er að þróunin virðist vera svipuð í mismunandi vötnum, t.d. myndast dvergar í mörgum ferskvatnslindum. Í því verkefni er þessi náttúrulegi breytileiki í íslenskum bleikjustofnum notaður til samanburðarrannsókna, sem lýsa má sem nokkurskonar náttúrulegri tilraun í samhliða þróun (parallel evolution).

Lykilspurningar.

Hvenær er greinanlegur munur á þroskun bleikjuafbrigðanna?

Hvaða gen og boðkerfi liggja að baki muninum í formi höfuðs og kjálkabeina bleikjuafbrigðanna?

Hvaða gen og ferli eru erfðafræðilega ólík milli bleikjuafbrigðanna, og í eldisbleikjum?

Aðferðir og gögn:

Við skoðum sérstaklega þróun þroskaferla, t.d. spurningum um þroskun beina, brjósks og og vöðva í höfði og mikilvægi þessara þroskaferla fyrir afbrigðamyndun. Við erum að lýsa þroskun höfuðbeina, brjósks og vöðva í bleikju, og bera saman þroskun þessara vefja meðal nokkurra ólíkra bleikjuafbrigða. (Myndin sýnir fóstur eldisbleikju við um 350 day degree þroskastigið, tekin af Kalinu Kapralovu - picture copyright Kalina H. Kapralova).

Við höfum kannað tjáningu erfðamengisins (mRNA og miRNA) í þroskun höfuðsins og kjálka í tveimur bleikjuafbrigðum, með háhraðaraðgreiningum. Við erum að staðfesta þær niðurstöður með qPCR aðferðum.

Við notum einnig stofnerfðafræðilegar aðferðir til að skima fyrir merkjum um jákvætt val í umritunarmenginu (transcriptome). Verkefninu er ætlað að kanna tengsl milli náttúrulegs breytileika í beinum og vöðvum og mismun í tjáningu gena milli afbrigða í gegnum þroskaferilinn.

Birtar niðurstöður:

Fjórar rannsóknir hafa birst um þetta verkefni, þrjár í PLoS One og ein í Evodevo.

 

Doktorsneminn Ehsan Pashay Ahi og félagar könnuðu tjáningu gena í snemmþroskun fisksins. Fyrst skilgreindu þau svokölluð viðmiðunargen, sem eru tjáð t.t.l. stöðugt í gegnum þroskun fisksins, og á milli afbrigða. Þessi viðmiðunargen má nota sem mælistikur á tjáningu annara gena. Ehsan skoðaði nokkur þroskunargen, og sýndi að virkni þeirra er ólík á milli afbrigða. Þetta byggist á því að genin eru tjáð mismikið (þ.e. meira RNA og líklega viðkomandi prótín) er framleitt í einni bleikjugerð. Slíkur munur á tjáningu gena getur útskýrt - að hluta - muninn á útliti og þroskun bleikjuafbrigðanna.

 

Annar doktorsnemi Kalina H Kapralova og félagar hennar skoðuðu erfðafræði afbrigðanna, með því að rýna í breytileika í nokkrum genum ónæmiskerfisins. Flest genin sýndu engan mun á milli afbrigðanna í Þingvallavatni, sem er í samræmi við eldri niðurstöður. Í tveimur genanna var munur á milli afbrigða, sérstaklega milli murtu og dvergbleikju. Mestur var munurinn a afbrigðunum 78% í tíðni stökkbreytinga í MHCIIalfa geninu, en einnig var umtalsverður munur í bakteríudrepandi prótíni sem kallast cathelicidin 2. Til útskýringar, ef munurinn á tíðni gerða er 100%, þá eru allir fiskar annars afbrigðisins með einn basa (t.d. A á vissum stað í geninu) en allir einstaklingar hins afbrigðisins með annan basa (t.d. T). Þessar niðurstöður eru sérlega merkilegar, því að þær afhjúpa mesta erfðafræðilega mun á milli bleikjuafbrigðana í Þingvallavatni sem fundist hefur til þessa. Þótt rannsóknir sýni að bleikju afbrigðin séu ekki orðin að aðskildum tegundum, þá er meiri erfðafræðilegur munur á þeim en búist var við.

 

Ahi EP, Kapralova KH, Palsson A, Maier VH, Gudbrandsson J, Snorrason SS, Jonsson ZO and Franzdottir SR. Transcriptional dynamics of a conserved gene expression network associated with benthic-limnetic craniofacial divergence in Arctic charr. EvoDevo 2014, 5:40  doi:10.1186/2041-9139-5-40

Kapralova KH, Franzdóttir SR, Jónsson H, Snorrason SS, Jónsson ZO (2014) Patterns of MiRNA Expression in Arctic Charr Development. PLoS ONE 9(8): e106084. doi:10.1371/journal.pone.0106084

Ahi EP, Guðbrandsson J, Kapralova KH, Franzdóttir SR, Snorrason SS, et al. (2013) Validation of Reference Genes for Expression Studies during Craniofacial Development in Arctic Charr. PLoS ONE 8(6): e66389. doi:10.1371/journal.pone.0066389

Kapralova KH, Gudbrandsson J, Reynisdottir S, Santos CB, Baltanás VC, et al. (2013) Differentiation at the MHCIIα and Cath2 Loci in Sympatric Salvelinus alpinus Resource Morphs in Lake Thingvallavatn. PLoS ONE 8(7): e69402. doi:10.1371/journal.pone.0069402

Styrkir og samstarfsaðillar:

Verkefnið er kostað af Öndvegisstyrk Rannsóknasjóðs Íslands sem veittur var árið 2010, Rannís styrk til Zophoníasar O. Jónssonar til að rannsaka hlutverk miRNA  í þróun bleikju (árið 2013, Hlutverk miRNA í þroskunarstjórn höfuðbeina: Meginþemu út frá breytileika í náttúrulegum bleikjustofnum Þingvallavatns) og tveimur doktorstyrkjum frá Háskóla Íslands.

Auk kennara og sérfræðinga vinna þrír doktorsnemar að verkefninu. Samstarfsaðillar eru Valerie H. Maier við Lífvísindasetur HÍ, Skúli Skúlason og Bjarni Kr. Kristjánsson við Háskólann á Hólum og Ian. A. Johnston við St Andrews University.

Þú ert að nota: brimir.rhi.hi.is