Collaborative Research: cis-Regulatory Basis of Butterfly Wing Pattern Evolution
合作研究:蝴蝶翅膀图案进化的顺式调控基础
基本信息
- 批准号:1656514
- 负责人:
- 金额:$ 29.98万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-08-15 至 2020-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Non-technical description Understanding the formation of color patterns has long played a central theme in understanding biology. Butterfly wing color patterns represent a prime model to explore the history, genes, and mechanisms underlying wing patterning. A single gene (WntA) drives shape changes across the wing surface in many distantly related species, thus suggesting a fundamental and ancestral function in butterfly wing formation. The research team from the University of Puerto Rico, George Washington University, and Cornell University will investigate the gene changes underlying distribution of pigmentation across the wing surface among a variety of butterfly species. The goal of the study is to determine how WntA has acquired the ability to control diverse wing displays across multiple time scales. This study will set the foundation for understanding the interplay between gene regulation and diversity of form. Technical description This study aims to determine how gene regulatory architecture evolves in concert with an adaptive trait over different time scales. The research team will specifically focus on characterizing the regulatory mechanisms underlying the repeated role of the signaling ligand WntA in wing pattern evolution. This work will address how the modulation of WntA spatial expression has tinkered with the micro- and macroevolution of distinct wing phenotypes across 65 million years. We will specifically aim to address the following questions: (1) How many regulatory elements at a single gene control wing pattern variation, and what are the function of individual elements? (2) Do the same elements also control the convergent evolution of mimetic phenotypes in unrelated species? (3) To what extent are wing pattern CREs conserved versus novel across species with highly divergent wing patterns? Answering these questions will help set a precedent for understanding deeper phylogenetic patterns in the relationship between the evolution of CREs and the traits they define. Finally, this research project will synergize with educational opportunities spanning pre-college, undergraduate, and post-graduate levels of science education. The research work of our three groups will directly involve undergraduate researchers and the training of two postdocs.
非技术描述理解颜色模式的形成长期以来在理解生物学方面起着核心主题。蝴蝶翼颜色模式代表了探索机翼模式下的历史,基因和机制的主要模型。单个基因(WNTA)在许多遥远相关的物种中驱动整个机翼表面的形状变化,因此表明蝴蝶翼形成中的基本和祖先功能。波多黎各大学,乔治华盛顿大学和康奈尔大学的研究小组将调查各种蝴蝶种类的翼表面色素沉着的基因变化。该研究的目的是确定WNTA如何获得在多个时间尺度上控制各种机翼显示的能力。这项研究将为理解基因调节与形式多样性之间的相互作用奠定基础。技术描述本研究旨在确定基因调节结构如何与不同时间尺度上的自适应性状一起演奏。研究团队将专门集中于表征信号配体WNTA在机翼模式演化中反复作用的调节机制。这项工作将解决WNTA空间表达的调节如何在6500万年的不同机翼表型中修补了微观和宏观进化。我们将特别旨在解决以下问题:(1)单个基因控制机翼模式变化的多少个调节元素以及单个元素的功能是什么? (2)相同的元素是否还控制着无关物种中模拟表型的收敛演化? (3)翼型旋翼在多大程度上保存了具有高度不同的机翼模式的物种的新颖性?回答这些问题将有助于为理解CRES演变与它们定义的性状之间的关系中的更深层系统发育模式树立先例。最后,该研究项目将与涵盖学前班,本科和研究生教育水平的教育机会协同作用。我们三个小组的研究工作将直接涉及本科研究人员和两个博士后的培训。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Multiple roles for laccase2 in butterfly wing pigmentation, scale development, and cuticle tanning
- DOI:10.1111/ede.12338
- 发表时间:2020-07-01
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:Peng, Ceili L.;Mazo-Vargas, Anyi;Reed, Robert D.
- 通讯作者:Reed, Robert D.
CRISPR/Cas9 as the Key to Unlocking the Secrets of Butterfly Wing Pattern Development and Its Evolution
- DOI:10.1016/bs.aiip.2017.11.001
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:L. Livraghi;Arnaud Martin;M. Gibbs;N. Braak;Saad Arif;C. J. Breuker
- 通讯作者:L. Livraghi;Arnaud Martin;M. Gibbs;N. Braak;Saad Arif;C. J. Breuker
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- DOI:10.1073/pnas.1907068116
- 发表时间:2019-11-26
- 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:Lewis, James J.;Geltman, Rachel C.;Reed, Robert D.
- 通讯作者:Reed, Robert D.
Macroevolutionary shifts of WntA function potentiate butterfly wing-pattern diversity
- DOI:10.1073/pnas.1708149114
- 发表时间:2017-10-03
- 期刊:
- 影响因子:11.1
- 作者:Mazo-Vargas, Anyi;Concha, Carolina;Martin, Arnaud
- 通讯作者:Martin, Arnaud
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