DISSERTATION RESEARCH: The evolutionary origin and genetics of color pattern diversity in Phyllobates poison frogs

论文研究:叶状毒蛙颜色图案多样性的进化起源和遗传学

基本信息

  • 批准号:
    1702014
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.1万
  • 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:
    2017-06-01 至 2019-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project will identify the genes responsible for color pattern variation between different Poison-dart frogs. These frogs are well known for their brightly colored patterns, which serve as warning signals to deter potential predators. Within one small group of Poison-dart frogs (Phyllobates), vivid bright yellow colorations have independently evolved multiple times from dark, striped ancestors; in one species, different color morphs even occur within the same population. The researchers will take advantage of new genomic technologies and statistical analyses to identify the genes that differ between striped and solid-colored frogs. Results will provide critical insights on the genetic processes that underlie the independent evolution of color pattern variants in this group of frogs. The research will also reveal important information on the spread of beneficial genetic mutations within and across populations. In addition, the project will provide research opportunities for undergraduate students. Planned outreach includes public seminars and educational activities for elementary and middle school children. To pinpoint the genetic elements responsible for convergent evolution across Phyllobates species, this project takes advantage of ontogenetic, interspecific, and intraspecific variation in color pattern. First there is striking variation in color pattern between two pairs of closely related Phyllobates lineages, and within a population of Phyllobates aurotaenia from the upper San Juan River in Colombia. The researchers will use exon enrichment and next-generation sequencing to find loci that are highly differentiated between striped and solid-colored lineages, and statistically associated with color pattern variation within P. aurotaenia. Second, gene expression during coloration development will be studied using RNAseq, in order to identify genes that are up or down-regulated when changes in coloration occur throughout development. These two approaches will yield a set of putative loci behind color pattern variation in Phyllobates. The researchers will then use a combination of molecular phylogenetics and coalescent simulations to infer the evolutionary history of these loci, in order to shed light on the genetic mechanisms behind the convergent evolution of bright yellow coloration in this group of frogs.
该项目将确定导致不同毒物蛙之间颜色模式变化的基因。这些青蛙以其鲜艳的图案而闻名,它们是阻止潜在捕食者的警告信号。在一小群毒蛙(底叶叶叶木)中,生动的鲜黄色从黑暗的条纹祖先独立演变。在一种物种中,不同的颜色变体甚至发生在同一人群中。研究人员将利用新的基因组技术和统计分析来识别条纹和固体颜色青蛙之间不同的基因。结果将为这一组青蛙中颜色模式变体独立演变的遗传过程提供关键见解。该研究还将揭示有关有益遗传突变在人群中和人群中的传播的重要信息。此外,该项目将为本科生提供研究机会。计划的外展活动包括针对小学和中学儿童的公开研讨会和教育活动。为了指出负责跨叶鼠物种收敛进化的遗传元素,该项目利用了颜色模式的个体发育,种间和种内变异的优势。首先,两对密切相关的浮石谱系之间的颜色模式存在显着差异,并且在哥伦比亚上圣胡安河上的phyllobates aurotaenia种群中。研究人员将使用外显子富集和下一代测序来找到在条纹和固体色谱之间高度区分的基因座,并且在统计学上与Aurotaenia的颜色模式变化相关。其次,将使用RNASEQ研究色彩发展过程中的基因表达,以鉴定在整个发育过程中发生色彩变化时被上调或下调的基因。这两种方法将产生一组推定的基因座,背后是浮叶齿轮的颜色模式变化。然后,研究人员将使用分子系统发育学和合并模拟的结合来推断这些基因座的进化历史,以阐明这组青蛙中亮黄色的融合进化背后的遗传机制。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
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