Dokument: Molekulare Evolution von Genen der komplementären Geschlechtsbestimmungskaskade bei Apis- und Bombus-Arten
| Titel: | Molekulare Evolution von Genen der komplementären Geschlechtsbestimmungskaskade bei Apis- und Bombus-Arten | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=19363 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20110929-100749-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Lechner, Sarah [Autor] | |||||||
| Dateien: |
| |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Das Gen complementary sex determiner (csd) und sein Paralog feminizer (fem) stehen am Beginn der Geschlechtsdeterminationskaskade der Honigbiene Apis mellifera. Das multiallelische csd ist das initiale Signal und aktiviert im heterozygoten Zustand den weiblichen Entwicklungsweg durch geschlechtsspezifisches Spleißen von fem. Um Heterozygotie in Weibchen zu realisieren, segregieren in der gesamten Honigbienenpopulation etwa 50-90 csd-Allele. Sie unterscheiden sich durch starke Sequenzvariation sowie ihre hypervariable Region (HVR), einem in seiner Länge und Aminosäurekomposition stark variierenden Bereich, dessen repetitive Sequenz unabhängig von der restlichen Gensequenz evolviert.
Das Gen csd steht unter balancierender Selektion. Hierdurch bedingt, finden sich keine Unterschiede in der Diversität der csd-Allele verschiedener Subpopulationen sowie auch kaum genetische Differenzierung zwischen diesen. Die Existenz von csd konnte nun auch in der basal stehenden Apis-Art A. florea nachgewiesen werden. Af-csd zeigt jedoch in der für das csd-Gen charakteristischen HVR sowie in seiner Sequenzvariation deutliche Unterschiede zu den bisher bekannten csd-Genen. Das Gen csd ist in der Honigbienengattung aus einer Duplikation des Gens fem entstanden. Im Gegensatz zu csd ist fem konserviert und vermutlich in allen Hymenopteren-Gattungen vorhanden: Es konnte in einigen Vertretern der Apidae-Gattungen Apis, Bombus, Melipona und Euglossa sowie der parasitischen Wespe Nasonia vitripennis (Pteromalidae) nachgewiesen werden. In Apis ist fem durch die Existenz von csd anderen selektiven Bedingungen ausgesetzt als in Nicht-Apis-Arten, in denen csd fehlt. Zum einen wird fem durch die direkte Nachbarschaft zu dem unter balancierender Selektion stehenden Gen csd beeinflusst. Zum anderen bedeutet die strukturelle Ähnlichkeit zu csd gleichzeitig einen verstärkten funktionellen Zwang, der die Evolution von fem in Apis stärker einschränkt als in Nicht-Apis-Arten. Bei der Erdhummel Bombus terrestris initiiert ein noch unbekannter komplementärer Geschlechtsdeterminationsfaktor die Geschlechtsdifferenzierung. Es konnte hier ebenfalls eine fem-Duplikation nachgewiesen werden, welche als twin of feminizer (tof) benannt wurde. Das Gen weist jedoch kaum Sequenzvariation auf und somit ist unwahrscheinlich, dass es einen komplementären Geschlechtsdeterminationsfaktor darstellt.The gene complementary sex determiner (csd) and its paralogous gene feminizer (fem) are the first two genes in the sex determination cascade of the honey bee Apis mellifera. The multiallelic csd is the initial signal and activates the female development path in the heterozygous state through sex-specific splicing of fem. To realize heterozygosity in females, about 50-90 csd-alleles segregate in the entire honey bee population. They are marked by a high degree of sequence variation and differences in their hypervariable region (HVR). The HVR is a region that varies considerably in length and amino acid composition. Its repetitive sequence evolves independently from neighboring regions. The csd gene is under balancing selection. As a result, there are no differences in sequence diversity between csd alleles of separate subpopulations and little genetic differentiation is found between them. The existence of csd could now also be proven in the most basal Apis species, A. florea. However, Af-csd shows clear differences in the structure of the HVR, which is characteristic for csd genes, and in its sequence variation as compared to other csd genes known to date. The csd gene originated from a duplication of the fem gene in the honey bee genus. In contrast to csd, fem is conserved and probably exists in all Hymenoptera genera: it could be detected in some representatives of the Apidae-genera Apis, Bombus, Melipona and Euglossa as well as in the parasitic wasp Nasonia vitripennis (Pteromalidae). Due to the presence of csd in Apis fem is subject to different selective constraints than in non-Apis-species in which this gene is missing. On the one hand, fem is influenced by its direct proximity to a gene under balancing selection, the csd gene. On the other hand, its structural similarity to csd increases the functional constraints on fem, which limit its evolution in Apis more strongly than in non-Apis species. In the buff-tailed bumblebee Bombus terrestris sex determination is initiated by an still unknown complementary sex determination factor. In this species, the existence of a fem duplicate could also be shown; this duplicate was named twin of feminizer (tof ). However, this gene shows only little sequence variation and is therefore unlikely to be a complementary sex determination factor. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Bezug: | 10/2007 - 09/2011 | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 29.09.2011 | |||||||
| Dateien geändert am: | 29.09.2011 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 15.08.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 19.09.2011 |
