Dokument: Regulatory mechanisms underlying sexual differentiation in the honeybee
| Titel: | Regulatory mechanisms underlying sexual differentiation in the honeybee | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=58108 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20211129-110154-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Netschitailo, Oksana [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Beye, Martin [Gutachter] Prof. Dr. Rose, Laura [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | In der Honigbiene lassen sich ein ausgeprägter Sexualdimorphismus zwischen den Geschlechtern und ein Kastendimorphismus innerhalb der Weibchen, zwischen Arbeiterinnen und Königinnen beobachten. Merkmale wie Körpergröße und Kopfmorphologie unterscheiden sich zwischen den drei Morphen. Während der Kastendimorphismus in Weibchen durch das Futter im Larvenstadium ausgelöst wird, wird der Sexualdimorphismus zellautonom durch die Geschlechtsdeterminations-kaskade kontrolliert. In der Fruchtfliege wird die Entwicklung von primären und sekundären Geschlechtsmerkmalen durch die Transkriptionsfaktoren DsxM und DsxF gesteuert, die am Ende der Geschlechtsdetermination stehen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Differenzierung von primären Geschlechtsmerkmalen in Arbeiterinnen der Honigbiene durch das dsx Gen reguliert wird. Mit Hilfe der CRISPR/Cas9 Methode erzeugte Mutationen im dsx Gen hatten keinen Einfluss auf sekundäre Geschlechtsmerkmale, wie die Kopfmorphologie. Dies impliziert, dass in der Honigbiene an der Realisierung der sekundären Geschlechts-merkmale weitere Gene beteiligt sind. Der Vergleich des männlichen und weiblichen Transkriptoms von Embryonen hat ergeben, dass Spleißregulation bei der Diversifizierung der Geschlechter eine komplexere Rolle spielt als bisher vermutet. Es wurde eine Zunahme geschlechtsspezifisch gespleißter Transkripte mit fortschreitender Embryonalentwicklung beobachtet. Zusätzlich waren differenziell regulierte Gene, die mit RNA-Bindefunktionen assoziiert sind und potenziell spleißregulatorisch wirken können, kurz vor dem Schlupf des Embryos überrepräsentiert. Innerhalb der geschlechtsspezifisch gespleißten Gene während der embryonalen Entwicklung wurde das glu Gen identifiziert, das die geschlechtlich dimorphe Augenentwicklung in Arbeiterinnen steuert. Es wurde gezeigt, dass das weibliche Spleißen von glu mRNA durch die Geschlechtsdeterminationskaskade über das fem Gen reguliert wird. Funktionale Untersuchungen haben gezeigt, dass bei Mutationen in beiden Genkopien von glu die Augen in Arbeiterinnen vergrößert und der dorso-frontale Augenabstand verkleinert ist, was einer tendenziellen Vermännlichung entspricht. Die Funktion in Weibchen ließ sich partiell auf die durch das weibchenspezifische Transkript von glu kodierte C2H2 Zinkfinger-Domäne zurückführen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass sich die C2H2-Domäne innerhalb der Gruppe der Aculeata, der Stechimmen, über nicht-synonyme Mutationen der kodierenden Sequenz entwickelt hat, während die geschlechtsspezifische Regulation des Spleißens bereits früher entstanden ist.In the honeybee, a pronounced sexual dimorphism between the sexes and a caste dimorphism within the females, between workers and queens, can be observed. Characteristics like body size and head morphology differ greatly between the three morphs. While the caste dimorphism in females is caused by nutrition in the larval stage, the sexual dimorphism is controlled cell autonomous by the sex determination cascade. In the fruit fly, the development of primary and secondary sex traits is controlled by the sex-specific transcription factors DsxM and DsxF, which are the result of the primary sex determination. In this study I showed that the differentiation of primary sex characteristics in female honeybee workers is regulated by the dsx Gene. However, CRISPR/Cas9 induced mutations in dsx had no influence on secondary sex characteristics such as head morphology. This implies that other genes are involved in the realization of secondary sex traits in the honeybee. The comparison of the male and female transcriptome of embryos revealed that splice regulation plays a more complex role in sex diversification than previously thought. As the embryonic development progressed, an increase in sex-specific spliced transcripts was observed. In addition, differentially regulated genes associated with RNA-binding functions and potentially splice-regulatory effects were over-represented in embryos close to hatching. I identified the glu gene, which controls sexually dimorphic eye development in workers, within the group of sex-specific spliced genes during embryonic development. I was able to show that female splicing of glu mRNA is regulated by the sex determination cascade via the fem gene. Functional studies have shown that mutations in both gene copies of glu increase the size of eyes in workers and decrease the dorso-frontal interocular distance, which corresponds to a tendency towards the male phenotype. Feminizing function of glu in females could be partially attributed to the C2H2 zinc finger domain encoded by the female-specific transcript. Furthermore, I demonstrated that the C2H2 zinc finger domain developed within the Aculeata, the stinging bees, via non-synonymous mutations of the glu coding sequence, whereas the sex-specific regulation of splicing was established earlier. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 29.11.2021 | |||||||
| Dateien geändert am: | 29.11.2021 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 10.11.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 10.06.2021 |
