مراودۀ ژنی در نواحی هیبریداسیون بین زیرگونه‌های موش خانگی (M. m. castaneus و M. m. domesticus) با استفاده از ژنوم ناحیۀ D-loop میتوکندری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه علوم و زیست فناوری جانوری ، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوسیستماتیک جانوری، دانشکده علوم و فناوری زیستی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

چکیده

مطالعه دربارۀ مناطق هیبرید جانوری از‌نظر ژنومی طی دهۀ اخیر درحال انجام‌ است. بحث دربارۀ نفوذ (Introgression) ژنوم در فرایند تکامل بین دانشمندان چالش‌برانگیز است؛ هرچند کاهش‌یافتن ورود ژن در مناطق مختلف نشان‌دهندۀ درگیربودن ژن‌های گونه‌زایی است. در بررسی حاضر، عوامل جغرافیایی دخالت‌کننده در نفوذ ژن با شاخص هیبریداسیون (کلاین ژنومی) مقایسه شدند. در مطالعۀ حاضر، 127 توالی بررسی شدند که 82 توالی به M. m. castaneus و 45 توالی به M. m. domesticus مربوط بودند. 140لوکوس ازاینتوالیهااستخراج و در تجزیه‌وتحلیل‌ها وارد شدند. بررسی نتایج با نرم‌افزارهای Introgression و Barrier نشان داد ژنوم زیر‌گونۀ
M. m. domesticus به‌تدریج درحال نفوذ به درون زیرگونۀ M. m. castaneus است و زیرگونۀ M. m. domesticus زیرگونۀ مهاجم و زیرگونۀ M. m. castaneus زیر‌گونۀ پذیرنده شناخته‌ شد؛ همچنین عوامل طبیعی از‌جمله کوه‌ها، دریاچه‌ها و نمکزارهایی شناسایی ‌شدند که نقش مانع ژنتیکی را برای این دو زیرگونه در ایران بازی می‌کنند. نتایج کلاین ژنومی نفوذ نامتقارن ژنتیکی را نشان دادند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Gene Exchange in Hybridization Regions between House Mouse Complex Subspecies (M. m. castaneus and M. m. domesticus) using Mitochondrial Genome of D-loop Region (mtDNA)

نویسندگان [English]

  • Hassan Rajabi Maham 1
  • Farid Faizi-Baghel Abad 2
1 Assistant Professor in Department of Animal Sciences and Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid-Beheshti University, Tehran, Iran
2 M.S. Student of Animal Sciences and Biotechnology, Faculty of Life Sciences and Biotechnology, Shahid-Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Abstract
Genomic aspects of animal’s hybrid zone are studding in the recent decade. Introgression of gene in the evolution process is a very challenging issue among scientists. Gene flow reduction is probably a consequence of the speciation genes involvement. In this study, the influence of different geographical factors on gene introgression in hybrid index (genomic cline) was analyzed. We investigated 127 D-Loop sequences containing 140 independent loci for analysis: 82 sequences from M. m. castaneus and 45 sequences from M. m. domesticus. Results of the Introgress and Barrier programs showed gene invasion of M. m. domesticus subspecies in genomic background of M. m. castaneus subspecies. So, M. m. domesticus subspecies acts as an invasive subspecies and M. m. castaneus as a genome receptor. Also, our results showed that environmental elements such as mounts, lakes and salt marsh play the role of the barrier between the two subspecies in the studied regions. The results of the genomic cline represent the asymmetric genomic influence

کلیدواژه‌ها [English]

  • M. m. domesticus
  • M. m. castaneus
  • Hybridization Index
  • Genomic Cline
  • D-Loop
منابع

Barton, N. H. and Hewitt, G. (1985) Analysis of hybrid zones. Annual Review of Ecology and Systematics 113-148.

Bonhomme, F., Orth, A., Cucchi, T., Rajabi-Maham, H., Catalan, J., Boursot, P. and Britton-Davidian, J. (2011) Genetic differentiation of the house mouse around the Mediterranean basin: matrilineal footprints of early and late colonization. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences278(1708): 1034-1043.

Boursot, P., Auffray, J. C., Britton-Davidian, J. and Bonhomme, F. (1993) The evolution of house mice. Annual Review of Ecology and Systematics 24: 119-152.

Bradshaw Jr, H., WIlbert, M. and Otto, K. (1995) Genetic mapping of floral traits associated with reproductive isolation in. Nature 376: 1-3.

Burch, C. L. and Chao, L. (1999) Evolution by small steps and rugged landscapes in the RNA virus ϕ6. Genetics 151(3): 921-927.

Coyne, J. A. and Orr, H. A. (2004) Speciation. Sinauer Associates, Inc., Sunderland.

Dieckmann, U. and Doebeli, M. (2004) Adaptive dynamics of speciation: sexual populations. Adaptive Speciation: 76-111.

Gompert, Z., and Buerkle, C. (2010) INTROGRESS: a software package for mapping components of isolation in hybrids. Molecular Ecology Resources10(2): 378-384.

Gompert, Z. and Buerkle, C. (2009) A powerful regression based method for admixture mapping of isolation across the genome of hybrids. Molecular Ecology18(6): 1207-1224.

Guenet, J. L. and Bonhomme, F. (2003) Wild mice: an ever-increasing contribution to a popular mammalian model. Trends Genetics 19(1): 24-31.

Huson, D. H. and Bryant, D. (2006) Application of phylogenetic networks in evolutionary studies. Molecular Biology and Evolution 23(2): 254-267.

Lenski, R. E., Rose, M. R., Simpson, S. C. and Tadler, S. C. (1991) Long-term experimental evolution in Escherichia coli. I. Adaptation and divergence during 2,000 generations. American Naturalist 131: 1341-1345.

Lexer, C., Buerkle, C., Joseph, J., Heinze, B. and Fay, M. (2007) Admixture in European Populus hybrid zones makes feasible the mapping of loci that contribute to reproductive isolation and trait differences. Heredity 98(2): 74-84.

Librado, P. and Rozas, J. (2009) DnaSP v5: a software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Bioinformatics 25(11): 1451-1452.

Macholán, M., Baird, S. J., Dufková, P., Munclinger, P., Bímová, B. V. and Piálek, J. (2011) Assessing multilocus introgression patterns: a case study on the mouse X chromosome in central Europe. Evolution65(5): 1428-1446.

Malécot, G. and Blaringhem, L. (1948) Les mathématiques de l'hérédité. Masson & Cie, Paris.Manni, F., Guerard, E. and Heyer, E. (2004) Geographic patterns of (genetic, morphologic, linguistic) variation: how barriers can be detected by using Monmonier's algorithm. Human Biology 76(2): 173-190.

Martin, N. H., Sapir, Y. and Arnold, M. L. (2008) The genetic architecture of reproductive isolation in Louisiana irises: pollination syndromes and pollinator preferences. Evolution62(4): 740-752.

Minder, A. and Widmer, A. (2008) A population genomic analysis of species boundaries: neutral processes, adaptive divergence and introgression between two hybridizing plant species. Molecular Ecology17(6): 1552-1563.

Nolte, A., Gompert, Z. and Buerkle, C. (2009) Variable patterns of introgression in two sculpin hybrid zones suggest that genomic isolation differs among populations. Molecular Ecology 18(12): 2615-2627.

Prager, E. M., Orrego, C. and Sage, R. D. (1998) Genetic variation and phylogeography of central Asian and other house mice, including a major new mitochondrial lineage in Yemen. Genetics150: 835-861.

Rajabi-Maham, H., Orth, A., Siahsarvie, R., Boursot, P., Darvish, J. and Bonhomme, F. (2012) The south-eastern house mouse Mus musculus castaneus (Rodentia: Muridae) is a polytypic subspecies. Biological Journal of the Linnean Society107(2): 295-306.

Siahsarvie, R., Auffray, J. C., Darvish, J., Rajabi Maham, H., Yu, H. T., Agret, S. and Claude, J. (2012) Patterns of morphological evolution in the mandible of the house mouse Mus musculus (Rodentia: Muridae). Biological Journal of the Linnean Society 105(3): 635-647.

Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher, G., Nei, M. and Kumar, S. (2011) MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution28(10): 2731-2739.