Mitogenomická fylogeografie a adaptivní evoluce norníka rudého Clethrionomys glareolus

Abstract

Práce je součástí projektu sekvenování genomu a transkriptomu norníka rudého (Clethrionomys glareolus). Význam selekce v evoluci mitochondriální DNA (mtDNA) je předmětem časté diskuse; zatímco některé studie nenašly důkazy, že by selekce významně ovlivnila fylogeografii studovaných druhů, jiné studie naopak adaptivní evoluci mtDNA přikládají velký význam. Norník rudý je hlavním modelem, na kterém studujeme adaptaci na klimatické změny. Jako v případě jiných druhů byla dosud fylogeografie norníka hodnocena na základě variability malé části mtDNA. Cílem mé práce ale bylo osekvenovat celou kódující část mitochondriálního genomu zástupců hlavních linií mtDNA norníka s využitím Sangerovy metody a technologie Illumina, a na příkladu tohoto druhu zhodnotit význam selekce a adaptace v evoluci a fylogeografii. Ačkoli adaptivní evoluce v mtDNA patrně nehrála klíčovou roli při postglaciální kolonizaci Evropy, známky adaptace v mtDNA norníka nalézt můžeme - identifikovala jsem záměnu aminokyseliny s možným funkčním významem a některé populace nacházející se na okrajích areálu rozšíření (severním a jižním) vykazují signifikantní změny fyzikálně-chemických vlastností proteinů kódovaných v mtDNA. Klíčová slova: adaptace, molekulární evoluce, populační genetika, sekvence DNA, mitochondriální DNA, mtDNA, cDNA,...

This thesis is a part of the project aimed at sequencing the genome and transcriptome of the bank vole (Clethrionomys glareolus). The role of natural selection in the evolution of mitochondrial DNA (mtDNA) has been subject to much discussion; while some studies did not provide evidence that selection affected the phylogeography of the studied species, other considered adaptive evolution important. The bank vole is the key model we use to study the adaptation to climate change. As with other species, the phylogeography of the bank vole has been based on the variation of a small part of mtDNA. The goal of the thesis was to sequence the entire mitochondrial genome for representatives of all main mtDNA lineages of the bank vole using the Sanger and Illumina technologies, and to assess the role of selection and adaptation in the evolution and phylogeography of this species. The adaptive evolution in mtDNA probably was not the main driving force during the postlacial colonization of Europe. However, signatures of adaptive evolution have been found - an amino acid change with possible functional consequences in one gene and an excess of radical changes in physical- chemical properties of amino acids in populations at the latitudinal (northern and southern) extremes of the bank vole distribution. Key...