Published June 2, 2011
| Version v1
Publication
Open
Genetic basis of wing morphogenesis in Drosophila: sexual dimorphism and non-allometric effects of shape variation
- 1. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
- 2. University of Buenos Aires
Description
Abstract Background The Drosophila wing represents a particularly appropriate model to investigate the developmental control of phenotypic variation. Previous studies which aimed to identify candidate genes for wing morphology demonstrated that the genetic basis of wing shape variation in D. melanogaster is composed of numerous genetic factors causing small, additive effects. In this study, we analyzed wing shape in males and females from 191 lines of D. melanogaster , homozygous for a single P -element insertion, using geometric morphometrics techniques. The analysis allowed us to identify known and novel candidate genes that may contribute to the expression of wing shape in each sex separately and to compare them to candidate genes affecting wing size which have been identified previously using the same lines. Results Our results indicate that more than 63% of induced mutations affected wing shape in one or both sexes, although only 33% showed significant differences in both males and females. The joint analysis of wing size and shape revealed that only 19% of the P -element insertions caused coincident effects on both components of wing form in one or both sexes. Further morphometrical analyses revealed that the intersection between veins showed the smallest displacements in the proximal region of the wing. Finally, we observed that mutations causing general deformations were more common than expected in both sexes whereas the opposite occurred with those generating local changes. For most of the 94 candidate genes identified, this seems to be the first record relating them with wing shape variation. Conclusions Our results support the idea that the genetic architecture of wing shape is complex with many different genes contributing to the trait in a sexually dimorphic manner. This polygenic basis, which is relatively independent from that of wing size, is composed of genes generally involved in development and/or metabolic functions, especially related to the regulation of different cellular processes such as motility, adhesion, communication and signal transduction. This study suggests that understanding the genetic basis of wing shape requires merging the regulation of vein patterning by signalling pathways with processes that occur during wing development at the cellular level.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
خلفية مجردة يمثل جناح ذبابة الفاكهة نموذجًا مناسبًا بشكل خاص للتحقيق في التحكم التطوري في تباين النمط الظاهري. أظهرت الدراسات السابقة التي تهدف إلى تحديد الجينات المرشحة لتشكل الجناح أن الأساس الجيني لاختلاف شكل الجناح في D. melanogaster يتكون من العديد من العوامل الوراثية التي تسبب تأثيرات صغيرة مضافة. في هذه الدراسة، قمنا بتحليل شكل الجناح في الذكور والإناث من 191 خطًا من D. melanogaster ، متماثل الزيجوت لإدخال عنصر P واحد، باستخدام تقنيات القياس المورفومترية الهندسية. سمح لنا التحليل بتحديد الجينات المرشحة المعروفة والجديدة التي قد تساهم في التعبير عن شكل الجناح في كل جنس على حدة ومقارنتها بالجينات المرشحة التي تؤثر على حجم الجناح والتي تم تحديدها سابقًا باستخدام نفس الخطوط. النتائج تشير نتائجنا إلى أن أكثر من 63 ٪ من الطفرات المستحثة أثرت على شكل الجناح في أحد الجنسين أو كليهما، على الرغم من أن 33 ٪ فقط أظهرت اختلافات كبيرة في كل من الذكور والإناث. كشف التحليل المشترك لحجم الجناح وشكله أن 19 ٪ فقط من عمليات إدخال العنصر P تسببت في تأثيرات متزامنة على كلا مكوني شكل الجناح في أحد الجنسين أو كليهما. كشفت المزيد من التحليلات الشكلية أن التقاطع بين الأوردة أظهر أصغر الإزاحات في المنطقة القريبة من الجناح. أخيرًا، لاحظنا أن الطفرات التي تسبب تشوهات عامة كانت أكثر شيوعًا مما كان متوقعًا في كلا الجنسين بينما حدث العكس مع تلك التي تولد تغييرات محلية. بالنسبة لمعظم الجينات المرشحة الـ 94 التي تم تحديدها، يبدو أن هذا هو السجل الأول الذي يربطها بتباين شكل الجناح. الاستنتاجات تدعم نتائجنا فكرة أن البنية الوراثية لشكل الجناح معقدة مع العديد من الجينات المختلفة التي تساهم في السمة بطريقة ثنائية الشكل جنسيًا. يتكون هذا الأساس متعدد الجينات، وهو مستقل نسبيًا عن حجم الجناح، من جينات تشارك عمومًا في وظائف النمو و/أو التمثيل الغذائي، خاصة فيما يتعلق بتنظيم العمليات الخلوية المختلفة مثل الحركة والالتصاق والتواصل ونقل الإشارة. تشير هذه الدراسة إلى أن فهم الأساس الجيني لشكل الجناح يتطلب دمج تنظيم نمط الوريد عن طريق الإشارة إلى المسارات مع العمليات التي تحدث أثناء تطور الجناح على المستوى الخلوي.Translated Description (French)
Résumé Contexte L'aile de drosophile représente un modèle particulièrement approprié pour étudier le contrôle développemental de la variation phénotypique. Des études antérieures visant à identifier des gènes candidats pour la morphologie des ailes ont démontré que la base génétique de la variation de la forme des ailes chez D. melanogaster est composée de nombreux facteurs génétiques provoquant de petits effets additifs. Dans cette étude, nous avons analysé la forme des ailes chez les mâles et les femelles de 191 lignées de D. melanogaster , homozygotes pour une seule insertion d'élément P, en utilisant des techniques de morphométrie géométrique. L'analyse nous a permis d'identifier des gènes candidats connus et nouveaux qui peuvent contribuer à l'expression de la forme de l'aile chez chaque sexe séparément et de les comparer à des gènes candidats affectant la taille de l'aile qui ont été identifiés précédemment en utilisant les mêmes lignées. Résultats Nos résultats indiquent que plus de 63 % des mutations induites ont affecté la forme des ailes chez l'un ou les deux sexes, bien que seulement 33 % aient montré des différences significatives chez les hommes et les femmes. L'analyse conjointe de la taille et de la forme de l'aile a révélé que seulement 19% des insertions d'élément P ont provoqué des effets coïncidents sur les deux composants de la forme de l'aile chez l'un ou les deux sexes. D'autres analyses morphométriques ont révélé que l'intersection entre les veines montrait les plus petits déplacements dans la région proximale de l'aile. Enfin, nous avons observé que les mutations provoquant des déformations générales étaient plus fréquentes que prévu chez les deux sexes alors que l'inverse se produisait chez celles générant des changements locaux. Pour la plupart des 94 gènes candidats identifiés, cela semble être le premier enregistrement les reliant à la variation de la forme des ailes. Conclusions Nos résultats soutiennent l'idée que l'architecture génétique de la forme des ailes est complexe avec de nombreux gènes différents contribuant au trait d'une manière sexuellement dimorphique. Cette base polygénique, qui est relativement indépendante de celle de la taille des ailes, est composée de gènes généralement impliqués dans le développement et/ou les fonctions métaboliques, en particulier liés à la régulation de différents processus cellulaires tels que la motilité, l'adhésion, la communication et la transduction du signal. Cette étude suggère que la compréhension de la base génétique de la forme des ailes nécessite de fusionner la régulation de la formation des veines en signalant les voies avec les processus qui se produisent au cours du développement des ailes au niveau cellulaire.Translated Description (Spanish)
Antecedentes abstractos El ala de Drosophila representa un modelo particularmente apropiado para investigar el control del desarrollo de la variación fenotípica. Estudios previos que tenían como objetivo identificar genes candidatos para la morfología del ala demostraron que la base genética de la variación de la forma del ala en D. melanogaster se compone de numerosos factores genéticos que causan efectos pequeños y aditivos. En este estudio, analizamos la forma del ala en machos y hembras de 191 líneas de D. melanogaster , homocigótico para una sola inserción de elemento P, utilizando técnicas morfométricas geométricas. El análisis nos permitió identificar genes candidatos conocidos y novedosos que pueden contribuir a la expresión de la forma del ala en cada sexo por separado y compararlos con genes candidatos que afectan el tamaño del ala que se han identificado previamente utilizando las mismas líneas. Resultados Nuestros resultados indican que más del 63% de las mutaciones inducidas afectaron la forma del ala en uno o ambos sexos, aunque solo el 33% mostró diferencias significativas tanto en hombres como en mujeres. El análisis conjunto del tamaño y la forma del ala reveló que solo el 19% de las inserciones del elemento P causaron efectos coincidentes en ambos componentes de la forma del ala en uno o ambos sexos. Otros análisis morfométricos revelaron que la intersección entre las venas mostraba los desplazamientos más pequeños en la región proximal del ala. Finalmente, observamos que las mutaciones causantes de deformaciones generales eran más comunes de lo esperado en ambos sexos mientras que ocurría lo contrario con las generadoras de cambios locales. Para la mayoría de los 94 genes candidatos identificados, este parece ser el primer registro que los relaciona con la variación de la forma del ala. Conclusiones Nuestros resultados apoyan la idea de que la arquitectura genética de la forma del ala es compleja con muchos genes diferentes que contribuyen al rasgo de una manera sexualmente dimórfica. Esta base poligénica, que es relativamente independiente de la del tamaño del ala, está compuesta por genes generalmente involucrados en el desarrollo y/o funciones metabólicas, especialmente relacionadas con la regulación de diferentes procesos celulares como la motilidad, la adhesión, la comunicación y la transducción de señales. Este estudio sugiere que comprender la base genética de la forma del ala requiere fusionar la regulación del patrón de las venas mediante vías de señalización con procesos que ocurren durante el desarrollo del ala a nivel celular.Files
1471-213X-11-32.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:c9a93c22046d7e9e0e93efb47a02f60a
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الأساس الجيني لتشكل الجناح في ذبابة الفاكهة: ازدواج الشكل الجنسي والآثار غير المتغايرة لاختلاف الشكل
- Translated title (French)
- Base génétique de la morphogenèse des ailes chez la drosophile : dimorphisme sexuel et effets non allométriques de la variation de forme
- Translated title (Spanish)
- Bases genéticas de la morfogénesis del ala en Drosophila: dimorfismo sexual y efectos no alométricos de la variación de forma
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2117021501
- DOI
- 10.1186/1471-213x-11-32
References
- https://openalex.org/W1532620303
- https://openalex.org/W1887573019
- https://openalex.org/W1913977587
- https://openalex.org/W1921092861
- https://openalex.org/W1930149475
- https://openalex.org/W1958121461
- https://openalex.org/W1967853853
- https://openalex.org/W1968621706
- https://openalex.org/W1985766266
- https://openalex.org/W1992644912
- https://openalex.org/W1993728741
- https://openalex.org/W1994602988
- https://openalex.org/W1996354892
- https://openalex.org/W2004278293
- https://openalex.org/W2009616717
- https://openalex.org/W2015104754
- https://openalex.org/W2019234246
- https://openalex.org/W2023573993
- https://openalex.org/W2028121173
- https://openalex.org/W2031795488
- https://openalex.org/W2037357509
- https://openalex.org/W2041358828
- https://openalex.org/W2042442387
- https://openalex.org/W2045322760
- https://openalex.org/W2049837924
- https://openalex.org/W2051353479
- https://openalex.org/W2053108921
- https://openalex.org/W2053277371
- https://openalex.org/W2063076755
- https://openalex.org/W2066949365
- https://openalex.org/W2082476863
- https://openalex.org/W2083206308
- https://openalex.org/W2085743372
- https://openalex.org/W2089515676
- https://openalex.org/W2091217222
- https://openalex.org/W2098569028
- https://openalex.org/W2099300824
- https://openalex.org/W2100270425
- https://openalex.org/W2103017472
- https://openalex.org/W2103493130
- https://openalex.org/W2115087313
- https://openalex.org/W2116843300
- https://openalex.org/W2116911772
- https://openalex.org/W2121294513
- https://openalex.org/W2122352376
- https://openalex.org/W2128598048
- https://openalex.org/W2129922751
- https://openalex.org/W2130198725
- https://openalex.org/W2131160279
- https://openalex.org/W2136666459
- https://openalex.org/W2141204618
- https://openalex.org/W2142195976
- https://openalex.org/W2142733406
- https://openalex.org/W2145025818
- https://openalex.org/W2145579799
- https://openalex.org/W2153340798
- https://openalex.org/W2156895658
- https://openalex.org/W2157193997
- https://openalex.org/W2158299320
- https://openalex.org/W2162409772
- https://openalex.org/W2168417759
- https://openalex.org/W2170268763
- https://openalex.org/W2172242021
- https://openalex.org/W2179775778
- https://openalex.org/W2481759343
- https://openalex.org/W4237253647
- https://openalex.org/W4237898003
- https://openalex.org/W4239328123