Drosophila melanogaster'de coğrafi ve mevsimsel diyapoz değişimi ve insülin-benzeri reseptör (InR) polimorfizmi ile ilişkisinin araştırılması
Investigation of geographical and seasonal diapause and relation to insulin-like receptor (InR) polymorphism in Drosophila melanogaster
Yazar: BENGİSU SEZEN SUBAŞI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BANU ŞEBNEM ÖNDER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics

Özet:
Reprodüktif diyapoz Drosophila melanogaster'de, yaşlanma, ömür uzunluğu, yumurta verimi ve çeşitli stres koşulları ile ilişkili, zor koşullar altında canlının hayatta kalmasına olanak tanıyan, iklimsel koşullardan etkilenen, enlemsel ve mevsimsel varyasyon gösterdiğine dair kanıtlar olan adaptif bir yaşam öyküsü karakteridir. Diyapoz frekansının Kuzey Amerika ve Avustralya'da paralel klin göstermesi, bu kıtalarda diyapoz adaptasyonunun benzer olduğuna işaret etmektedir. Bu çalışma kapsamında diyapozun paralel adaptasyon gösterdiğine dair hipotezi sınamak amacıyla, bir enlemsel klin içerisinde bulunan Türkiye, Ukrayna ve Rusya'dan toplanan D. melanogaster'in doğal populasyonlarında diyapoz fenotip frekansı araştırılmıştır. Diyapozun enlemsel değişiminin yanı sıra mevsimsel değişimi de incelenmiş ve diyapoz için güçlü bir aday gen olarak gösterilen insülin benzeri reseptör geni olan InR geni alelleri ile ilişkisi araştırılmıştır. Ayrıca, yaşam öyküsü karakterlerini etkilediği bilinen Wolbachia enfeksiyonunun diyapoz fenotipi ile olası ilişkisi de incelenmiştir. Son olarak populasyonların toplandığı coğrafi bölgelerin iklimsel değişkenleri ile başta diyapoz, alel polimorfizmleri ve Wolbachia enfeksiyonlarının ilişkileri değerlendirilmiştir. Bu çalışmada diyapoz deneyi ve InR polimorfizmlerinin belirlenmesi için 20 kuşak boyunca tam kardeş eşleşmesi ile kendileştirilen, Türkiye'den 2014 yılına ait 46 soy hattı, 2015 yılına ait 59 soy hattı; Rusya'dan 2014 yılına ait 36 soy hattı ile Ukrayna'dan 2014 yılına ait 2 soy hattı kullanılmıştır. 2015 yılında Türkiye'den toplanan 59 soy hattının Wolbachia enfeksiyon durumu belirlenmiştir.
Elde edilen sonuçlar, diyapoz frekansının bu coğrafi kesitte Amerika ve Avustralya ile paralel klin oluşturmadığı, diyapoz karakterinin coğrafi varyasyonunun sadece iklimsel değişkenlere bağlı ortaya çıkan adaptif bir karakter olmadığı yönünde güçlü bir kanıt sunmuştur. Bunun yanı sıra mevsim ile diyapoz arasında bulunan anlamlı ilişki, populasyon içi diyapoz frekansı dalgalanmalarının varlığına işaret etmiştir. Öte yandan, InR polimorfizmi ile diyapoz ilişkisi bulunmamasına rağmen, InR alel polimorfizminin enlemsel klin oluşturduğu görülmüştür. Bu sonuç, InR gen bölgesinin fonksiyonel bir gen bölgesi olduğunu ve farklı coğrafyalarda seçilim baskısı altında olduğunu göstermiştir. Wolbachia enfeksiyonu ile diyapoz frekansı arasında da anlamlı bir ilişki bulunamamıştır.

Abstract:
Reproductive diapause is an adaptive life history trait, which is related to aging, longevity, fecundity and various stress responses in Drosophila melanogaster. Diapause allow survival in difficult environments and affected by climatic conditions, also demonstrating latitudinal and seasonal variations. Parallel clines of diapause phenotype in North America and Australia suggest that adaptation for diapause is similar in these regions. This study aims to test the hypothesis 'diapause shows parallel adaptation' by investigating the diapause frequency in different natural populations from Turkey, Ukraine and Russia belongs to a latitudinal cline. Aside from latitudinal variations, seasonal variations in diapause were also examined. Additionally, the study investigated the relation between diapause frequency and the allels of InR gene, known as insulin-like receptor gene and shown as a strong candidate gene for diapause. The possible relationship between diapause phenotype and Wolbachia infection, which is known to affect several life history traits, is also examined. Finally, the study analysed the correlation between the climatic variables of the geographical regions of the populations and diapause frequency, allel polymorphisms as also with Wolbachia infections. In this study, 46 lines and 59 lines collected from Turkey in 2014 and 2015, respectively, 36 lines collected from Russia and 2 lines collected from Ukraine, which were subjected to 20 generations of full-sib mating for inbreeding, were used for determination of diapause frequencies and InR polymorphisms. Wolbachia infection status of 59 lines, collected from Turkey in 2015, has been determined.
Results provide strong evidence that the diapause frequency did not display a parallel cline with America and Australia in this geographical gradient and that the geographic variation of the diapause phenotype is not just an adaptive trait related to climatic variables. In addition, the significant relationship between season and diapause indicated a presence of diapause frequency fluctuations within the population. On the other hand, the InR allele polymorphism was found to produce a latitudinal cline without a relation to diapause. This result shows that InR gene is a functional gene region and is under selection pressures in different geographical regions. There was no significant relationship between Wolbachia infection and diapause frequency.