Arfgerðargreining bleikjuafbrigða í Þingvallavatni

Abstract

Hægt er að rannsaka tegundarmyndun með því að skoða mismunandi afbrigði sömu tegundar sem eru að aðskiljast erfðafræðilega. Bleikja (Salvinus alpinus) er tegund ferskvatnsfisks sem tilheyrir ætt laxfiska (Salmonidae). Bleikjuna má finna á norrænum slóðum og til eru mörg afbrigði af fiskinum. Í Þingvallavatni finnast fjögur mismunandi afbrigði bleikju: murta (PL), sílableikja (PI), dvergbleikja (SB) og kuðungableikja (LB). Raðgreining á umritunarmengi hefur varpað ljósi á stakar basabreytingar sem eru einkennandi fyrir PL, SB og LB. Átta þessara breytileika voru prófaðir með KASP arfgerðargreiningu. DNA úr bleikjuafbrigðunum fjórum var einangrað og sett í 96 brunna bakka. Settar voru fram fjórar rannsóknarspurningar: 1) voru þetta raunverulegar basabreytingar sem fengust úr raðgreiningunni, 2) eru stofnarnir fjórir aðskildir, 3) eru niðurstöður KASP í samræmi við niðurstöður raðgreiningarinnar og 4) er munur á milli PI og PL afbrigðanna? Kí-kvaðrat próf á tíðni arfgerða og allela milli afbrigða gáfu til kynna að raunverulegur breytileiki var á milli afbrigðanna á þessum lókusum (P<0,05). Ætla má að þetta séu aðskildir stofnar því hver breytileiki er ekki í Hardy-Weinberg jafnvægi. Innan afbrigða eru erfðamörkin í Hardy-Weinberg jafnvægi. Athugað var hvort að samræmi væri í tíðni breytileika hjá PI og PL og marktækur munur reyndist vera á stofnunum á fjórum breytileikum (P<0,05). Tíðni breytileika er í samræmi við gögnin sem fengust úr raðgreiningu umritunarmengisins. Munurinn á tíðni þessara tveggja rannsókna hjá hverju afbrigði er normaldreifður, en marktækur munur er á þessum rannsóknum hjá PL afbrigðinu og þegar öll afbrigðin eru skoðuð saman í t-prófi. Fylgnistuðull rannsóknanna er 0,96. Þessi rannsókn staðfestir að þessi fjögur bleikjuafbrigði eru erfðafræðilega frábrugðin, sem hjálpar okkur að skilja hvernig tegundarmyndun á sér stað.

By examining different morphs of the same species that are in the process of genetic separation it is possible to shed light on the process of speciation. The Arctic char (Salvelinus alpinus) is a species of freshwater fish and a member of the Salmonidae family. Arctic char can be found in arctic and subarctic regions and several subspecies, or morphs, have been recognized. In lake Þingvallavatn four such morphs exist: planktivorous (PL), piscivorous (PI), small benthic (SB) and large benthic (LB). RNA sequencing has revealed several single nucleotide polymorphisms (SNPs) that are distinctive for each morph. Eight of these markers were tested with KASP, which is based on the competetive binding of two allele-specific forward primers and fluorophores which bind to the replicated DNA. DNA from all four morphs was extracted and set up on a 96 well masterplate. Four research questions were put forward: 1) are the SNPs observed from the sequencing authentic, 2) are the four morphs separate populations, 3) are the KASP results in concordance with the sequencing results, and 4) is there a difference between the PI and PL morphs? Chi-square tests on the frequency of genotypes and alleles between morphs revealed a difference between the morphs on these loci. The allele frequency of the four morphs was not in Hardy-Weinberg equilibrium which suggests that these are separate populations. Each marker in each morph was by itself in Hardy-Weinberg equilibrium for each allele. Frequencies at four loci displayed a significant difference between PI and PL (P<0,05). The frequency of alleles observed in KASP is correlated with the allele frequency observed in the RNA sequencing. The differences in these frequencies are normally distributed, but there is a significant difference both for the PL morph and for all of the morphs combined when a t-test was performed. The correlation coefficient of these two studies is 0,96. This study confirms that the four charr morphs in Lake Thingvallavatn are genetically distinct, which may help in understanding how species form.