Kartierung mittels neuer Hochdurchsatzsequenzierung

Eines der wesentlichen Ziele der biologischen Forschung ist es die Beziehung zwischen Genotyp und Phänotyp zu verstehen. Über viele Jahre wurde dafür die klassische QTL Kartierung verwendet. Das beantragte Projet verwendet die neueste Sequenziertechnik und Individuuenpools aus natürlichen Drosophila Populationen um die klassischen QTL Kartierung zu verbessern. Diese "NGS speed mapping" Technik soll auf drei temperatursensitive Merkmale angewandt werden (Entwicklungszeit, Abdominalpigmentierung von Drosophilaweibchen und Temperaturtoleranz). Durch die Verwendung von zwei Drosophila simulans Populationen unter zwei verschiedenen Temperaturen, wird das beantragte Projekt wesentliche neue Erkenntnisse zur Architektur temperaturabhängiger Merkmale beitragen.

In dem Projekt wurde eine neue Methode, Pool-GWAS, zur Kartierung von Merkmalen in einer Population entwickelt. Aus einer großen, panmiktischen Population, wird eine große Stichprobe genommen, welche phänotypsiert wird. Individuen mit extremen Phänotypen (z.B.: sehr wenig oder sehr stark pigmentiert) werden gemeinsam sequenziert. Durch diese Technik ist es möglich Allelfrequenzunterschiede zwischen den beiden Populationen zu identifizieren. In einer panmiktischen Population unterscheiden sich die Allelfrequenzen nur an den Genorten, die für die beobachteten phänotypischen Unterschiede verantwortlich sind. Diese Methode wurde erfolgreich auf die Abdominalpigmentierung von D. melanogaster Weibchen angewendet. Wir konnten zeigen, dass 2 Gene eine sehr deutliche Assoziation mit diesem Phänotyp haben. Besonders beeindrucken ist die hohe Auflösung der Pool-GWAS Methode für diesen Phänotyp. Dieses Ergebnis wurde in PLoS Genetics veröffentlicht. Darüber hinaus haben wir die Pool-GWAS Methode auch auf eine differenzierte D. melanogaster Population angewendet und konnten zeigen, dass die Aussagekraft von Pool-GWAS sehr stark von der Allelfrequenz der betroffenen Loci abhängt. Ebenso wurde Pool-GWAS erfolgreich zur Kartierung von der Tridentpigmentierung angewendet. Besonders bemerkenswert war, dass die Methode trotz einer deutlichen Assoziation mit einer weitverbreiteten Inversion relativ gut funktionierte.Die Limitation des Pool-GWAS Ansatzes wurde bei der Anwendung auf das recht komplexe Merkmal chill-coma recovery deutlich. Zwar wurde eine signifikante Allelfrequenzveränderung an mehreren Loci beobachtet, doch vermutlich konnten die kausalen SNPs nicht identifiziert werden.