Major changes in gene expression between strains of diapausing and non-diapause spruce budworm despite little evidence of genetic divergence
Notice bibliographique
Résumé
Abstract To survive harsh winter conditions, many insects enter a state of dormancy called diapause which allows them to withstand extreme temperatures and lack of food. When diapause is induced, insects enter a state of arrested development and low metabolic rate. Because diapause and environmental conditions are closely linked, variation within and between species in diapause induction, depth, and duration is extremely common. Studies investigating the genetic underpinnings of diapause tend to focus on either different populations and/or environmental variation, which runs the risk of confounding the genetic signal either due to isolation-by-distance or variation in environmental conditions. We use the eastern spruce budworm ( Choristoneura fumiferana ) to circumvent these issues and investigate within-population variation in diapause. C. fumiferana usually diapauses as second instar larvae, but a small subset of individuals does not diapause and instead continues through development. This non-diapause phenotype can be selected to create a non-diapause strain. Here, we present a chromosome-level assembly of such a non-diapause strain, and compare it to an earlier published genome assembly of the diapause strain. We did not find evidence of major chromosome rearrangements, indicating that the genetic variation between strains is likely small and multi-genic. Gene expression comparisons between the strains indicate major gene expression changes, where genes associated with glycolysis and environmental signaling processing increase in expression in the diapause strain. Lastly, we found that gene expression diverges halfway through the first instar, and not before, indicating that the signal to induce diapause happens early in the first instar. Significance statement The ability to enter diapause is a crucial adaptation for many insects to survive cold winters. The genetic underpinnings of the diapause phenotype has been the target of many investigations. However, many of these studies focus on variation in diapause on between geographic regions or changes in environmental conditions, which can lead to confounding factors. Here, we focus on within-population variation in diapause in the eastern spruce budworm, with two strains established from the same source population that vary in their ability to induce diapause. We present a chromosome level assembly of the non-diapause strain, and report that genetic changes between the diapause and the non-diapause line are likely small and involve multiple loci. Gene expression differences were extensive, and mostly associated with mechanisms to avoid freezing. This work sets the stage to further investigate how minimal genetic changes can lead to large-scale phenotypic changes as impactful as diapause.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».