Evidence for genetic differentiation and divergent selection in an autotetraploid forage grass (Arrhenatherum elatius)

2010 ◽  
Vol 120 (6) ◽  
pp. 1151-1162 ◽  
Author(s):  
Stefan Georg Michalski ◽  
Walter Durka ◽  
Anke Jentsch ◽  
Juergen Kreyling ◽  
Sven Pompe ◽  
...  
2018 ◽  
Author(s):  
Kiwoong Nam ◽  
Sandra Nhim ◽  
Stéphanie Robin ◽  
Anthony Bretaudeau ◽  
Nicolas Nègre ◽  
...  

ABSTRACTThe process of speciation involves whole genome differentiation by overcoming gene flow between diverging populations. We have ample knowledge which evolutionary forces may cause genomic differentiation, and several speciation models have been proposed to explain the transition from genetic to genomic differentiation. However, it is still unclear what are critical conditions enabling genomic differentiation in nature. The Fall armyworm, Spodoptera frugiperda, is observed as two sympatric strains that have different host-plant ranges, suggesting the possibility of ecological divergent selection. In our previous study, we observed that these two strains show genetic differentiation across the whole genome with an unprecedentedly low extent, suggesting the possibility that whole genome sequences started to be differentiated between the strains. In this study, we analyzed whole genome sequences from these two strains from Mississippi to identify critical evolutionary factors for genomic differentiation. The genomic Fst is low (0.017) while 91.3% of 10kb windows have Fst greater than 0, suggesting genome-wide differentiation with a low extent. We identified nearly 400 outliers of genetic differentiation between strains, and found that physical linkage among these outliers is not a primary cause of genomic differentiation. Fst is not significantly correlated with gene density, a proxy for the strength of selection, suggesting that a genomic reduction in migration rate dominates the extent of local genetic differentiation. Our analyses reveal that divergent selection alone is sufficient to generate genomic differentiation, and any following diversifying factors may increase the level of genetic differentiation between diverging strains in the process of speciation.


2016 ◽  
Author(s):  
Tyler D. Hether

AbstractDetails of the processes that generate biological diversity have long been of interest to evolutionary biologists. A common theme in nature is diversification via divergent selection with gene flow. Empirical studies on this topic find variable genetic differentiation throughout the genome, that genetic differentiation is non-randomly distributed, and that loci of adaptive significance are often found clustered together within “genomic islands of divergence”. Theoretical models based on new mutations show how these genomic islands can arise and grow as a result of a complex interaction of various evolutionary and genic processes. In the current study, I ask if such genomic islands can alternatively arise from divergent selection from standing genetic variation and I tested this using a simple two locus model of selection. There are numerous ways in which standing genetic variation can be partitioned (e.g., between alleles, between loci, and between populations) and I tested which of these scenarios can give rise to an island pattern compared to no genomic differentiation or complete genomic differentiation. I found that divergent selection, even without reciprocal gene exchange between populations, following a bout of admixture can relatively quickly produce an island pattern. Moreover, I found two pathways in which islands can form from divergence from standing variation: 1) through the build up of islands and 2) through the breakdown of larger, genome-wide differentiation. Lastly, similar to new mutation theory, I found that the frequency of recombination is an important determinant of island formation from standing genetic variation such that mating behavior of a species (e.g., facultative or obligate sexual) can impact the likelihood of island formation.


2010 ◽  
Vol 59 (2) ◽  
pp. 255-268
Author(s):  
István Harmati

Sekély humuszos szintű, erősen karbonátos réti talajon kialakult természetes (Achilleo-Festucetum pseudovinae) gyepen beállított tartamkísérletekben vizsgáltuk a műtrágyázás kérdéseit a gyep növényi összetételének megjavítása, termésének növelése és minősége javítása céljából. A kísérlet humuszban gazdag, nitrogénnel és káliummal igen jól ellátott, de foszforban szegény talaján az N- és P-műtrágya 2-2 adagját szólóban és kombinációikban alkalmaztuk. Az öntözetlen kísérletet 28, az öntözöttet 14 éven át folyamatosan, széleskörűen vizsgáltuk. Megállapításainkat a következőkben foglaljuk össze. – A gyep növényi összetételét a N- és a P-műtrágyák adagjaiktól és kombinációiktól függően megváltoztatták. A nitrogén a füvek, a foszfor a pillangósok versenyképességét fokozta és segítette elő növekedését. Az önmagában alkalmazott N-műtrágya a talaj nagyfokú P-szegénysége miatt nem gyakorolt pozitív hatást a gyepre. A P-műtrágya viszont kedvező változásokat okozott: a füvek fejlődésének elősegítése mellett nagymértékben növelte a pillangósok borítási értékét és tömegarányát, különösen az öntözött parcellákon. Öntözetlen viszonyok között a réti perje (Poa pratensis), a sovány csenkesz (Festuca pseudovina) és a komlós lucerna (Medicago lupulina) alkotta a gyep termésének túlnyomó részét, néhány egyéb fű- és pillangósvirágú komponens társaságában. Az öntözött kísérletben a pillangósok abszolút uralma mellett gyakran a réti perje jutott vezető szerephez. A pillangósok közül az eperhere (Trifolium fragiferum), a komlós lucerna (Medicago lupulina) és a vörös here (Trifolium pratense) váltakozva jutott uralomra. Az időjárás nagyban befolyásolta a gyep pillangós komponenseinek tömegarányát. Az NP kombinációkban a pillangósok tömegaránya erősen lecsökkent, különösen a nagyobb N-adag használata esetén. Öntözetlen területen a sovány csenkesz és a réti perje változó arányban alkotta a gyep termésének túlnyomó részét. Az öntözött parcellákon azonban a réti perje abszolút uralkodóvá vált és az egyre jobban előretörő tarackbúza (Agropyron repens) is jelentősen részt vett a termés kialakításában, elsősorban a nagyobb N-dózisú kombinációkban. A kísérlet 3. évtizedében a csapadékos években megjelent a francia perje (Arrhenatherum elatius) és a réti csenkesz (Festuca pratensis) is. – A gyep termését az önmagában alkalmazott N-műtrágya nem növelte jelentősen. Ezzel szemben a P-műtrágya nagy hatékonysággal 2–4-szeresére (3–5 t·ha–1-ra) növelte a gyep szénatermését, elsősorban a pillangósok nagyarányú térhódítása révén. 1 kg P2O5 öntözetlen körülmények között 43, míg öntözöttben 68 kg szénaterméstöbbletet eredményezett, sokévi átlagban. A 90 kg P2O5·ha–1 adag néhány év után soknak bizonyult. A legjobb eredményt a 200 kg N·ha–1 + 60 kg P2O5·ha–1 adaggal értük el, amellyel az öntözetlen területen – 28 év átlagában – 7,87, öntözötten – 14 év átlagában – 7,12 t·ha–1 szénatermést kaptunk. Az időjárás nagymértékben befolyásolta a termés mennyiségét és minőségét, legfőképpen a pillangósok tömegarányának változása révén, különösen az öntözetlen kísérletben. A három növedék tömegének aránya 7 évi átlagban, az öntözetlen kísérletben a szóló foszforkezeléseknél 48:37:15%, míg az NP kombinációknál 56:35:9% volt. Az öntözött területen ezek az arányok az előbbi sorrendben: 39:49:12, illetve 43:41:16%. A nitrogénből számított nyersfehérjehozam sokévi átlagban az öntözetlen kísérletben 428–550, míg az öntözöttben 560–760 kg·ha–1 volt. – A talaj felvehető tápanyagtartalma az évek során jelentősen megváltozott, különösen a talaj 0–10 cm-es rétegében. A P-trágyázás önmagában, de az NP kombinációiban is az adagoktól, illetve az ezek hatására kialakult termések mennyiségétől függő mértékben növelte a talaj P-tartalmát. A legjobbnak a 200 kg N·ha–1 + 60 kg P2O5·ha–1 kezelésű parcellákban bizonyult: a kísérlet 22. évében a talaj 0–10 cm-es rétegében a P-tartalom 260 mg P2O5·kg–1 lett, ami az erősen karbonátos talajok esetében igen jó P-ellátottságnak mondható. A K-ellátottság azonban az NP-kezeléseknél az optimális szint alá csökkent (172 mg K2O·kg–1) a termések nagyarányú K-kivonása következtében. Ezért néhány évi NP-trágyázás után K-pótlásra is szükség van.


2018 ◽  
Vol 51 (1) ◽  
Author(s):  
FAZAL AKBAR ◽  
ABDUL LATIF KHAN ◽  
SYED ABDULLAH GILANI ◽  
AHMED AL-HARRASI ◽  
ABDULLAH M. AL-SADI ◽  
...  

2019 ◽  
Vol 8 (2) ◽  
Author(s):  
Eisuke Hasegawa ◽  
Yuuka Murakami ◽  
So Shiraiwa ◽  
Tatsumi Kudo

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document