Microsatellite markers and genetic variation in bulb mite (Rhizoglyphus robini)

Rozkruszek hiacyntowy (Rhizoglyphus robini) jest nie tylko organizmem badawczym w badaniach nad doborem płciowym, ale też organizmem ważnym ekonomicznie. Brak jakichkolwiek informacji na temat markerów mikrosatelitarnych dla tego gatunku, markerów powszechnie używanych obecnie w badaniach z dziedziny ekologii ewolucyjnej.Pierwszym celem niniejszej pracy było zaprojektowanie, przetestowanie oraz wybranie markerów mikrosatelitarnych dla rozkruszka hiacyntowego. Użyto do tego celu genomu zsekwencjonowanego metodą Ilumina, wyszukano w nim sekwencje mikrosatelitarne oraz charakterystyczne dla nich sekwencje flankujące. Wybrano 76 par starterów namnażających fragmenty złożone z powtórzeń trzy- lub czteronukleotydowych, które charakteryzowały się powtórzeniem motywu co najmniej 10 razy oraz dających produkt o długości 130-150 pz. Startery te przetestowano i finalnie wybrano 16 par starterów mikrosatelitarnych, które cechują się: powtarzalnością genotypowania, niską częstością alleli zerowych, znaczną zmiennością oraz możliwością amplifikacji wielu loci naraz w reakcji multiplex. Markery te wykorzystano do zrealizowania drugiego celu pracy, zbadania zmienności i struktury genetycznej czterech populacji laboratoryjnych używanych w badaniach przez Zespół Ekologii Molekularnej i Behawioralnej, różniących się czasem pobrania w terenie. Loci mikrosatelitarne charakteryzowały się bogactwem alleli na locus w przedziale 2-8, co w porównaniu z innymi roztoczami jest dobrym wynikiem. Największa frekwencja alleli zerowych w pojedynczym locus wynosiła 0,2; co mogło wpłynąć na brak zgodności z przewidywaniami prawa Hardy’ego-Weinberga w kilku loci na populację. Analizy molekularne nie wykazały jednoznacznie występowania określonej liczby odrębnych genetycznie populacji laboratoryjnych. Istotne statystycznie zróżnicowanie genetyczne FST między populacjami znajdowało się w przedziale 0,1 – 0,12, co można określić jako średnie zróżnicowanie. Zaznaczyć jednak należy, że dane te dotyczą populacji laboratoryjnych, których zróżnicowanie może odbiegać od obserwowanych w naturze. Dlatego też badania populacji pochodzących bezpośrednio z terenu w większej perspektywie geograficznej są wymagane, aby wnioskować o gatunkowym zróżnicowaniu genetycznym tego roztocza. Markery mikrosatelitarne zaprojektowane w tej pracy będą mogły w przyszłości zostać użyte do badań struktur genetycznych populacji, stopnia pokrewieństwa w obrębie populacji oraz możliwości dyspersyjnych gatunku.

Bulb mite (Rhizoglyphus robini) is not only model organism in studies about sexual selection, but is also economically important. In literature there is no information about microsatellite markers, which are commonly used nowadays in eco-evolutionary studies.In this thesis my first goal was to design, test and chose microsatellite markers for bulb mite. Whole genome sequenced by Illumina method was used to searched for microsatellite sequences and flanking sequences characteristic for them. 76 primers that replicate DNA fragments consisting of repeat units of three or four nucleotides with at least 10 motif repeats and product size of 130-150 bp in length were chosen. In the end 16 primers were chosen that were characterized by: repeatability of genotyping, low frequency of null alleles, high polymorphism and the possibility of amplification of more loci at time. Markers were used to next phase: examination of genetic variation and structure of four laboratory populations used in studies of Molecular and Behavioural Ecology Research Team that differ in time of collection. Markers designed in this work were characterized by: allelic richness per locus at level 2-8, which is good score according to literature. The highest level of null alleles in single locus was 0.2, what may have influence on lack of Hardy-Weinberg equilibrium in couple of loci per population. Molecular analysis did not clearly show presence of a particular number of genetically separate laboratory population. Significant FST statistics between groups were at level 0.1 – 0.12, which means that populations are medium varied. It should be notified that these data refer to laboratory populations, which genetic variation may differ from natural conditions. Therefore examination of natural populations, especially in wide geographic perspective is essential to conclude about whole species genetic variation of R. robini. Microsatellite markers designed in this work may be useful tool in future for studies about genetic structure of populations, kinship within populations and dispersion of this species.