Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Using association mapping to dissect the genetic basis of complex traits in plants
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Ecology and Environmental Science.
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Ecology and Environmental Science.
Umeå University, Faculty of Science and Technology, Ecology and Environmental Science.
2010 (English)In: Briefings in Functional Genomics & Proteomics, ISSN 1473-9550, E-ISSN 1477-4062, Vol. 9, no 2, 157-165 p.Article in journal (Refereed) Published
Abstract [en]

Association or linkage disequilibrium mapping has become a very popular method for dissecting the genetic basis of complex traits in plants. The benefits of association mapping, compared with traditional quantitative trait locus mapping, is, for example, a relatively detailed mapping resolution and that it is far less time consuming since no mapping populations need to be generated. The surge of interest in association mapping has been fueled by recent developments in genomics that allows for rapid identification and scoring of genetic markers which has traditionally limited mapping experiments. With the decreasing cost of genotyping future emphasis will likely focus on phenotyping, which can be both costly and time consuming but which is crucial for obtaining reliable results in association mapping studies. In addition, association mapping studies are prone to the identification of false positives, especially if the experimental design is not rigorously controlled. For example, population structure has long been known to induce many false positives and accounting for population structure has become one of the main issues when implementing association mapping in plants. Also, with increasing numbers of genetic markers used, the problem becomes separating true from false positive and this highlights the need for independent validation of identified association. With these caveats in mind, association mapping nevertheless shows great promise for helping us understand the genetic basis of complex traits of both economic and ecological importance.

Place, publisher, year, edition, pages
2010. Vol. 9, no 2, 157-165 p.
Keyword [en]
association mapping, complex traits, genotyping, plants, population structure
URN: urn:nbn:se:umu:diva-32949DOI: 10.1093/bfgp/elp048ISI: 000276191200009PubMedID: 20053815OAI: diva2:306811
Available from: 2010-03-31 Created: 2010-03-31 Last updated: 2012-04-24Bibliographically approved
In thesis
1. Molecular population genetics of inducible defense genes in Populus tremula
Open this publication in new window or tab >>Molecular population genetics of inducible defense genes in Populus tremula
2012 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Plant-herbivore interactions are among the most common of ecological interactions. It is therefore not surprising that plants have evolved multiple mechanisms to defend themselves, using both constitutive chemical and physical barriers and by induced responses which are only expressed after herbivory has occurred. Herbivores, on the other hand, respond to these plant defenses by evolving counter-adaptations which makes defenses less effective or even useless. Adaptation can occur at different geographical scales, with varying coevolutionary interactions across a spatially heterogenous landscape. By looking at the underlying genes responsible for these defensive traits and herbivore related phenotypic traits, it is possible to investigate the coevolutionary history of these plant- herbivore interactions. Here I use molecular population genetic tools to investigate the evolutionary history of several inducible defense genes in European Aspen (Populus tremula) in Sweden. Two genes, belonging to the Polyphenol oxidase gene-family (PPO1 and PPO2), show skews in their site frequency spectrum together with patterns of diversity and divergence from an outgroup which correspond to signatures of adaptive evolution (Paper II). 71 single nucleotide polymorphisms (SNPs) from seven inducible defense genes (PPO1-PPO3, TI2-TI5) show elevated levels of population differentiation compared to control genes (genes not involved in plant defense), and 10 of these defense SNPs show strong signatures of natural selection (Paper III). These 71 defense SNPs also divides a sample of Swedish P. tremula trees into three distinct geographical groups, corresponding to a Southern, Central and Northern cluster, a patterns that is not present in control SNPs (Paper III). The same geographical pattern, with a distinct Northern cluster, is also observed in several phenotypic traits related to herbivory in our common garden in Sävar (Paper IV). These phenotypic traits show patterns of apparent local maladaptation of the herbivore community to the host population which could indicate the presence of “information coevolution” between plants and herbivores (Paper IV). 15 unique defense SNPs also show significant associations to eight phenotypic traits but the causal effects of these SNP associations may be confounded by the geographic structure found in both the underlying genes and in the phenotypic traits. The co-occurrence of population structure in both defense genes and herbivore community traits may be the result from historical events during the post-glacial recolonization of Sweden.

Abstract [sv]

Interaktioner mellan växter och herbivorer är bland de vanligaste ekologiska interaktionerna och det är därför inte förvånande att växter har utvecklat flera olika mekanismer för att försvara sig. Dessa försvarsmekanismer består både av konstitutiva kemiska och fysiska barriärer så väl som inducerade försvar som bara är uttryckta efter att en växt har blivit skadad genom betning. Herbivorerna å sin sida svarar på dessa försvar genom att utveckla motanpassningar som gör växternas försvar mindre effektiva eller till och med verkningslösa. Dessa anpassningar kan ske över olika geografiska skalor beroende på om de samevolutionära interaktionerna varierar i ett rumsligt heterogent landskap. Genom att studera de underliggande gener som kontrollerar dessa försvarsegenskaper tillsammans med herbivorrelaterade fenotypiska egenskaper är det möjligt att undersöka den samevolutionära historien av interaktionerna mellan växter och herbivorer. Här använder jag mig av molekylärpopulationsgenetiska verktyg för att undersöka den evolutionära historien i flera inducerade försvarsgener hos asp (Populus tremula) i Sverige. Två gener, som tillhör genfamiljen Polyphenol-oxidaser (PPO1 och PPO2), uppvisar ett frekvensmönster som man förväntar sig vid positiv selektion. Detta mönster kan också ses i dessa geners diversitet samt i divergens från en utgrupp (Uppsats II). 71 ”single nucleotide polymorphisms” (SNPar) från 7 inducerade försvarsgener (PPO1-PPO3, TI2-TI5) visar förhöjda nivåer av populationsdifferentiering jämfört med kontrollgener (gener som inte är involverade i trädens försvar), och 10 av dessa försvars-SNPar visar även tecken på naturlig selektion (Uppsats III). Dessa 71 försvars-SNPar delar in ett urval av svenska aspar i tre distinkta geografiska grupper som beskriver ett sydligt, centralt och nordligt kluster som inte förekommer hos kontroll-SNPar (Uppsats III). Samma geografiska mönster, med ett distinkt nordligt kluster, återfinns däremot i ett antal fenotypiska egenskaper som är relaterade till herbivori i ett odlingsförsök utanför Sävar (Uppsats IV). Dessa fenotypiska egenskaper visar tecken på lokal felanpassning hos herbivorsamhället till den lokala värdpopulationen, vilket kan indikera förekomsten av ett ”samevolutionärt informationsutbyte” mellan växter och herbivorer (Uppsats IV). 15 unika försvars-SNPar påvisar också signifikanta associationer med 8 olika fenotypiska egenskaper, men om dessa har en verklig effekt eller inte är svårt att säga på grund av den geografiska strukturen som förekommer både hos de underliggande generna och hos de fenotypiska egenskaperna. Att denna populationsstruktur förekommer hos både försvarsgener och egenskaper som är förknippade med herbivorsamhället kan däremot vara ett resultat av historiska händelser som skett under aspens post-glaciala återkolonisation av Sverige.

Place, publisher, year, edition, pages
Umeå: Umeå Universitet, 2012. 34 p.
Populus, herbivore defense, adaptation, population genetics, population structure, association mapping, complex traits
National Category
Evolutionary Biology Ecology Genetics
Research subject
evolutionär genetik
urn:nbn:se:umu:diva-54361 (URN)978-91-7459-415-7 (ISBN)
Public defence
2012-05-16, KBC-huset, Stora hörsalen, KB3B1, Umeå Universitet, Umeå, 10:00 (English)
Available from: 2012-04-25 Created: 2012-04-24 Last updated: 2015-04-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Other links

Publisher's full textPubMed

Search in DiVA

By author/editor
Hall, DavidTegström, CarolinaIngvarsson, Pär K
By organisation
Ecology and Environmental Science
In the same journal
Briefings in Functional Genomics & Proteomics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Altmetric score

Total: 149 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link