GENOMICS OF ADAPTATION TO ENVIRONMENTAL CHANGE IN TWO WILD BIRD POPULATIONS

Hvilke gener som bidrar til genetisk variasjon i fitness relaterte trekk i naturlige populasjoner er et av de viktigste spørsmål i biologien i dette århundre. Dette prosjektet har hatt som mål og bidra til en økt forståelse av dette gjennom å kombinere molekylær biologi, statistisk genetikk og evolusjonsbiologi. Målet har vært å identifisere hvor gener som påvirker fitness trekk er plassert i genomet, hvilken effekt de har samt hvilke evolusjonære prosesser som opererer på disse gener i naturlige populasjoner. To økologiske langtidsstudier på gråspurv og halsbåndfluesnapper er studert. Vi har utviklet betydelig genetiske ressurser i løpet av prosjektperioden i form av SNP arrays: vi har nå tilgang på 50,000 SNPs for halsbåndfluesnapper og 200,000 SNPs for gråspurv, langt over det som har vært tilgjengelig tidligere. Sammen med fenotype data har disse SNP arrays dannet basis for de statistiske analyser som er brukt for å assosiere regioner i genomet med de ulike fenotyper, såkalte GenomeWide Association Study (GWAS). Et av hovedmålene i dette prosjektet har altså vært å finne gener for ulike fitness trekk og forstå bedre hvordan disse kan opprettholdes i populasjonen tross ofte sterk seleksjon. Dette målet har vi klart å nå. For eksempel har vi identifisert hittil ukjente gener som påvirker antall egg som halsbådfluesnappere produserer og at seksuell konflikt kan være med på å forklare hvordan disse gener beholdes i populasjonen. Også for gråspurv har vi klart å identifisere slike QTL for andre trekk. Flere internasjonale forskere har vært involvert og prosjektleder har vært på et års forskningsopphold ved universitet i Uppsala. Prosjektets mål har blitt møtt og resultert i 11 publikasjoner i høyt internasjonalt ranket tidsskrift.

One of the biggest challenges in evolutionary biology today is to understand how populations are adapted to the environment they occupy and how they can adapt if the environment changes. Apart from dispersal there are two main mechanisms by which adaptati on can occur: through evolutionary change and by phenotypic plasticity. Convincingly demonstrating if a phenotypic change is due to an evolutionary response or is a result of plasticity has proven a difficult task. Yet it is fundamental if we want to unde rstand how populations adapt. To demonstrate evolutionary change we need to show allele frequency changes in genes coding for traits under selection. It is therefore widely recognized that progress need to come from incorporating molecular genetic data in a genetic mapping framework to detect genes in traits involved in adaptive processes. In this project we aim to examine ecological adaptation on the molecular genetic level by using an association mapping approach to identify the genomic regions, and, ul timately, the causative mutations, that code for important ecological traits and for plasticity in these traits. This will be achieved using state-of-the-art high density Single Nucleotide Polymorphism (SNP) genotype data and sophisticated statistical met hods. Two different natural avian model systems will be used, each with extensive pedigrees and long-term individual-level data on phenotypic trait values and fitness. These systems are therefore ideal to address these questions. This project will provide novel and timely insights into the molecular genetic basis of trait variation in natural populations and significantly improve our understanding of how populations adapt to environmental change.