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Supergene control of social organization in the Alpine silver ant

Titel Englisch Supergene control of social organization in the Alpine silver ant
Gesuchsteller/in Chapuisat Michel
Nummer 173189
Förderungsinstrument Projektförderung (Abt. I-III)
Forschungseinrichtung Département d'Ecologie et d'Evolution Faculté de Biologie et de Médecine Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Zoologie
Beginn/Ende 01.11.2017 - 31.10.2021
Bewilligter Betrag 904'000.00
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Alle Disziplinen (2)

Disziplin
Zoologie
Oekologie

Keywords (5)

Social organization; Behaviour; Evolutionary genomics; Social insects; Social evolution

Lay Summary (Französisch)

Lead
Les sociétés animales varient beaucoup dans leur organisation sociale, et les causes de cette diversité sont mal connues. Nous étudions une fourmi alpine qui a deux formes sociale au sein des mêmes populations: l’une produit des colonies à une seule reine, et l’autre des colonies à plusieurs reines. Ce polymorphisme dans l’organisation sociale est contrôlé par un groupe de gènes liés, ou supergène. En combinant des analyses comportementales et génomiques, nous allons chercher à élucider l’origine et le maintien de ce polymorphisme génétique et social.
Lay summary

Régulation de l’organisation sociale d’une fourmi par un supergène

Nous allons étudier comment un grand groupe de gènes liés, ou supergène, contribue au maintien d’organisations sociales alternatives chez la fourmi alpine Formica selysi. Des expériences sur le terrain et en laboratoire révéleront quelles différences comportementales essentielles permettent de générer des colonies à une ou plusieurs reines. Des analyses génomiques nous fourniront des informations sur l’origine, l’évolution et potentiellement la fonction du supergène qui détermine ces comportements sociaux alternatifs. Notre objectif à long terme est de comprendre les causes génétiques et comportementales de ce polymorphisme dans l’organisation sociale.


Il s’agit d’un projet de recherche fondamentale qui permettra de mieux comprendre l’origine et l’évolution des supergènes, ainsi que leur rôle dans le maintien de la diversité biologique.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.09.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Projektpartner

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
146641 Ecological genomics of social polymorphism in ants 01.03.2014 Projektförderung (Abt. I-III)
146641 Ecological genomics of social polymorphism in ants 01.03.2014 Projektförderung (Abt. I-III)

Abstract

Animal societies vary greatly in social organization, yet the genetic mechanisms and behavioural processes causing this diversity are poorly understood. The Alpine silver ant Formica selysi provides an ideal system to study the origin and maintenance of polymorphic social organization, because single-queen (= monogynous) and multiple-queen (= polygynous) colonies co-exist within populations. Furthermore, we discovered that a supergene - a large group of linked genes - determines colony social organization in this species. The supergene has two non-recombining haplotypes, Sm and Sp. All ants in monogynous colonies harbour exclusively the Sm haplotype, while all ants in polygynous colonies have at least one Sp haplotype. The genetic, physiological, and behavioural mechanisms by which allelic variation in the supergene produces polymorphic social organization are not yet known.In this project, we will study how this supergene controls alternative forms of social organization in the Alpine silver ant. We will combine behavioural experiments with population genomic analyses to identify key behavioural processes causing variation in colony social organization. We will then rely on genome and transcriptome data to explore the genomic evolution and genetic mechanisms underlying this social polymorphism. We have three specific research objectives. (1) Behaviour - supergene transmission. We will probe queens, males or workers originating from each social form for differences in dispersal, mating, colony founding and acceptance of queens by workers, which jointly determine colony organization and affect supergene transmission. We will complement this experimental data with population genomics analyses that will reveal patterns of relatedness, mating and dispersal in the field. (2) Genomics - supergene evolution. We will sequence the genome of each social form. We will compare the gene content, gene position, and sequence variation revealing the signature of selection on each haplotype of the supergene. (3) Transcriptomics - supergene function. We will sequence transcriptomes of queens and workers to identify gene expression differences between social forms. We will uncover key genes and genetic/physiological networks controlling social organization, and examine if differentially expressed genes in each social form belong to or are under the control of the supergene.This multidisciplinary approach will reveal how genetic and behavioural processes interact to maintain complex alternative social phenotypes. By unravelling how a supergene controls alternative social organizations in ants, this project will provide key insights into the evolution of supergenes and the maintenance of balanced polymorphisms in social groups.
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