Population variation and divergence in Death Valley pupfishes delineated by a new family of retrotransposable elements

Authors: Turner, B.J., Duvernell, D.D.

Year: 1997 (xxix)

Abstract

A group of type II (non-LTR) retrotransposons with strong sequence similarity to the mammalian L1 family is now being characterized in our laboratory from the genomes of fish species, including the medaka and several killifishes. A segment of a characteristic retrotransposon reverse transcriptase gene (309 bp) was isolated from Amargosa pupfish, Cyprinodon nevadensis amargosae , genomic DNA via PCR with degenerate primers, and the identity of the sequences was established by BLAST searches of DNA and protein databases and by a parsimony analysis. Variation and divergence of the retroelement within and among Death Valley pupfish populations was estimated from Southern blots prepared with restriction endonucleases which do not cut within the element sequence. This generated highly individual-specific restriction patterns in some populations while others appeared virtually monomorphic. The dearth of population-specific bands suggests that most of the genetic variation was established during a period of retrotransposon activity in the common ancestor of these populations, and that contemporary fragment repertoires were largely delimited by stochastic sorting of the ancestral variation. One interesting consequence has been the differential fixation/loss of specific bands in some populations over a period of a few hundred to a thousand years. This has allowed a demonstration of genetic distinctiveness of populations which have otherwise appeared identical by allozyme and mtDNA haplotype profiles. These most notably include the Salt Creek and Cottonball Marsh populations of Cyprinodon salinus, a distinction with has eluded all previous molecular comparisons. Variación y divergencia poblacional en el cachorrito de Death Valley determinados por una nueva famila de elementos retrotransposables

Resumen

Un grupo de retrotransposones tipo II (no LTR) con secuencia similar muy fuerte a la de la familia L1 en mamíferos, ha sido caracterizado en nuestro laboratorio a partir de genomas de especies de peces, los cuales incluyen la medaka y varias sardinillas. Se aisló un segmento de un retrotransposón característico del gen de la transcriptasa reversa (309 bp) en el cachorrito Amargosa, Cyprinodon nevadensis amargosae , el ADN genómico vía PCR con primers degenerados y luego se estableció la identidad de secuencias de ADN y la base de datos de proteínas con tramos BLAST, para finalmente realizar análisis de parsimonia. Se estimó la variación y divergencia de los retroelementos dentro y entre poblaciones de cachorritos del valle Death con Southern blot preparados con endonucleasas de restricción las cuales no cortan dentro de la secuencia del elemento. Esto generó patrones individuales de restricción específicos en algunas poblaciones mientras en otras parecían virtualmente monomórficas. La carencia de bandas en la población específica sugiere que mucha de la variación genética fue establecida durante un periodo de actividad del retrotransposón en el ancestro común de estas poblaciones y que los fragmentos almacenados contemporáneos fueron altamente delimitados por ordenamiento estocástico de la variación ancestral. Una consecuencia interesante ha sido la fijación/pérdida diferencial de bandas específicas en algunas poblaciones en un periodo de cientos de miles de años. Esto ha permitido demostrar la distinción genética de las poblaciones las cuales de otro modo parecían idénticas en los perfiles de aloenzimas o haplotipos de ADNmt. Notablemente esto incluye las poblaciones de Cyprinodon salinus de la quebrada Salt y la del pantano Cottonball, una distinción que se eludió en varias comparaciones moleculares previas.

(* indicates author who presented paper at symposium)