ÚSTAV FYZIKÁLNÍ BIOLOGIE JIHOČESKÁ UNIVERZITA V ČESKÝCH BUDĚJOVICÍCH ZPRÁVA O UKONČENÍ PROJEKTU Projekt Název projektu: Landscape genetics of Natal Multimammate Mouse (Mastomys natalensis), important rodent pest and reservoir of zoonoses in sub-saharan Africa. Průběh řešení projektu : V průběhu projetu byly splněny vytyčené cíle. V současné době probíhá intenzivní zpracování získaných dat a příprava manuskriptu. Finanční dotace byly určeny a také použity na nákup laboratorního materiálu. Proto mohly být finance z jiných zdrojů využity na získání vzorků tkání z dalších zajímavých lokalit. Během roku 2011 proběhly dvě terénní expedice. Lokality pokryté v loňském roce jsou zobrazeny na Obrázku 1 Podařilo se získat dalších 300 vzorků M. natalensis pro populační a fylogeografické studie z Keňy a Mosambiku. Dosažené výsledky: Zástupci rodu (případně komplexu druhů) Mastomys patří mezi nejintenzivněji studované hlodavce v Africe. Dokážou být, především v době populačních explozí, významnými škůdci zemědělských plodin a také mohou působit jako rezervoár nebezpečných onemocnění jako jsou horečka Lassa či dýmějový mor. Obsahuje jednak široce rozšířené druhy (jako M. natalensis, který je známý z většiny subsaharské Afrika), ale také druhy se silně lokalizovaným výskytem (např. M. awashensis, M. pernanus jsou známy pouze na několika málo lokalitách). Stejný pattern zdá se platí i pro vnitrodruhové rozšíření kládů u M. natalensis. Výsledky fylogeografické analýzy ukazují rozdělení na nejméně šest (v našich vzorcích se vyskytují
čtyři) signifikantně podpořené větve. Vnitřní struktura může být uniformní na rozsáhlé oblasti (viz obrazek 2 a 4 klád D). Velice nízká genetická diferenciace je zarážející především s ohledem na výrazné bariéry (například řeky Zambezi, Kafue), které bývají pro ostatní drobné i velké savce nepřekonatelné. Také ovšem může mít dojít k izolaci na jedné pravděpobodně endemické lokalitě (viz obrazek 2 a 4 klád B Mount Elgon). Část výsledků fylogenetické analýzy již byla využita pro publikaci, která je přijata do tisku: Bryja J., Mazoch V., Patzenhauerová H.1, Mateke C., Šumbera R. 2012. Revised occurrence of rodents from the tribe Praomyini (Muridae) in Zambia based on mitochondrial DNA analyses. Folia Zoologica accepted. Překvapivým byl pro nás nález sesterského druhu M. coucha. Výskyt M. coucha na levém břehu Zambezi je prvním záznamem pro Zambii a také nejseverněji doložený záznam pro tento druh. Velmi zajímavým nálezem je také málo známý druh M. pernanus z jižní Keni, který je bazálním zástupce tohoto komplexu a by mohl být po podrobnější analýze přeřařezen do samostatného rodu. Tyto poznatky potvrzují i morfologické studie. První výsledky mikrosatelitových analýz potvrzují strukturovanost populací na větší geografické škále (obrázek 3). Výsledky pro střední grografické rozmezí budou prezentovány na konferenci Zoologické dny 2012 v Olomouci po dokončení genytypování. K dispozici je v současné době více než 900 tkáňových vzorků, z toho u 700 jedinců je k dispozici vyizolovaná DNA. Fylogeografická analýza pracuje se 180 jedinci (dva až tři z každé lokality). Pro analýzu mikrosatelitů je laboratorně zpracováno 650 zvířat a v (zbývá zgenotypovat cca 250 jedinců). Obrázek 1. Data získaná v roce 2011 společně s lokalitami kde jsem prováděli odchyt v předchozích letech.
D e dal C M. natalensis M. coucha M. pernanus Obrázek 2. Fylogenetický strom rodu Mastomys (PhyML online, GTR model, Bootstrap podpora pro 1000 replikací, opraveno pomocí FigTree 1.3.1) Obrázek 3. Předběžné výsledky mikrosatelitové analýzy znázorňují jednoznačné klastrování populací podle jednotlivých lokalit. Lokality jsou od sebe vzdáleny minimálně 100km.
Obrázek 4. Geografická distribuce kládů A-D druhu Mastomys natalensis. Názvy kládů jsou uvedeny v hlavičce každého obrázku. Jedná se záznamy pouze našich vzorků. Pozice sekvencí získaných z databází nejsou uvedeny.
Stav čerpání finančních prostředků: Veškeré finanční prostředky byly vyčerpány na nákup laboratorního materiálu pro molekulární analýzy a částečně na pomůcky pro odběr vzorků v terénu, případně uskladnění karkasů odchycených zvířat pro pozdější použití. Objednávka zaslaná do firmy Merci je uvedena v Tabulce č. 1. Dále byly objednány tři knižní tituly - The Phylogenetic Handbook: A Practical Approach to Phylogenetic Analysis and Hypothesis Testing (820,- Kč), A Primer of Ecological Genetics (830,- Kč) a Analysis of Phylogenetics and Evolution with R (Use R) (1020,- Kč). Popis Mikropipeta Eppendorf Multipette plus Mikropipeta Finnpipette F2; 1 µl - 10 µl; 8 kanálová Cena včetně DPH 7 590,0 Kč 14 003,0 Kč Špičky Eppendorf Combitis Plus; 9 velikostí 1 518,0 Kč PCR zk. 0,2 ml prouzek jedn.plocha vicka 3 989,6 Kč PCR stojanek s vickem cerveny 5ks 876,0 Kč PCR stojanek s vickem zeleny 5ks 1 056,0 Kč Chladitko IsoFreeze PCR zlute U561096 1 147,2 Kč Genomic DNA Mini Kit (Tissue) (300 vzorku) 14 040,0 Kč Chladitko IsoFreeze MCT zlute U563006 500,0 Kč Nůžky nerezové oční, rovné, s hrotem, 115 mm 498,3 Kč Jehla preparační rovná 82,5 Kč Jehla preparační zahnutá 82,5 Kč Pinzeta nerezová anatomická, zoubkovaná, 140 mm 63,8 Kč Pinzeta nerezová technická, 135 mm 148,5 Kč Peán rovný; 140 mm 124,3 Kč Nůžky nerezové na kůži, rovné 64,9 Kč Nůžky nerezové rovné, hrotnaté, 130 mm 121,0 Kč Rukavice latexové zaprašované S 110,0 Kč Rukavice latexové zaprašované L 110,0 Kč Lahev hr. SH 2000 ml PVC 10ks 1 167,6 Kč Lahev hr. SH 1000 ml PVC 10ks 734,0 Kč Celková částka Tabulka č. 1. Čerpání finančních prostředků. 49 027,2 Kč
Využitelnost dosažených výsledků a navazující práce: Studium populačně genetických charakteristik na střední geografické škále (desítky až stovky kilometrů) může přinést důležité informace o schopnosti těchto drobných hlodavců šířit se v prostředí a tím naznačit možné nebezpečí populačních explozí či přenosu virových onemocnění. Výsledky projektu budou použity v navazujících pracech v rámci začínajícího výzkumu fylogeografie afrických drobných savců v naší laboratoři. Během odběru tkání pro izolaci DNA byla odebírána také krev a plicní tkáň pro analýzu na přítomnosti arenavirů, v současné době probíhající u našich spolupracovníků v Belgii (Joell Goüy de Bellocq University of Antwerp, Belgium). Část dat z fylogenetické části projektu byla použita k impaktované publikaci již přijaté do tisku ( Bryja J., Mazoch V., Patzenhauerová H.1, Mateke C., Šumbera R. 2012. Revised occurrence of rodents from the tribe Praomyini (Muridae) in Zambia based on mitochondrial DNA analyses. Folia Zoologica accepted). Mikrosatelitová analýza i analýza mtdna bude dále využita při řešení projektu GAČR P506/10/0983 zaměřeného na srovnávací fylogeografii hlodavců jiho-východní Afriky. V Českých Budějovicích dne 30. 11. 2011 Mgr Vladimír Mazoch (řešitel projektu)