Population Genetics of Cuckoo Bees as Illustrated by the Genus Nomada: Development of Host and Cuckoo Bee Markers for Semi-Genomic Analyses

Abstract

Microsatellites have served as popular markers in molecular ecology since 1990s. However, traditional electrophoretic genotyping of microsatellites suffers from many errors of technical nature. Such errors can be avoided with the use of genotyping-by-sequencing (GBS) methods that allow direct access to microsatellite sequence variation. Microsatellite GBS has been usually done utilising up to tens of markers. The process described here allows microsatellite isolation from shotgun sequencing data, followed by multiplexing and filtering of multiplexed markers based on in silico PCR simulation. The process, applied to Nomada cuckoo bees and their primary host genus Andrena, yields up to hundreds of candidate primer pairs for subsequent laboratory optimisation. In addition, this thesis describes the application of a similar selection process focused specifically on microsatellites present in ultraconserved elements (UCE) in Nomada. The UCE-derived microsatellites were selected to be present and variable in various subgenera of Nomada in order to produce a conserved set that could potentially amplify polymorphic loci in the majority of Nomada species. The sets developed herein can be eventually utilised for the first ever semi-genomic population analyses of cuckoo bees and their hosts, paving the way...

Mikrosatelity jsou populárními markery v molekulární ekologii od 90. let 20. století. Tradičně užívané skórování mikrosatelitů pomocí kapilární elektroforézy s sebou však nese řadu technických problémů. Tyto problémy nevyvstávají v případě genotypování mikrosatelitů sekvenováním (genotyping-by-sequencing, GBS), které umožňuje přístup přímo k variabilitě v rámci sekvence mikrosatelitu. Genotypování mikrosatelitů sekvenováním se obvykle provádí s desítkami markerů. Postup popsaný v této práci zahrnuje izolaci mikrosatelitů z dat získaných shotgun sekvenováním a následné multiplexování a filtrování multiplexovaných markerů pomocí in silico PCR simulace. Postup zde aplikovaný na kukaččí včely (rod Nomada) a jejich hostitele (rod Andrena) umožňuje získat stovky párů primerů pro následnou laboratorní optimalizaci. Práce zároveň aplikuje obdobný postup na mikrosatelity přítomné v ultrakonzervovaných elementech (UCE) u rodu Nomada. Mikrosatelity získané z UCE byly vybrány tak, aby byly přítomny ve variabilní podobě u různých podrodů s cílem vytvořit multiplex konzervovaných primerů schopných amplifikovat polymorfní lokusy u většiny druhů rodu Nomada. Primery vytvořené v této práci budou využity pro první semi-genomické populační analýzy kukaččích včel a jejich hostitelů. Ty mohou následně sloužit k...