Genomic characterization of the italian wolf (Canis lupus): the genes involved in black coat colour determination and application of microarray technique for snps detection.

This study provides a comprehensive genetic overview on the endangered Italian wolf population. In particular, it focuses on two research lines. On one hand, we focalised on melanism in wolf in order to isolate a mutation related with black coat colour in canids. With several reported black individuals (an exception at European level), the Italian wolf population constituted a challenging research field posing many unanswered questions. As found in North American wolf, we reported that melanism in the Italian population is caused by a different melanocortin pathway component, the K locus, in which a beta-defensin protein acts as an alternative ligand for the Mc1r. This research project was conducted in collaboration with Prof. Gregory Barsh, Department of Genetics and Paediatrics, Stanford University. On the other hand, we performed analysis on a high number of SNPs thanks to a customized Canine microarray useful to integrate or substitute the STR markers for genotyping individuals and detecting wolf-dog hybrids. Thanks to DNA microchip technology, we obtained an impressive amount of genetic data which provides a solid base for future functional genomic studies. This study was undertaken in collaboration with Prof. Robert K. Wayne, Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Los Angeles (UCLA).

Molekulare Untersuchung des Wolf-Hirschhorn-Syndroms

Das Wolf-Hirschhorn-Syndrom (WHS) ist ein komplexes und variables Fehlbildungs- Retardierungssyndrom, das durch Deletion in der distalen Chromosomenregion 4p16.3 hervorgerufen wird und dessen Ätiologie und Pathogenese bisher weitgehend unverstanden sind. Die Zielsetzung in der vorliegenden Arbeit bestand in der Identifizierung und vorläufigen Charakterisierung neuer Gene, die an der Entstehung des Syndroms beteiligt sein könnten. Die Wolf-Hirschhorn-Syndrom-kritische Region (WHSCR) konnte zu Beginn der vorliegenden Arbeit auf einen ca. 2 Mb großen Bereich zwischen den Markern D4S43 und D4S142 eingegrenzt werden. Für die Identifizierung neuer Gene wurden zunächst drei größere genomische Cosmid-/PAC-Contigs (I-III) im Bereich der Marker D4S114 bis D4S142 erstellt und mittels Exonamplifikation auf transkribierte Bereiche (Exons) untersucht. Es konnten insgesamt 67 putative 'Exons' isoliert werden, von denen einige bereits bekannten Genen (ZNF141, PDEB, MYL5, GAK, DAGK4 und FGFR3) entsprechen. Zwei dieser Gene konnten im Rahmen dieser Arbeit erstmals (DAGK4) bzw. genauer (GAK) in die distale Region 4p16.3 kartiert werden. Die restlichen Exons können aufgrund von Homologievergleichen und/oder EST-cDNA-Homologien vermutlich neuen Genen oder auch Pseudogenen (z. B. YWEE1hu) zugeordnet werden. Durch die im Verlaufe der vorliegenden Arbeit publizierte weitere Eingrenzung der WHSCR auf einen 165 Kb-großen Bereich proximal des FGFR3-Gens konzentrierten sich weitere Untersuchungen auf die detaillierte Analyse der WHSCR zwischen dem Marker D4S43 und FGFR3. Mit Hilfe von Exonamplifikation bzw. computergestützter Auswertung vorliegender Sequenzdaten aus diesem Bereich ('GRAIL', 'GENSCAN' und Homologievergleiche in den EST-Datenbanken des NCBI) konnten mehrere neue Gene identifiziert werden. In distaler-proximaler Reihenfolge handelt es sich dabei um die Gene LETM1, 51, 43, 45, 57 und POL4P. LETM1 kodiert für ein putatives Transmembran-Protein mit einem Leucin-Zipper- und zwei EF-Hand-Motiven und könnte aufgrund seiner möglichen Beteiligung an der Ca2+-Homeostase und/oder der Signal-transduktion zu Merkmalen des WHS (Krampfanfällen, mentale Retardierung und muskuläre Hypotonie) beitragen. Das Gen 51 entspricht einem in etwa zeitgleich durch Stec et al. (1998) und Chesi et al. (1998) als WHSC1 bzw. MMSET bezeichnetem Gen und wurde daher nicht weiter charakterisiert. Es wird genauso wie das Gen 43, das zeitgleich von Wright et al. (1999b) als WHSC2 beschrieben werden konnte und eine mögliche Rolle bei der Transkriptionselongation spielt, ubiquitär exprimiert. Das in der vorliegenden Arbeit identifizierte Gen 45 zeigt demgegenüber ein ausgesprochen spezifisches Expressionsmuster (in Nervenzellen des Gehirns sowie in Spermatiden). Dies stellt zusammen mit der strukturellen Ähnlichkeit des putativen Genprodukts zu Signalmolekülen einen interessanten Zusammenhang zu Merkmalen des WHS (beispielsweise Kryptorchismus, Uterusfehlbildungen oder auch neurologische Defekte) her. Demgegenüber handelt es sich bei dem Gen 57 möglicherweise um ein trunkiertes Pseudogen des eRFS-Gens auf Chromosom 6q24 (Wallrapp et al., 1998). Das POL4P-Gen schließlich stellt allein aufgrund seiner genomischen Lokalisation sowie seiner möglichen Funktion (als DNA-Polymerase-ähnliches Gen) kein gutes Kandidatengen für spezifische Merkmale des Syndroms dar und wurde daher nicht im Detail charakterisiert. Um die Beteiligung der Gene an der Ätiologie und Pathogenese des Syndroms zu verstehen, ist die Entwicklung eines Mausmodells (über das Einfügen gezielter Deletionen in das Mausgenom) geplant. Um dies zu ermöglichen, wurde in der vorliegenden Arbeit die Charakterisierung der orthologen Region bei der Maus vorgenommen. Zunächst wurden die orthologen Gene der Maus (Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p) identifiziert. Durch die Erstellung sowie die genaue Kartierung eines murinen genomischen P1/PAC-Klon-Contigs konnte gezeigt werden, daß die murinen Gene Fgfr3, Letm1, Whsc1, Gen 43 (Whsc2h), Gen 45 und Pol4p sowie einige weitere der überprüften EST-cDNA-Klone der Maus in einem durchgehenden Syntänieblock zwischen Mensch (POL4P bis FGFR3) und Maus (Mmu 5.20) enthalten sind, der in seiner genomischen Ausdehnung in etwa den Verhältnissen beim Menschen (zwischen POL4P und FGFR3) entspricht.

Ecological genetics and conservation genomics of wolf (Canis lupus)

In the present work, we apply both traditional and Next Generation Sequencing (NGS) tools to investigate some of the most important adaptive traits of wolves (Canis lupus). In the first part, we analyze the variability of three Major Histocompatibility Complex (MHC) class II genes in the Italian wolf population, also studying their possible role in mating choice and their influence on fitness traits. In the second section, as part of a larger canid genome project, we will exploit NGS data to investigate the transcript-level differences between the wolf and the dog genome that can be correlated to domestication.

Landscape ecology and genetics of the wolf in Italy

This PhD Thesis includes five main parts on diverse topics. The first two parts deal with the trophic ecology of wolves in Italy consequently to a recent increase of wild ungulates abundance. Data on wolf diet across time highlighted how wild ungulates are important food resource for wolves in Italy. Increasing wolf population, increasing numbers of wild ungulates and decreasing livestock consume are mitigating wolf-man conflicts in Italy in the near future. In the third part, non-invasive genetic sampling techniques were used to obtain genotypes and genders of about 400 wolves. Thus, wolf packs were genetically reconstructed using diverse population genetic and parentage software. Combining the results on pack structure and genetic relatedness with sampling locations, home ranges of wolf packs and dispersal patterns were identified. These results, particularly important for the conservation management of wolves in Italy, illustrated detailed information that can be retrieved from genetic identification of individuals. In the fourth part, wolf locations were combined with environmental information obtained as GIS-layers. Modern species distribution models (niche models) were applied to infer potential wolf distribution and predation risk. From the resulting distribution maps, information pastures with the highest risk of depredation were derived. This is particularly relevant as it allows identifying those areas under danger of carnivore attack on livestock. Finally, in the fifth part, habitat suitability models were combined with landscape genetic analysis. On one side landscape genetic analyses on the Italian wolves provided new information on the dynamics and connectivity of the population and, on the other side, a profound analysis of the effects that habitat suitability methods had on the parameterization of landscape genetic analyses was carried out to contributed significantly to landscape genetic theory.

Charles P. Daly's Gendered Geography, 1860-1890

The American Geographical Society (AGS) serves as a case study for considering the nature of “gendered geography” in the nineteenth-century United States. This article links the ideals and programmatic interests of the society—which were fundamentally commercial in nature—with the personal subjectivity of its chief protagonist, Charles P. Daly, AGS president from 1864 until his death in 1899. Daly is presented as an “armchair explorer” who shifted the focus of the society away from statistical representations of the world toward the action packed narrative descriptions of the world supplied by embodied explorers in the field. The gender dynamics associated with the center versus the field provide a useful way to contrast both sides of Daly’s persona—as a scholar performing detached, careful study yet someone who also derived a great deal of personal authority by staging popular and dramatic spectacles in New York City, speechifying and presenting himself on stage at geographical society meetings with returning heroic explorers. Daly not only served as New York’ smost influential access point to the Arctic at the time, he also served as an important node in the reproduction of masculine culture in promotion of a particularly masculinist commercial geography. Key Words: American Geographical Society, Charles Patrick Daly, gender and geography, history of geography, masculinity.

Civic Discipline: Geography in America, 1860-1890

Civic Discipline argues that the story of the origins of American geography is a distinctly "New York story." Wealthy businessmen began America's first geographical society - the American Geographical Society - in 1851, inspired by what geographical knowledge of the globe could offer an expanding American commercial Empire at home and abroad. AGS meetings were spectacularly popular among the public and press. At them, geography was cast as a science in the service of the public and civic good. Meanwhile though, AGS men's spatial and financial "missions" became closely linked. They helped improve derelict spaces in New York City and weighed in on controversial scientific questions of the day in the Arctic, yet the geographical knowledge they advanced - such as in the American West and in Central Africa - also created enormous personal wealth. Civic Discipline shows that it was not just that historical events shaped geography, but rather, that geography shaped historical events.