Genetic basis of sex determination in the haplodiploid wasp Nasonia vitripennis

Promotie: mw. E.C. Verhulst, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Genetic basis of sex determination in the haplodiploid wasp Nasonia vitripennis

Promotor(s): prof.dr. L.W. Beukeboom

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Sluipwesp bepaalt zelf het geslacht van haar kroost

In de biologische bestrijding is de mogelijkheid om de sekse van insecten te manipuleren van belang. Bijvoorbeeld bij het maximaliseren van de hoeveelheid geproduceerde vrouwtjes waar alleen vrouwtjes parasiteren op een bepaald plaagvormend insect. Eveline Verhulst ontrafelde bij de parasitaire sluipwesp Nasonia vitripennis het mechanisme van de geslachtsbepaling. Verhulst heeft met haar onderzoek voor het eerst epigenetische modificatie bij geslachtsbepaling aangetoond.

Zowel de mens, als het fruitvliegje planten zich seksueel voort: hun nakomelingen hebben genen van vader èn moeder. De sluipwesp plant zich ook seksueel voort, maar vrouwtjes kunnen nakomelingen produceren zonder te paren. Deze nakomelingen hebben alleen genen van de moeder en worden allemaal mannetjes. Wanneer een Nasonia-vrouwtje wel paart, dan kan ze kiezen of ze haar eitjes bevrucht of niet. De bevruchte eitjes krijgen de genen van vader én moeder en groeien daarom uit tot vrouwtjes. Zo kan een ‘bevrucht’ vrouwtjes het aantal zonen en dochters regelen.

Voor geslachtsbepaling in de sluipwesp zijn twee genen erg belangrijk: transformer en doublesex. ‘Transformer’ is het belangrijkste gen voor de geslachtsbepaling in alle insecten. Als in een insectenembryo het transformereiwit aanwezig is, zal een vrouwtje ontstaan. Is transformer afwezig, dan ontstaat een mannetje. Bij de fruitvlieg zorgt het mannetje er indirect voor dat er geen transformereiwit gemaakt wordt. Bij de sluipwesp is dit niet mogelijk, omdat mannetjes geen vader hebben! Doublesex is het gen dat in twee enzymvarianten voorkomt, de ene variant is voor mannelijke ontwikkeling en de andere variant voor vrouwelijke ontwikkeling.

Voor de vrouwelijke variant is het transformerenzym nodig. In Nasonia is de regulatie van transformer geheel anders dan in andere soorten. Op het genoom dat vrouwtjes in de eieren stoppen, staat het gen transformer uitgeschakeld, zodat eitjes die alleen dit genoom krijgen (haploïden) zich als mannetjes ontwikkelen. Het genoom dat de vader in de zaadcellen stopt, heeft wel een ingeschakeld transformergen, zodat eitjes die ook dit genoom krijgen, door bevruchting (diploïden) zich als vrouwtjes ontwikkelen. Deze manier van genen aan- en uitschakelen zonder dat de DNA-code verandert, is nog niet eerder in verband gebracht met geslachtsbepaling. In andere insectensoorten is het mechanisme van geslachtsbepaling zeer gevarieerd, maar het blijkt dat altijd weer transformer nodig is voor vrouwelijke ontwikkeling. Het achterliggende mechanisme heet ‘epigenetische modificatie’. Verhulst heeft met haar onderzoek is voor de eerste keer epigenetische modificatie bij geslachtsbepaling aangetoond.

Eveline Verhulst (Zeist, 1982) studeerde moleculaire biologie aan de Rijskuniversiteit Groningen, waar zij haar promotieonderzoek deed bij de vakgroep Evolutionaire genetica van het Centre for Ecological and Evolutionary Studies (CEES). Het onderzoek werd gefinancierd uit de Pionier subsidie van NWO toegekend aan Leo Beukeboom.