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Niko Kasalo
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Somatic embryogenesis of grapevine (Vitis vinifera) expresses a transcriptomic hourglass

Sara Koska et al.Apr 11, 2024
Abstract At the molecular level, multicellular eukaryotic lineages and bacterial biofilms show predictable evolutionary footprints in their development. For instance, the zygotic embryogenesis of Arabidopsis , which is initiated by gamete fusion, shows hourglass-shaped ontogeny-phylogeny correlations at the transcriptome level. However, many plants are capable of yielding a fully viable next generation by somatic embryogenesis — a comparable developmental process that usually starts by the embryogenic induction of a diploid somatic cell. This leads to the question: is the hourglass-shaped ontogeny-phylogeny correlation preserved in somatic embryogenesis? To explore the correspondence between ontogeny and phylogeny in this alternative developmental route in plants, we developed a new and highly efficient model of somatic embryogenesis in grapevine ( Vitis vinifera ) and sequenced its developmental transcriptomes. By combining the evolutionary properties of grapevine genes with their expression values, which were recovered from early induction until the formation of juvenile plants, we found a strongly supported hourglass-shaped developmental trajectory. However, in contrast to zygotic embryogenesis in Arabidopsis where the torpedo stage was evolutionary the most inert, we found that in the somatic embryogenesis of grapevine the heart stage expressed evolutionary the oldest and the most conserved transcriptome. This is a surprising finding because it suggests a better evolutionary system-level analogy between animal development and plant somatic embryogenesis than zygotic embryogenesis. We conclude that macroevolutionary logic is deeply hardwired in plant ontogeny and that somatic embryogenesis is likely a primordial embryogenic program in plants.
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The pronotum shape of scelimenine grasshoppers (Orthoptera: Tetrigidae) likely represents an exaptation for heterogeneous niche colonization

Fran Rebrina et al.Jun 3, 2024
Abstract Insects are suitable model organisms for functional morphology research, especially in the context of exaptation, when the same morphological trait represents an advantage in disparate niches. Phylogenetically distant groups of pygmy grasshoppers (Orthoptera: Tetrigidae) have various pronotal projections, defining their general appearance, i.e., body shape. However, pronotum shape has never been related to niche occupation in these insects, thus the aim of this study is to investigate the relationship between body shape and macrohabitat adaptation in Scelimeninae, a group of Asian and Papuan tetrigids encompassing amphibious and corticolous (bark-dwelling) representatives. With the use of geometric morphometrics and phylogenetic comparative methods, two morphological and functional groups were distinguished, with the body shape exhibiting a significant phylogenetic signal. The first group consists of elongated amphibious taxa (Scelimenini tribe) with highly uniform pronotum morphology, likely due to strong selection for streamlined body shape. Stouter corticolous taxa (Discotettigini tribe) exhibit more conspicuous body shape variability, possibly increasing camouflage efficiency in tree bark habitats. Ecological divergence associated with macrohabitat adaptation may thus have been the primary driver of speciation in this insect group, but the evolutionary constraints leading to this divergence are still to be identified.