Vpliv biotopa na genetsko variabilnost, fitnes osebkov in embrionalno diapauzo pri Evropski srni
natisniPredstavitev projekta
Naslov projekta: Vpliv biotopa na genetsko variabilnost, fitnes osebkov in embrionalno diapauzo pri Evropski srni
Šifra projekta: N1-0281
Vodja projekta: prof. dr. Elena Bužan
Vodilna institucija: UP FAMNIT
Partnerske institucije: Visoka šola za varstvo okolja, Research Institute of the Polish Academy of Sciences (Poljska)
Financer projekta: Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS)
Vrsta projekta: Mednarodni temeljni projekt
Raziskovalno področje (ARIS): 1.03 Biologija
Trajanje projekta: 1. 1. 2023–31. 12. 2026
Opis projekta:
Evropska srna je ena najpogostejših vrst parkljarjev in pomembna lovna vrsta v Evropi. Zaradi svoje vseevropske razširjenosti se sooča z raznolikimi okoljskimi in podnebnimi dejavniki, ki skupaj z intrinzičnimi dejavniki oblikujejo ključne značilnosti njenih življenjskih strategij, kot so fitnes, imunski odziv oziroma odpornost ter mikrobiom prebavil. Prav zato lahko srnjad služi kot modelna vrsta za preučevanje dolgoročnega vpliva okoljskih dejavnikov na biološke procese in genetsko variabilnost.
Dosedanje ekološke raziskave so prepoznale dva ekotipa srnjadi: poljski ekotip, ki se bistveno razlikuje od srnjadi, ki živi pretežno v gozdovih ali gozdnih krajinskih območjih (t. i. gozdni ekotip). Različne krajinske značilnosti vplivajo na razpoložljivost prehranskih virov med ekotipi, kar povzroča razlike v telesni velikosti in masi ter v ekologiji in fiziologiji pripadnikov obeh ekotipov. Pomembno je poudariti, da je prekrivanje med ekotipi zaradi teritorialnega vedenja in navezanosti na življenjski okoliš matere zelo redko.
Populacije srnjadi, ki živijo v odprtih pokrajinah s spremenljivimi podnebnimi razmerami in omejenim zatočiščem, a z večjo razpoložljivostjo hranilno bogatih prehranskih virov, so v povprečju večje in težje od populacij, ki prebivajo v gozdovih. Na Poljskem prevladuje gozdni ekotip srnjadi, saj več kot 30 % države prekrivajo gozdovi, medtem ko prostrana kmetijska območja osrednje Poljske naseljuje poljski ekotip. Na primerljivem območju osrednje Slovenije, ki je vključeno v projekt, prevladuje mozaična pokrajina (gozdovi z odprtimi kmetijskimi površinami; gozdnatost 50–60 %) in mešani ekotip.
Splošni cilj projekta:
Cilj projekta je oceniti povezavo med genomsko variabilnostjo in epigenetskimi mehanizmi okoljsko izbranih parametrov fitnesa prežvekovalcev, pri čemer je srnjad uporabljena kot modelna vrsta.
Hipoteze projekta:
- Genetska heterogenost srnjadi se razlikuje med habitati in vrstami biotopov ter vpliva na fitnes posameznika.
- Dovzetnost za stres se razlikuje glede na okolje.
- Telesna kondicija in imunost srnjadi se razlikujeta med posameznimi biotopi.
- Raznovrstnost mikrobne združbe prebavil je odvisna od razpoložljive prehranske baze v biotopu in je v korelaciji z imunostjo ter dovzetnostjo za stres.
- Na dolžino embrionalne diapavze vplivajo biotop matere in okoljski dejavniki, kot so razpoložljivost/kakovost hrane, socialni odnosi in/ali izpostavljenost stresu.
Naloge projekta:
- T1: Ocena heterogenosti srnjadi med biotopi.
- T2: Ocena dovzetnosti srnjadi za različne stresne dejavnike glede na biotop.
- T3: Povezave med prehrano, mikrobno združbo prebavil in različnimi biotopi.
- T4: Povezava med biotopom in nagnjenostjo k vnetnim procesom.
- T5: Vpliv dejavnikov na regulacijo embrionalne diapavze.
Uporabnost rezultatov
Podnebne spremembe in človekove dejavnosti povzročajo spremembe življenjskih okolij živali, zato je pomembno razumeti življenjske strategije, raven stresa in dobro počutje srnjadi v različnih biotopih. Genetska diferenciacija srnjadi, ki prebiva v enakih podnebnih razmerah, vendar v različnih biotopih, še ni bila raziskana. Naselitev različnih biotopov pomeni izpostavljenost različnim stresorjem, kar bomo ocenili z meritvami koncentracije kortizola in kopeptina v iztrebkih, krvi, dlaki in urinu. Rezultati meritev bodo omogočili profiliranje in korelacijo stresnih parametrov neposredno pred smrtjo posameznika (v krvi), v zadnjih 24 urah (v urinu in iztrebkih) ter v obdobju več mesecev (retrospektivni profil; dlaka).
Razpoložljivost prehranskih virov se spreminja glede na letni čas in tip habitata, kar neposredno vpliva na mikrobno združbo prebavil. Različne prehranske baze povzročajo spremembe mikrobioma, kar posledično vpliva na asimilacijo hranil in telesno pripravljenost. Primerjava osnovne sestave prehranskih virov, mikrobioma prebavil, vsebnosti hranil in imunosti na različnih območjih (ekotipih) bo omogočila določitev ugodnejšega življenjskega okolja za srnjad.
Pristop vitrifikacije jajčnih celic, zorenja, oploditve in vitro ter gojenja blastociste, ki bo razvit v projektu, predstavlja inovacijo in se lahko uporablja kot reprodukcijska tehnika pri parkljarjih.
Project presentationna vrh
Title: Biotope influence on genetic diversity, fitness traits and embryonic diapause in the European roe deer
Project acronym: N1-0281
Leading institution: UP FAMNIT
Partner institutions: Research Institute of the Polish Academy of Sciences (Poland)
Principal investigator: prof. dr. Elena Bužan
Funding organization: Slovenian Research and Innovation Agency (ARIS)
Research field (ARIS): 1.03 - Biology
Duration: 1. 1. 2023–31. 12. 2026
European roe deer is one of the most common ungulates and an important game species, which is spread throughout Europe. Across its pan-European distribution, it faces a wide diversity of environmental and climatic conditions, therefore several factors, including intrinsic ones, shape its life-history traits, welfare as well as immune and microbiome status, causing significant variability among fitness traits. Therefore, roe deer can serve as a model species for studying the long-term effect of environmental factors on biological processes and genetic background. In previous studies on roe deer ecology, a distinct field ecotype of European roe deer was recognised, which significantly differs from roe deer living mainly in forests or forest landscape (i.e., forest ecotype). Different landscape features affecting availability of resources between the ecotypes lead to inter-ecotype differences in body size and body mass, but also in their distinct ecology and physiology; importantly, because of the territorial behaviour and high site fidelity of roe deer compared to other cervids, admixing between each of two ecotypes is not common. Roe deer which live in open landscapes with more severe and variable climatic conditions and limited shelter but with higher availability of nutrient-rich food are in average larger and heavier compared to their counterparts living mainly in forests. Almost 30% of Poland is covered by forests, and forest ecotype of roe deer is prevalent there. On the contrary, Central Poland mainly contains agriculture areas, where field ecotype developed. In a comparative area of central Slovenia, mosaic landscape (forests with open agriculture land; forest cover 50–60%) is prevalent.
General aim: to assess the association between genomic diversity and epigenetic mechanisms of environmental selected parameters of ruminant fitness by using the European roe deer as a model species.
We hypothesized that:
- Roe deer genetic heterogeneity differs between habitats, and the type of biotope affects the fitness of the individual.
- Susceptibility to stress varies with the environment.
- Body condition and immune status of roe deer differ between biotopes.
- Rumen microbiota depends on the available feeding base in the biotope and correlates with immune status and stress susceptibility.
- The duration of embryonic diapause depends on the biotope of the mother and is regulated by environmental factors, such as food availability/quality, social relations, and/or exposure to stress.
The following tasks (T) will be realized:
- T1 – Heterogeneity of roe deer across biotopes
- T2 – Susceptibility of roe deer to different stressors according to the biotope
- T3 – Connections between diet, rumen microbiota and rumen content in roe deer across biotopes
- T4 – Correlation between biotope and predisposition to inflammatory processes in roe deer
- T5 – Involvement of maternal factors in embryonic diapause regulation in the roe deer ecotypes.
Applicability of the project results:
Considering how climatic changes and human alterations of the landscape might change habitat availability, it is important to understand the effect of different biotopes on the life history, stress level and welfare of roe deer. Genetic differentiation between roe deer living in the same climatic conditions, but in different biotopes, has not been determined yet. Furthermore, the colonization of different biotopes entails the exposure of individuals to different stressors, which will be measured through cortisol and copeptin concentrations in faeces, blood, hair, and urine. It will allow us to profile and correlate stress parameters immediately prior to death of the individual (blood), over the last 24 h (urine, faeces), and over the course of several months (retrospective profile; hair).
Food availability varies across habitats and seasons, and nutrition may affect the rumen microflora. Indeed, particular food items might trigger changes in biome of rumen and consequently assimilation of nutrition and body condition. Comparison of forage base composition, rumen microbiota, nutrient content and immune parameters in different areas (and ecotypes) will indicate which habitat is beneficial for roe deer.
The approach of oocyte vitrification, maturation, in vitro fertilization and culture of blastocyst, which will be developed in the project, is innovative, and may be used as reproductive technique in cervid species.