Doctor of Philosophy / Department of Biology / Susan J. Brown / How animals polarize and establish the main axis during embryogenesis has been one of the most attractive questions in Biology. Increasing body of work in various model organisms implicates that most metazoans utilize the canonical Wnt signaling pathway to pattern the anterior-posterior (AP) axis, despite the limited evidence from arthropods. In Drosophila, a highly derived insect, canonical Wnt activity is not required for global AP patterning, but in typical insects including Tribolium castaneum, loss of canonical Wnt activity results in posterior truncation. To determine the eff ects of increased canonical Wnt levels, I analyzed the function of axin, encoding a highly conserved negative regulator of the pathway. Tc-axin transcripts are maternally localized to the anterior pole in freshly laid eggs. Parental RNAi for Tc-axin produced progeny phenotypes that ranged from mildly a ffected embryos with cuticles displaying a graded loss of anterior structures, to severely a ffected embryos lacking cuticles and condensing to the posterior pole of the egg without any de finable structures. Altered expression patterns of several blastodermal markers indicated anterior expansion of posterior fates. Epistasis analysis of other canonical Wnt pathway components and the expansion of Tc-caudal expression, a Wnt target, suggest that the eff ects of Tc-axin depletion are mediated through this pathway and that canonical Wnt activity must be repressed for proper anterior development in Tribolium. These studies provide unique evidence that canonical Wnt activity must be carefully regulated along the AP axis in an arthropod, and support an ancestral role for Wnt signaling in de fining AP polarity and patterning in metazoan development. Additionally, as an anterior structure, the extraembryonic serosa is reduced in Tc-axin RNAi progeny. However, in Tc-pangolin (Tc-pan, a homolog of Wnt downstream component) RNAi progeny, an interesting phenotype was produced that serosa was not only reduced but also separated into distinct anterior and dorsal domains. I carefully recorded this phenomenon with live imaging using a Tribolium transgenic line that expresses GFP in each nucleus. Through careful examination with embryonic fate-map markers, I found that the tissue between separated serosa domains is dorsally extended head lobe. And I also found that in severe phenotype, dorsal serosa was completely gone while anterior serosa not, suggesting independent regulation mechanisms for anterior and dorsal serosa formation. This descriptive data will complement future study in the genetic mechanism underlying serosa formation by providing more details in morphogenesis.

Το φυλοσύνδετο γονίδιο wiser (CG32711) είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη της Drosophila melanogaster. Η μελέτη μιας θερμοευαίσθητης, θανατογόνου μετάλλαξης που ονομάζεται wisertsl αποκάλυψε ότι το γονίδιο wiser εμπλέκεται μεταξύ άλλων στην ανάπτυξη των φτερών. Η μετάλλαξη wisertsl οφείλεται σε ένα P στοιχείο (7E P) που βρίσκεται 490 bp ανοδικά του σημείου έναρξης της μεταγραφής του γονιδίου wiser. 95 bp καθοδικά του 7E P στοιχείου υπάρχει μια P{lacW} ένθεση υπεύθυνη για τη θανατογόνο μετάλλαξη PL26. Οι μεταλλάξεις wisertsl και PL26 είναι αλληλόμορφα του ίδιου γονιδίου ενώ 12000 περίπου βάσεις ανοδικά του γονιδίου wiser και 490 bp ανοδικά του γονιδίου trf2 υπάρχει μια άλλη P{lacW} ένθεση που είναι υπεύθυνη για τη θανατογόνο μετάλλαξη PL28. Οι PL26 και PL28 δεν δείχνουν συμπληρωματικότητα με τη μετάλλαξη wisertsl όσον αφορά το θανατογόνο φαινότυπο στους 29ºC. Όμως το διαγονίδιο UAS-wiser δε διασώζει το θανατογόνο φαινότυπο του PL28. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αποκάλυψαν ότι: 1) Το γονίδιο wiser αλληλεπιδρά με το γονίδιο dpp. Εκτοπική έκφραση του διαγονιδίου (UAS wiser) υπό τον έλεγχο του οδηγού στελέχους apGAL4, μειώνει την έκφραση του dpp στην περιοχή του εμβρυικού δίσκου που θα δώσει τμήμα του θώρακα (notum). 2) Σε ομόζυγα wisertsl άτομα η έκφραση των γονιδίων dpp, dad, omb και salm (όπως αποκαλύπτεται από την έκφραση των αντίστοιχων –lacZ διαγονιδίων) μειώνεται στον εμβρυικό δίσκο του φτερού. Τα παραπάνω γονίδια είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη του προσθοπίσθιου άξονα του εμβρυικού δίσκου του φτερού που σημαίνει ότι και το γονίδιο wiser εμπλέκεται στο σχηματισμό του. 3) Το γονίδιο wiser αλληλεπιδρά με το γονίδιο Notch (N) καθώς N wisertsl /wisertsl θηλυκά έχουν εντονότερα φαγωμένα φτερά. 4) Οι μεταλλάξεις wisertsl και PL28 είτε αφορούν και οι δύο το γονίδιο wiser ή η PL28 αφορά το γονίδιο trf2 που σημαίνει ότι και αυτό εμπλέκεται στο σχηματισμό του φτερού. / The X- linked wiser (CG32711) gene is a vital gene for the development of Drosophila melanogaster. The study of a temperature sensitive lethal mutation, named wisertsl, revealed that the wiser gene is implicated among others in the development of wings. The wisertsl mutation is due to a wild P element (7E P) located 490 bp upstream of the presumed transcription start site of the gene wiser at the region 7Ε. 95 bp downstream of the 7E P element is located a P{lacW} responsible for the lethal mutation PL26 and ~ 12000 bp upstream of the gene wiser and 490 bp upstream of the gene trf2 exists another P{lacW} insertion which is responsible of the lethal mutation PL28. The mutations PL26 and PL28 do not show complementation with the wisertsl mutation as regards the lethal phenotype at 29°C. However, while the transgene UAS-wiser saves the lethal phenotypes of wisertsl and PL26 it does not save the lethal phenotype of the mutation PL28. The present data study revealed that: 1) The wiser gene interacts with the dpp gene. Ectoping expression of the UAS wiserCDS construct under the control of apGAL4 driver, reduced the dpp expression (revealed by dpp-lacZ) in the notum territory of the wing imaginal disc. 2) In the homozygous wisertsl individuals the expression of dpp, dad, salm and omb genes (revealed by the corresponding -lacZ strains) is reduced in the wing imaginal disc. The above genes are implicated in the development of the anterior-posterior (A/P) axis of the wing imaginal disc. 3) The wiser gene interacts with the Notch (N) gene. N wisertsl/wisertsl females have stronger notching phenotype. 4) The induction of mitotic clones revealed that the mutation PL28 either concerns an enhancer of the wiser gene or the gene trf2. At the late case the gene trf2 must affect the development of the wings as well.