BACKGROUND While there is evidence of both purifying and balancing selection in immune defense genes, large-scale genetic diversity in antimicrobial peptides (AMPs), an important part of the innate immune system released from dermal glands in the skin, has remained uninvestigated. Here we describe genetic diversity at three AMP loci (Temporin, Brevinin and Palustrin) in two ranid frogs (Rana arvalis and R. temporaria) along a 2000 km latitudinal gradient. We amplified and sequenced part of the Acidic Propiece domain and the hypervariable Mature Peptide domain (~ 150-200 bp) in the three genes using Illumina Miseq and expected to find decreased AMP genetic variation towards the northern distribution limit of the species similarly to studies on MHC genetic patterns. RESULTS We found multiple loci for each AMP and relatively high gene diversity, but no clear pattern of geographic genetic structure along the latitudinal gradient. We found evidence of trans-specific polymorphism in the two species, indicating a common evolutionary origin of the alleles. Temporin and Brevinin did not form monophyletic clades suggesting that they belong to the same gene family. By implementing codon evolution models we found evidence of strong positive selection acting on the Mature Peptide. We also found evidence of diversifying selection as indicated by divergent allele frequencies among populations and high Theta k values. CONCLUSION Our results suggest that AMPs are an important source of adaptive diversity, minimizing the chance of microorganisms developing resistance to individual peptides.

中文翻译：

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抗菌肽和序列沿两个无脊椎动物的纬度梯度变化。

背景技术虽然有证据表明可以纯化和平衡免疫防御基因的选择，但尚未对抗菌肽（AMPs）的大规模遗传多样性进行研究，而抗菌肽是从皮肤皮腺释放的先天免疫系统的重要组成部分。在这里，我们描述了沿着2000 km的纬度梯度，在两只青蛙（蛙蛙和R. temporaria）中的三个AMP基因座（Temporin，Brevin和Palustrin）的遗传多样性。我们使用Illumina Miseq在三个基因中扩增并测序了酸性Propiece结构域和高变成熟肽结构域（〜150-200 bp）的一部分，并期望与该物种的研究相似，发现向该物种北部分布极限的AMP遗传变异减少MHC遗传模式。结果我们发现每个AMP有多个基因座和相对较高的基因多样性，但沿纬度梯度没有明确的地理遗传结构模式。我们在两个物种中发现了反式多态性的证据，表明等位基因的共同进化起源。Temporin和Brevinin没有形成单系进化枝，表明它们属于同一基因家族。通过实施密码子进化模型，我们发现了作用于成熟肽的强正选择的证据。我们还发现了多样化选择的证据，如人群中等位基因频率不同和Theta k值较高所表明。结论我们的结果表明AMPs是适应性多样性的重要来源，可最大程度地降低微生物对单个肽产生抗性的机会。我们在两个物种中发现了反式多态性的证据，表明等位基因的共同进化起源。Temporin和Brevinin没有形成单系进化枝，表明它们属于同一基因家族。通过实施密码子进化模型，我们发现了作用于成熟肽的强正选择的证据。我们还发现了多样化选择的证据，如人群中等位基因频率不同和Theta k值较高所表明。结论我们的结果表明AMPs是适应性多样性的重要来源，可最大程度地降低微生物对单个肽产生抗性的机会。我们在两个物种中发现了反式多态性的证据，表明等位基因的共同进化起源。Temporin和Brevinin没有形成单系进化枝，表明它们属于同一基因家族。通过实施密码子进化模型，我们发现了作用于成熟肽的强正选择的证据。我们还发现了多样化选择的证据，如人群中等位基因频率不同和Theta k值较高所表明。结论我们的结果表明AMPs是适应性多样性的重要来源，可最大程度地降低微生物对单个肽产生抗性的机会。通过实施密码子进化模型，我们发现了作用于成熟肽的强正选择的证据。我们还发现了多样化选择的证据，如人群中等位基因频率不同和Theta k值较高所表明。结论我们的结果表明AMPs是适应性多样性的重要来源，可最大程度地降低微生物对单个肽产生抗性的机会。通过实施密码子进化模型，我们发现了作用于成熟肽的强正选择的证据。我们还发现了多样化选择的证据，如人群中等位基因频率不同和Theta k值较高所表明。结论我们的结果表明AMPs是适应性多样性的重要来源，可最大程度地降低微生物对单个肽产生抗性的机会。