The winged insects of the order Diptera are colloquially named for their most recognizable phenotype: flight. These insects rely on flight for a number of important life history traits, like dispersal, foraging, and courtship. Despite the importance of flight, relatively little is known about the genetic architecture of variation for flight performance. Accordingly, we sought to uncover the genetic modifiers of flight using a measure of flies’ reaction and response to an abrupt drop in a vertical flight column. We conducted an association study using 197 of the Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP) lines, and identified a combination of additive and marginal variants, epistatic interactions, whole genes, and enrichment across interaction networks. We functionally validated 13 of these candidate genes’ ( Adgf-A/Adgf-A2/CG32181, bru1, CadN, CG11073, CG15236, CG9766, CREG, Dscam4, form3, fry, Lasp/CG9692, Pde6, Snoo ) contribution to flight, two of which ( fry and Snoo ) also validate a whole gene analysis we introduce for the DGRP: PEGASUS_flies. Overall, our results suggest modifiers of muscle and wing morphology, and peripheral and central nervous system assembly and function are all important for flight performance. Additionally, we identified ppk23 , an Acid Sensing Ion Channel (ASIC) homolog, as an important hub for epistatic interactions. These results represent a snapshot of the genetic modifiers affecting drop-response flight performance in Drosophila , with implications for other insects. It also draws connections between genetic modifiers of performance and BMP signaling and ASICs as targets for treating neurodegeneration and neurodysfunction.

中文翻译：

---

神经发育基因调控的自然变化会改变果蝇的飞行性能

双翅目有翅昆虫以其最易识别的表型俗称：飞行。这些昆虫依靠飞行来获得许多重要的生活史特征，例如传播，觅食和求爱。尽管飞行很重要，但对于飞行性能变异的遗传结构知之甚少。因此，我们试图通过测量蝇的反应和对垂直飞行柱中突然下降的反应来揭示飞行的遗传修饰因子。我们使用果蝇遗传参考专家组（DGRP）中的197个品系进行了一项关联研究，并确定了加性和边际变体，上位性相互作用，完整基因和跨相互作用网络的富集的组合。我们在功能上验证了这些候选基因中的13个（Adgf-A / Adgf-A2 / CG32181，bru1，CadN，CG11073，CG15236，CG9766，CREG，Dscam4，form3，fry，Lasp / CG9692，Pde6，Snoo）对飞行的贡献，其中两个（fry和Snoo）也验证了我们为DGRP引入的全基因分析：PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感应离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASIC作为治疗神经退行性疾病和神经功能障碍的目标之间建立了联系。Dscam4，form3，fry，Lasp / CG9692，Pde6，Snoo）对飞行的贡献，其中两个（fry和Snoo）也验证了我们为DGRP引入的整个基因分析：PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫也有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASICs作为治疗神经变性和神经功能障碍的靶标之间建立了联系。Dscam4，form3，fry，Lasp / CG9692，Pde6，Snoo）对飞行的贡献，其中两个（fry和Snoo）也验证了我们为DGRP引入的整个基因分析：PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASIC作为治疗神经退行性疾病和神经功能障碍的目标之间建立了联系。Snoo）对飞行的贡献，其中两个（fry和Snoo）也验证了我们为DGRP引入的整个基因分析：PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫也有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASICs作为治疗神经变性和神经功能障碍的靶标之间建立了联系。Snoo）对飞行的贡献，其中两个（fry和Snoo）也验证了我们为DGRP引入的整个基因分析：PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASIC作为治疗神经退行性疾病和神经功能障碍的目标之间建立了联系。PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫也有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASICs作为治疗神经变性和神经功能障碍的靶标之间建立了联系。PEGASUS_flies。总体而言，我们的研究结果表明，肌肉和机翼形态的调节剂以及周围和中枢神经系统的组装和功能对于飞行性能都很重要。此外，我们确定了ppk23（一种酸感测离子通道（ASIC）同源物）是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASIC作为治疗神经退行性疾病和神经功能障碍的目标之间建立了联系。酸感应离子通道（ASIC）的同系物，是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫也有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASICs作为治疗神经变性和神经功能障碍的靶标之间建立了联系。酸感应离子通道（ASIC）的同系物，是上位相互作用的重要枢纽。这些结果代表了影响果蝇掉落反应飞行性能的遗传修饰剂的快照，对其他昆虫有影响。它还在性能和BMP信号的遗传修饰剂之间以及ASIC作为治疗神经退行性疾病和神经功能障碍的目标之间建立了联系。