Studium variability DNA v gametách hemiklonálně se rozmnožujících hybridních samců vodních skokanů rodu Pelophylax s využitím mikrosatelitových markerů

Bc. Marcela DOLEŽALOVÁ

Master's thesis

Study of DNA variation in gametes of hemiclonally reproducing water frog hybrid males (genus Pelophylax) using microsatellite markers

Abstract:

Většina známých asexuálních organismů je zároveň unisexuální a jejich populace jsou zastoupeny výhradně samicemi. Naproti tomu skokan zelený (Pelophylax esculentus, RL), mezidruhový hybrid skokana skřehotavého (P. ridibundus, RR) a skokana krátkonohého (P. lessonae, LL) vytváří populace složené z jedinců obou pohlaví. V povodí řeky Odry byly dokonce popsány hybridní linie reprezentované výhradně samci, kteří zde koexistují s parentálním druhem P. ridibundus a tvoří tzv. R-E systém. Linie těchto samců jsou udržovány pářením se sympatrickými sexuálními samicemi mechanismem zvaným hybridogeneze. V průběhu gametogeneze samci premeioticky eliminují R genom, zatímco L genom je zachován a klonálně přenesen. Nicméně, experimentálním křížením těchto samců bylo v některých případech získáno vše-samičí P. ridibundus potomstvo, což naznačuje, že samci mohou sporadicky produkovat také R gamety nebo oba typy gamet zároveň. K objasnění tohoto fenoménu byly v této práci použity mikrosatelitové markery a analyzováno potomstvo 16 hybridních samců z povodí řeky Odry, získaných z křížicích experimentů. U tří samců byla potvrzena formace obou typů gamet, přičemž všichni synové byli genotypu P. esculentus a obrželi od otce L hemiklon, zatímco všechny dcery byly genotypu P. ridibundus a od otce pocházel R hemiklon. Dědičnost vzorů pohlaví odpovídá předpokládané determinací pohlaví podle systému XX-XY. Pozornost byla věnována také výskytu genetické rekombinace, která byla zaznamenána s celkovou frekvencí 5,1 %. Hybridní samci si tak zřejmě vytváří určité množství genetické variability v pohlavních buňkách. Produkcí sexuálních dcer si současně tvoří potenciální partnertky pro reprodukci sebe sama. V jakém rozsahu se tyto jevy promítají do stability R-E systému a genetické integrity rodičovských druhů, však zůstává otázkou pro další výzkum.

Abstract:

The most of known asexual organisms are simultaneously unisexual and their populations consist exclusively of females. In contrast, the edible frog (Pelohylax esculentus, RL), an interspecific hybrid between the lake frog (P. ridibundus, RR) and the pool frog (P. lessonae, LL), forms populations composed of individuals of both sexes. From the Odra river drainage, were described hybrid lineages which are represented by hybrid males only. Here, they coexist with parental species P. ridibundus creating so-called R-E system. These hybrid lineages are maintained by mating with sympatric sexual females via a mechanism known as hybridogenesis. These males premeiotically eliminate R genome during gametogenesis, while the L genome is preserved and passed clonally into progeny. However, experimental crosses with these males produced in some cases also female P. ridibundus progeny, suggesting that the males can also sporadically create R gametes or both R and L types simultaneously. To elucidate this phenomenon, I analyzed progeny of 16 hybrid males from the Odra River drainage using microsatellite markers. The results showed that all P. esculentus sons obtained L hemiclone, while all P. ridibundus daughters obtained R hemiclone supporting the XX-XY sex determination system. The formation of both gamete types was comfirmed for three hybrid males. The occurence of recombination in gametes was recorded with a frequence 5,1 %. Thus, the hybrid males create a certain amount of genetic variability and also produce sexual daughters as potentional mates for themselves. The extent to which these phenomena impact a stability of R-E system and genetic integrity of the parental species remains unexplored.

Keywords

Pelophylax, hybridogeneze, hemiklon, rekombinace, introgrese, hybridizace, asexualita, křížicí experiment

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2015

Accessible from:: 27. 4. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 19. 5. 2015
• Supervisor: RNDr. Lukáš Choleva, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Systematic Biology and Ecology