Mechanismy výběru partnera v kontextu reprodukční izolace sympatrických druhů afrických anuálních halančíků

Bc. Tereza Milová

Master's thesis

Mate choice mechanisms in the view of reproductive isolation in sympatric African annual killifish species

Abstract:

Reprodukční bariéry mají zásadní význam pro zachování druhové identity, a tím i druhové diverzity v přírodě. Halančíci rodu Nothobranchius jsou krátkověké ryby s anuálním životním cyklem, které obývají periodické tůně ve východní Africe. I přesto, že může v jedné tůni koexistovat více druhů, nepozorujeme u nich v přírodě mezidruhové křížení, což svědčí o existenci dobře vytvořených reprodukčně izolačních bariér. Přestože halančíci vykazují výrazný pohlavní dimorfismus, tůně, které obývají, jsou často zakalené, což nás vedlo k otázce, jaké mechanismy ovlivňují výběr partnera, a zda v něm hrají roli i jiné faktory než pouhé vizuální signály. Cílem práce bylo prozkoumat existenci olfaktorické komunikace a vliv individuální zkušenosti na rozpoznání partnera, sledovat pre- a postzygotické reprodukční bariéry bránící hybridizaci a analyzovat vliv věku ryb na efektivitu výběru partnera vzhledem k délce života v přirozeném prostředí. Jako modelové organismy jsme zvolili sympatrické druhy Nothobranchius furzeri a N. orthonotus. Naše studie potvrdila, že olfaktorická komunikace hraje roli při výběru partnera u obou pohlaví obou zkoumaných druhů. Zároveň jsme zjistili, že individuální zkušenost s heterospecifickým druhem není klíčovým faktorem při výběru partnera. Schopnost rozpoznat konspecifického partnera se ukázala být vrozená. Dále se ukázalo, že samice projevují menší ochotu se třít s heterospecifickými samci, což vede k menším snůškám. Největší neochota se ukázala u nejmladších ryb. S přibývajícím věkem sice stále platilo, že heterospecifické páry si ve všech ohledech vedly hůře, avšak rozdíl od konspecifických párů se snižoval. Nejsilnější postzygotická bariéra se ukázala při párování samic N. orthonotus a samců N. furzeri, kdy měla embrya nejhorší míru přežívání a následně se žádná nevylíhla. Oproti tomu embrya z kombinace samic N. furzeri a samců N. orthonotus byla úspěšnější v přežívání a zároveň se embrya vylíhla a vznikla tak F1 hybridní populace, ve které byl výrazně nevyrovnaný poměr pohlaví ve prospěch samic.

Abstract:

Reproductive barriers play a fundamental role in preserving species identity and thereby species diversity in nature. Killifish of the genus Nothobranchius are short-lived fish with an annual life cycle inhabiting ephemeral pools in Eastern Africa. De-spite the coexistence of multiple species in a single pool, interspecific crossing is not observed in nature, indicating the presence of well-established reproductive isolation barriers. Although killifish exhibit significant sexual dimorphism, the pools they in-habit are often turbid, leading us to question what mechanisms influence mate choice and whether factors other than visual signals are involved. The aim of our study was to explore the existence of olfactory communication and the influence of individual experience on partner recognition, to investigate pre- and postzygotic reproductive barriers preventing hybridization, and to analyse the effect of fish age on the efficiency of partner selection in relation to natural lifespan. As model organisms, we chose sympatric species Nothobranchius furzeri and N. orthonotus. Our study confirmed that olfactory communication plays a role in mate choice in both sexes of both investigated species. Additionally, we found that individual experience with other species does not play any role in partner selection. The ability to rec-ognize conspecific partners was shown to be innate. It was further revealed that females exhibited less willingness to spawn with heterospecific males, resulting in smaller clutches. The strongest reluctance was observed in the youngest fish. As age increased, it remained evident that heterospecific pairs performed worse in all aspects, although the difference from conspecific pairs was smaller. The strongest postzygotic barrier was identified in pairings between N. orthonotus females and N. furzeri males, where embryos exhibited the lowest survival rate and none hatched. In contrast, embryos from the combination of N. furzeri females and N. orthonotus males were more successful in survival, giving rise to F1 hybrid populations with a significantly skewed sex ratio in favour of females.

Keywords

reprodukčně izolační bariéry, speciace, výběr partnera, halančíci, olfaktorická komunikace, Nothobranchius furzeri, Nothobranchius orthonotus, sympatrie

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 25. 6. 2024
• Supervisor: RNDr. Radim Blažek, Ph.D.
• Reader: Mgr. Matej Polačik, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Zoology / Zoology