Mezidruhový přenos mitochondriální DNA zprostředkovaný nemendelovskými hybridy: příklad vodních skokanů západního Palearktu

Bc. Marie DOLEŽÁLKOVÁ

Master's thesis

Interspecific transfer of mitochondrial DNA via non-Mendelian hybrids: a case in western Palearctic water frogs

Abstract:

Genetické studie založené na sekvenaci genomu mitochondriální DNA (mtDNA) poskytují základní údaje o fylogenezi a geografickém rozšíření druhů, navíc jsou vhodné pro studium příbuznosti mezi organismy a mohou odhalit hybridizaci mezi druhy či genovou introgresi. Introgrese (zde mezidruhový přenos mtDNA) se nejčastěji vyskytuje u syntopicky žijících druhů, kteří spolu hybridizující a mají plodné potomstvo. Práce se zabývala mechanismy přenosu DNA a roli hybridů u obratlovců, konkrétně studiem variability a vzoru mtDNA u vodních skokanů komplexu Pelophylax esculentus se známými genotypy jedinců z předchozích prací studia jaderné DNA. Analýzy sekvencí dvou mtDNA genů (ND2, ND3) 150 skokanů komplexu Pelophylax esculentus z Česka a Slovenska odhalily jednosměrnou introgresi mtDNA z druhu P. lessonae do P. ridibundus. Přijmeme-li teorii introgrese mezi silně geneticky divergovanými druhy namísto procesu tzv. lineage sorting, důležitou roli vektora při přenosu mtDNA zde zřejmě hraje syntopický P. esculentus, mezidruhový hybrid mezi P. ridibundus a P. lessonae, který se rozmnožuje hybridogeneticky. Výsledky ukazují, že vzor a intenzita mezidruhové introgrese nejsou jednotné, nýbrž silně závisí na geografické lokaci populace P. ridibundus a na specifické populačním typu hybridogenetické gametogeneze P. esculentus. Pozorování několika odlišných introgredovaných mtDNA haplotypů ukazuje, že k introgresi docházelo opakovaně.

Abstract:

Genetic studies focused on sequencing of mitochondrial DNA (mtDNA) genomes give us the basic informations about a phylogenesis and geographical distribution of species. Moreover, the marker is suitable for studies on genetic relationships between organisms and allows detect a hybridization and introgression. Introgression (here interspecies transfer of mtDNA) occurs often in syntopically hybridizing species, producing viable fertile progeny. The thesis deals with mechanisms of DNA transfer in vertebrates and a role that hybrids may play in it. In detail, we studied a variability and pattern of mtDNA in water frogs of Pelophylax esculentus complex among individuals with known genotypes from previous studies of nuclear DNA. By sequence analyses of the two mtDNA genes (ND2, ND3) of 150 water frogs from Pelophylax esculentus complex in Czech Republic and Slovakia we observed significant unidirectional introgression of mtDNA from P. lessonae to P. ridibundus. Accepting the introgression hypothesis between the two sexual species as alternative to incomplete lineage sorting scenario, we identified a hybridogenetic P. esculentus playing the important role as a vector of mtDNA transfer, which is an interspecific hybrid between P. lessonae and P. ridibundus. The results show, that a pattern and intensity of mtDNA transfer is not uniform, but it is strongly dependent on a geographic location of a given population of P. ridibundus and on a specific population type of hybridogenetic gametogenesis in P. esculentus. The presence of several mtDNA haplotypes supported our hypothesis that introgression happened repeatedly in the past.

Keywords

Mitochondriální DNA, hybridizace, asexuální rozmnožování, hybridogeneze, introgrese, Pelophylax esculentus complex.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 7. 2010

Accessible from:: 2. 7. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 20. 8. 2010
• Supervisor: Doc. RNDr. Bohumír Lojkásek, CSc.

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Systematic Biology and Ecology