Полуклональное разнообразие гибридной формы Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) бассейнов рек Припять, Днестр и Южный Буг

Морозов-Леонов С.Ю.

Оригінальна работа 

[Free Full Text (pdf)]

Проанализирована полуклональная структура гибридной формы Pelophylax esculentus-ridibundus бассейнов рек Припять, Днестр и Южный Буг. Продемонстрированы межбассейновые и межпопуляционные различия уровня изменчивости наследуемого генома. Уровень генетического разнообразия наследуемого генома P. esculentus-ridibundus в бассейне Припяти достоверно ниже, чем в двух других бассейнах. При этом только в бассейне Припяти выявлены моноклональные популяции данной гибридной формы. Достоверных различий уровня генетической изменчивости данной гибридной формы между популяциями бассейнов Днестра и Южного Буга не выявлено. Проанализирована связь между уровнем изменчивости наследуемого генома гибридной формы и потенциальной возможностью повторной гибридизации родительских видов.

РЕЗЮМЕ. Проаналізовано напівклональну структуру гібридної форми Pelophylax esculentus-ridibundus басейнів річок Прип’ять, Дністер та Південний Буг. Продемонстровано міжбасейнові та міжпопуляційні відмінності рівня мінливості геному, що успадковується. Рівень генетичного різноманіття геному, що успадковується, P. esculentus-ridibundus у басейні Прип’яті достовірно нижчий, аніж в інших двох басейнах. При цьому тільки у басейні Прип’яті виявлено моноклональні популяції даної гібридної форми. Достовірних відмінностей рівня генетичної мінливості даної гібридної форми між популяціями басейнів Дністра та Південного Бугу не виявлено. Проаналізовано зв’язок між рівнем мінливості геному, що успадковується, гібридної форми та потенційною можливістю повторної гібридизації бать-ківських видів.

Ключові слова: Pelophylax, гібридна форма, напівклональна мінливість
гибридная форма, полуклональная изменчивость

Цитологія і генетика 2019, том 53, № 1, C. 59-70

Институт зоологии НАН Украины им. И.И. Шмальгаузена, ул. Б. Хмельницкого, 15, Киев­30, ГСП, 01601 Украина

E-mail: morleone2000 yahoo.com

Морозов-Леонов С.Ю. Полуклональное разнообразие гибридной формы Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) бассейнов рек Припять, Днестр и Южный Буг, Цитологія і генетика., 2019, том 53, № 1, C. 59-70.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
S. Yu. Morozov-Leonov Hemiclone Diversity in the Hybrid Form Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) from the Prypyat, Dnestr, and Southern Boug River Basins, Cytol Genet., 2019, vol. 53, no. 1, pp. 49–59
DOI: 10.3103/S0095452719010092

Посилання

1. Gutekunst, J., Andriantsoa, R., Falckenhayn, C., Hanna, K., Stein, W., Rasamy, J., and Lyko, F., Clonal genome evolution and rapid invasive spread of the marbled crayfish, Nat. Ecol. Evol., 2018, vol. 2, pp. 567–573. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0467-9

2. Haileselasie, T.H., Mergeay, J., Weider, L.J., Sommaruga, R., Davidson, T.A., Meerhoff, M., Arndt, H., Jürgens, K., Jeppesen, E., and De Meester, L., Environment not dispersal limitation drives clonal composition of Arctic Daphnia in a recently deglaciated area, Mol. Ecol., 2016, vol. 25, no. 23, pp. 5830–5842. https://doi.org/10.1111/mec.13843

3. Hasegawa, E., Watanabe, S., Murakami, Y., and Ito, F. Adaptive phenotypic variation among clonal ant workers, Roy. Soc. Open Sci., 2018, vol. 5, no. 2, pp. 170816–170837. https://doi.org/10.1098/rsos.170816

4. Käch, H., Mathé-Hubert, H., Dennis, A.B., and Vorburger, C., Rapid evolution of symbiont-mediated resistance compromises biological control of aphids by parasitoids, Evol. Appl., 2018, vol. 11, no. 2, pp. 220–230. https://doi.org/10.1111/eva.12532

5. Elzinga, J.A., Jokela, J., and Shama, L.N.S., Large variation in mitochondrial DNA of sexual and parthenogenetic Dahlica triquetrella (Lepidoptera: Psychidae) shows multiple origins of parthenogenesis, BMC Evol. Biol., 2013, no. 13, pp. 90–98. https://doi.org/10.1186/1471-2148-13-90

6. Bonandin, L., Scavariello, C., Mingazzini, V., Luchetti, A., and Mantovani, B., Obligatory parthenogenesis and TE load: Bacillus stick insects and the R2 non-LTR retrotransposon, Insect Sci., 2017, vol. 24, no. 3, pp. 409–417. https://doi.org/10.1111/1744-7917

7. Dagan, Y., Kosman, E., and Ben-Ami, F., Cost of resistance to trematodes in freshwater snail populations with low clonal diversity, BMC Ecol., 2017, no. 17, pp. 40–47. https://doi.org/10.1186/s12898-017-0152-x

8. Gibson, A.K., Delph, L.F., and Lively, C.M., The two-fold cost of sex: Experimental evidence from a natural system, Evol. Lett., 2017, vol. 1, no. 1, pp. 6–15. https://doi.org/10.1002/evl3.1

9. Cole, C.J., Taylor, H.L., Neaves, W.B., Baumann, D.P., Newton, A., Schnittker, R., and Baumann, P., The second known tetraploid species of parthenogenetic tetrapod (Reptilia: Squamata: Teiidae): description, reproduction, comparisons with ancestral taxa, and origins of multiple clones, Bull. Mus. Comp. Zool., 2017, vol. 161, no. 8, pp. 285–321. https://doi.org/10.3099/MCZ37.1

10. Manríquez-Morán, N.L., Cruz, F.R., and Murphy, R.W., Genetic variation and origin of parthenogenesis in the Aspidoscelis cozumela complex: evidence from mitochondrial genes, Zool. Sci., 2014, vol. 31, no. 1, pp. 14–19. https://doi.org/10.2108/zsj.31.14

11. Vergun, A.A., Martirosyan, I.A., Semyenova, S.K., Omelchenko, A.V., Petrosyan, V.G., Lazebny, O.E., Tokarskaya, O.N., Korchagin, V.I., and Ryskov, A.P., Clonal diversity and clone formation in the parthenogenetic Caucasian rock lizard Darevskia dahli, PLoS One, 2014, vol. 9, no. 3, e91674. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0091674

12. Ryskov, A.P., Osipov, F.A., Omelchenko, A.V., Semyenova, S.K., Girnyk, A.E., Korchagin, V.I., Vergun, A.A., and Murphy, R.W., The origin of multiple clones in the parthenogenetic lizard species Darevskia rostombekowi, PLoS One, 2017, vol. 12, no. 9, e0185161. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0185161

13. Morgado-Santos, M., Carona, S., Vicente, L., and Collares-Pereira, M.J., First empirical evidence of naturally occurring androgenesis in vertebrates, R. Soc. Open Sci., 2017, no. 4, pp. 170200–170207. https://doi.org/10.1098/rsos.170200

14. Zhang, J., Sun, M., Zhou, L., Li, Z., Liu, Z., Li, X.Y., Liu, X.L., Liu, W., and Gui, J.F., Meiosis completion and various sperm responses lead to unisexual and sexual reproduction modes in one clone of polyploid Carassius gibelio, Sci. Rep., 2015, no. 5, pp. 10898. https://doi.org/10.1038/srep10898

15. Warren, W.C., García-Pérez, R., Xu, S., Lampert, K.P., Chalopin, D., Stöck, M., Loewe, L., Lu, Y., Kuderna, L., Minx, P., Montague, M.J., Tomlinson, C., Hillier, L.W., Murphy, D.N., Wang, J., Wang, Z., Garcia, C.M., Thomas, G.C.W., Volff, J.N., Farias, F., Aken, B., Walter, R.B., Pruitt, K.D., Marques-Bonet, T., Hahn, M.W., Kneitz, S., Lynch, M., and Schartl, M., Clonal polymorphism and high heterozygosity in the celibate genome of the Amazon molly, Nat. Ecol. Evol., 2018, vol. 2, no. 4, pp. 669–679. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0473-y

16. Egan, A.N., Vatanparast, M., and Cagle, W., Parsing polyphyletic Pueraria: Delimiting distinct evolutionary lineages through phylogeny, Mol. Phylogenet. Evol., 2016, no. 104, pp. 44–59. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2016.08.001

17. Pagano, A., Lesbarreres, D., Crivelli, A., Veith, M., Lode, T., and Schmeller, D.S., Geographical and ecological distributions of frog hemiclones suggest occurrence of both “General Purpose Genotype” and “Frozen Niche Variation” clones, Zool. Syst. Evol. Res., 2008, vol. 46, no. 2, pp. 162–168. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2007.00439.x

18. Hotz, H., Guex, G.-D., Beerli, P., Semlitsch, R.D., and Pruvost, N.B.M., Hemiclone diversity in the hybridogenetic frog Rana esculenta outside the area of clone formation: the view from protein electrophoresis, J. Zool. Syst. Evol. Res., 2008, vol. 46, no. 1, pp. 56–62. https://doi.org/10.1111/j.1439-0469.2007.00430.x

19. Vorburger, Ch. Non-hybrid offspring from matings between hemiclonal hybrid waterfrogs suggest occasional recombination between clonal genomes, Ecol. Lett., 2001, no. 4, pp. 628–636. https://doi.org/10.1046/j.1461-0248.2001.00272.x

20. Vorburger, Ch., Fixation of deleterious mutations in clonal lineages: evidence from hybridogenetic frogs, Evolution, 2001, vol. 55, no. 11, pp. 2319–2332. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2001.tb00745.x

21. Morozov-Leonov, S.Yu., Hemiclone diversity in the hybrid form Pelophylax esculentus-ridibundus (Amphibia, Ranidae) from the Tisa River drainage, Cytol. Genet., 2017, vol. 51, no. 6, pp. 69–77. https://doi.org/10.3103/S0095452717060093

22. Mezhzherin, S.V. and Peskov, V.N., Biochemical variability and genetic differentiation of the marsh frog Rana ridibunda Pall. populations, Cytol. Genet., 1992, vol. 26, no. 1, pp. 43–48.

23. Parker, E.D., Ecological implications of clonal diversity in parthenogenetic morphospecies, Am. Zool., 1979, no. 19, pp. 753–762.

24. Nei, M. and Roychoudhury, A.K., Sampling variances of heterozygosity and genetic distance, Genetics, 1974, vol. 76, no. 2, pp. 379–390.

25. Dorken, M.E. and Eckert, C.G., Severely reduced sexual reproduction in northern populations of a clonal plant, Decodon verticillatus (Lythraceae), J. Ecol., 2001, no. 89, pp. 339–350. https://doi.org/10.1046/j.1365-2745.2001.00558.x

26. Quattro, J.M., Avise, J.C., and Vrijenhoek, R.C., Mode of origin and sources of genotypic diversity in triploid gynogenetic fish clones (Poeciliopsis: Poeciliidae), Genetics, 1992, no. 130, pp. 621–628.

27. Nibouche, S., Fartek, B., Mississipi, S., Delatte, H., Reynaud, B., and Costet, L., Low genetic diversity in Melanaphis sacchari aphid populations at the worldwide scale, PLoS One, 2014, vol. 9, no. 8, e106067. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106067

28. Wang, X.Y., Yang, X.M., Lu, B., Zhou, L.H., and Wu, K.M., Genetic variation and phylogeographic structure of the cotton aphid, Aphis gossypii, based on mitochondrial DNA and microsatellite markers, Sci. Rep., 2017, no. 7, pp. 1920–1993. https://doi.org/10.1038/s41598-017-02105-4

29. Zhao, C., Yang, X.M., Tang, S.H., Xu, P.J., Bian, W.J., Wang, X.F., Wang, X.W., and Ren, G.W., Population genetic structure of Myzus persicae nicotianae (Hemiptera: Aphididae) in China by microsatellite analysis, Genet. Mol. Res., 2015, vol. 14, no. 4, pp. 17159–17169. https://doi.org/10.4238/2015

30. Fisher, R.A., The Genetical Theory of Natural Selection, Oxford: Clarendon Press, 1930.

31. Morozov-Leonov, S.Yu., Mezhzherin, S.V., Nekrasova, O.D., Kurtyak, F.F., Shabanov, D.A., and Korshunov, A.V., Inheritance of parental genomes by a hybrid form Rana “esculenta” (Amphibia, Ranidae), Russ. J. Genet., 2009, vol. 45, no. 4, pp. 488–495. https://doi.org/10.1134/S1022795409040061

32. Eiler, A., Löfgren, A., Hjerne, O., Nordén, S., and Saetre, P., Environmental DNA (eDNA) detects the pool frog (Pelophylax lessonae) at times when traditional monitoring methods are insensitive, Sci. Rep., 2018, no. 8, pp. 5452–5460. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23740-5