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DNA content and genome composition of diploid and triploid water frogs belonging to the Rana esculenta complex (Amphibia, Anura)

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Abstract:

The Central European water frog Rana esculenta L., 1758 is a natural hybrid between Rana lessonae Camerano, 1882 (LL) and Rana ridibunda Pallas, 1771 (RR). Hybrids are usually diploid (RL) or triploid (LLR or RRL). Distinguishing LL from RL, RR from RL, and LLR from RRL according to external morphology is ambiguous. In this study we checked whether the DNA content in erythrocyte nuclei measured by image cytometry is useful in determination of the taxonomic status of diploids (LL, RR, and RL) and the genome composition of triploids (LLR and RRL). For exact and direct identification of parental species, as well as for determination of genome composition in hybrids, we applied actinomycin D – 4',6-diamidino-2-phenylindole chromosome staining to metaphase plates. We analyzed 43 LL, 12 RR, and 32 RL diploids, and 37 LLR and 19 RRL triploids. All diploid hybrids had 2n = 26 chromosomes, and all triploid hybrids had 3n = 39 chromosomes. Neither aneuploid nor mosaic hybrids were detected. The expected numbers of 13 R. lessonae (L) and 13 R. ridibunda (R) chromosomes in RL hybrids were recorded in about 31% of individuals. In the rest of the sample the composition was variable, ranging from 9 to 14 R chromosomes and the corresponding number of L chromosomes. The expected composition of 26 L and 13 R chromosomes was detected in about 32% of LLR triploids, whereas in the rest of the sample the composition of chromosomes ranged from 8 to 15 R chromosomes and the corresponding number of L chromosomes. The expected numbers of 26 R and 13 L chromosomes were detected in about 26% of RRL triploids, whereas in the rest of the sample the composition of chromosomes ranged from 19 to 28 R chromosomes and the corresponding number of L chromosomes. The DNA content densitometry showed that RR and RL diploids had 9.5% and 3.8% more DNA, respectively, than LL diploids. These differences, although statistically significant, were not sufficient to unequivocally discriminate LL from RL and RR from RL. Triploids had about 50% more DNA than LL diploids (49% in LLR and 51% in RRL), but these differences were too small for unequivocal determination of their genome composition.

La grenouille verte Rana esculenta L., 1758 d'Europe centrale est un hybride naturel de Rana lessonae Camerano, 1882 (LL) et de Rana ridibunda Pallas, 1771 (RR). Les hybrides sont généralement diploïdes (RL) ou triploïdes (LLR ou RRL). La distinction des LL des RL, des RR des RL et des LLR des RRL d'après les caractères morphologiques externes donne des résultats ambigus. Nous avons vérifié si le contenu de l'ADN des noyaux des éry throcytes, mesuré par cytométrie par analyse d'images, permettait de déterminer le statut taxinomique des diploïdes (LL, RR et RL) et la composition du génome des triploïdes (LLR et RRL). Afin d'identifier directement et avec précision les espèces parentales et de déterminer la composition du génome des hybrides, nous avons coloré les chromosomes des plaques en métaphase à l'actinomycine D et au 4',6-diamidino-2-phénylindole. Nous avons analysé 43 diploïdes LL, 12 RR et 32 RL, ainsi que 37 triploïdes LLR et 19 RRL. Tous les hybrides diploïdes possédaient 2n = 26 chromosomes et tous les hybrides triploïdes 3n = 39 chromosomes. Nous n'avons observé ni hybride aneuploïde, ni hybride en mosaïque. Les nombres attendus de 13 chromosomes de R. lessonae (L) et de 13 de R. ridibunda (R) ont été notés chez environ 31 % des hybrides RL; dans le reste de l'échantillon, la composition était variable, allant de 9 à 14 chromosomes R avec un nombre complémentaire de chromosomes L. La composition attendue de 26 chromosomes L et de 13 R a été retrouvée chez environ 32 % des triploïdes LLR; dans le reste de l'échantillon, la composition chromosomique variait de 8 à 15 chromosomes R avec un nombre complémentaire de chromosomes L. La composition attendue de 26 chromosomes R et de 13 L a été retrouvée chez environ 26 % des triploïdes RRL; dans le reste de l'échantillon, la composition chromosomique variait de 19 à 28 chromosomes R avec un nombre complémentaire de chromosomes L. La mesure du contenu en ADN par densitométrie indique que les diploïdes RR et RL avaient respectivement 9,5 % et 3,8 % plus d'ADN que les diploïdes LL. Bien que statistiquement significatives, ces différences ne suffisent pas pour séparer sans équivoque les LL des RL et les RR des RL. Les triploïdes avaient environ 50 % de plus d'ADN que les diploïdes LL (49 % chez les LLR et 51 % chez les RRL), mais les différences sont trop faibles pour déterminer de façon non équivoque les compositions génomiques.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: December 1, 2004

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