S1 satellite DNA as a taxonomic marker in brown frogs: molecular evidence that Rana graeca graeca and Rana graeca italica are different species

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Abstract:

The brown frog Rana graeca was believed to be present in two areas, the Balkan Peninsula and the Italian Apennines. We have characterised the S1 satellite DNA family from Rana graeca graeca and compared it with that of Rana graeca italica. On Southern blots, the patterns of S1 satellite DNA bands are very different between Italian and Greek specimens, but homogeneous among various populations of the same taxon. The satellite DNA from the Greek taxon contains two repetitive units (S1a (494 bp) and S1b (363 bp)) that could be sequenced after amplification from genomic DNA to directly yield their consensus sequences in each genome. These consensus sequences were very similar among the Greek populations, but differed either in sequence (in S1a) or in both size and sequence (in S1b) from the corresponding repeats of the Italian taxon. A mechanism of concerted evolution is likely responsible for the high homogeneity of S1a and S1b repeat sequences within each genome and species. The genomic content of S1 satellite DNA was lower in the Greek than in the Italian populations (0.5 vs. 1.9%) and fluorescence in situ hybridization (FISH) analysis showed the S1 satellite on only 4 chromosome pairs in the Greek taxon and on all 13 chromosome pairs in the Italian taxon. The completely different structure and genomic organization of the S1 satellite DNA indicate that the Greek and Italian taxa are distinct species: R. graeca and R. italica.Key words: satellite DNA, DNA sequence, Southern blot, FISH, Rana.

Il est généralement admis que la grenouille Rana graeca est présente dans deux régions : la péninsule balkanique et les Appenins en Italie. Les auteurs ont caractérisé la famille des ADN satellite S1 chez le Rana graeca graeca et l'ont comparée à celle du Rana graeca italica. Sur des hybridations Southern, les profils de bandes d'ADN satellite S1 sont très différents entre les spécimens grecs et italiens, mais sont homogènes au sein des diverses populations d'un même taxon. L'ADN satellite du taxon grec comprend deux unités répétées, S1a (494 pb) et S1b (363 pb). Ceux-ci ont pu être séquencés après amplification à partir de l'ADN génomique et ainsi fournir une séquence consensus pour chaque génome. Ces séquences consensus sont très semblables au sein des populations grecques, mais diffèrent soit au niveau de la séquence (S1a) ou de la séquence et de la taille (S1b) de leurs contreparties au sein du taxon italien. Un mécanisme d'évolution concertée est vraisemblablement responsable de la grande homogénéité des séquences répétées S1a et S1b au sein de chaque génome et de chaque espèce. La proportion du génome constituée de telles séquences était plus faible dans les populations grecques que dans les populations italiennes (0,5 % contre 1,9 %) et une analyse hybridation in situ en fluorescence (FISH) a montré que l'ADN satellite S1 était présent uniquement chez quatre paires de chromosomes chez le taxon grecque, tandis qu'il était présent chez l'ensemble des 13 paires de chromosomes chez le taxon italien. La structure et l'organisation génomique complètement différentes des ADN satellite S1 indiquent que les taxons grecques et italiens sont en fait deux espèces différentes : R. graeca et R. italica.Mots clés : ADN satellite, séquence d'ADN, hybridation Southern, FISH, Rana.[Traduit par la Rédaction]

Keywords: ADN satellite; DNA sequence; FISH; Rana; Southern blot; hybridation Southern; satellite DNA; séquence d'ADN

Document Type: Research Article

Publication date: February 1, 2002

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