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Unisexual salamanders (genus Ambystoma) present a new reproductive mode for eukaryotes

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Abstract:

To persist, unisexual and asexual eukaryotes must have reproductive modes that circumvent normal bisexual reproduction. Parthenogenesis, gynogenesis, and hybridogenesis are the modes that have generally been ascribed to various unisexuals. Unisexual Ambystoma are abundant around the Great Lakes region of North America, and have variously been described as having all 3 reproductive modes. Diploid and polyploid unisexuals have nuclear genomes that combine the haploid genomes of 2 to 4 distinct sexual species, but the mtDNA is unlike any of those 4 species and is similar to another species, Ambystoma barbouri. To obtain better resolution of the reproductive mode used by unisexual Ambystoma and to explore the relationship of A. barbouri to the unisexuals, we sequenced the mitochondrial control and highly variable intergenic spacer region of 48 ambystomatids, which included 28 unisexuals, representatives of the 4 sexual species and A. barbouri. The unisexuals have similar sequences over most of their range, and form a close sister group to A. barbouri, with an estimated time of divergence of 2.4–3.9 million years ago. Individuals from the Lake Erie Islands (Kelleys, Pelee, North Bass) have a haplotype that demonstrates an isolation event. We examined highly variable microsatellite loci, and found that the genetic makeup of the unisexuals is highly variable and that unisexual individuals share microsatellite alleles with sexual individuals within populations. Although many progeny from the same female had the same genotype for 5 microsatellite DNA loci, there was no indication that any particular genome is consistently inherited in a clonal fashion in a population. The reproductive mode used by unisexual Ambystoma appears to be unique; we suggest kleptogenesis as a new unisexual reproductive mode that is used by these salamanders.

Afin de se perpétuer, les eucaryotes unisexués ou asexués doivent avoir des modes de reproduction qui évitent le mode normal de reproduction bisexuée. La parthénogenèse, la gynogenèse et l’hybridogenèse sont des modes qui sont habituellement observés chez divers organismes unisexués. Les Ambystoma unisexués abondent autour de la région des Grands Lacs en Amérique du Nord et ont été décrits comme pouvant avoir les trois modes de reproduction. Les unisexués diploïdes et polyploïdes possèdent des génomes nucléaires qui combinent les génomes haploïdes de deux à quatre espèces sexuées distinctes tandis que l’ADNmt est différent de celui de ces quatre espèces puisqu’il est le plus semblable à celui d’une autre espèce, l’A. barbouri. Afin d’obtenir une meilleure résolution du mode de reproduction chez les Ambyostoma unisexués, les auteurs ont séquencé la région de contrôle et la région hypervariable de l’espaceur intergénique du génome mitochondrial chez 48 ambyostomatidés incluant 28 unisexués représentatifs des quatre espèces sexuées et de l’A. barbouri. Les unisexués présentent des séquences similaires sur la majorité de l’aire de distribution et forment un groupe sœur compact par rapport à l’A. barbouri dont la divergence est estimée à 2,4 à 3,9 millions d’années. Les individus provenant des îles du Lac Érié (Kelleys, Pelee, North Bass) ont un haplotype qui témoigne d’un événement d’isolement. Les auteurs ont examiné les locus microsatellites très variables et ont trouvé que la composition génétique des unisexués était très variable et que les individus unisexués partagaient des allèles en commun avec les individus sexués des mêmes populations. Bien que plusieurs descendants de la même femelle avaient le même génotype aux cinq locus microsatellites, il n’y avait pas d’évidence qu’un génome particulier était hérité de manière constante et clonale au sein d’une population. Le mode de reproduction employé par les Ambyostoma unisexués semble unique et les auteurs suggèrent la cleptogenèse comme nouveau mode de reproduction unisexué employé par ces salamandres.

Document Type: Research Article

Publication date: 2007-02-01

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