1. TheClonopsis gallicapuzzle: Mendelian species, polyploid parthenogens with karyotype re-diploidization and clonal androgens in Moroccan stick insects (Phasmida)
- Author
-
Liliana Milani, Marco Passamonti, Valerio Scali, MILANI L., SCALI V., and PASSAMONTI M.
- Subjects
biology ,Clonopsis gallica ,Zoology ,Karyotype ,CHROMOSOME SATELLITES ,EGG CHORION ,biology.organism_classification ,Diploidization ,REPRODUCTION ,symbols.namesake ,Polyploid ,HYBRID INSECTS ,Botany ,Genetics ,Mendelian inheritance ,symbols ,KARYOLOGY ,Animal Science and Zoology ,Molecular Biology ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics - Abstract
The stick insect Clonopsis gallica is a morphologically stable obligate parthenogen, ranging from North Africa to southern Europe, with a variable karyotype (54–57 chromosomes), considered diploid or triploid. Clonopsis gallica origin and relationships with Clonopsis algerica and Clonopsis maroccana remained unknown. Our Moroccan samples shared the same egg and body patterns and, in addition to C. gallica (2n = 54, XX), comprised the new bisexual Clonopsis sp. 1 (2n = 35/36, X0/XX) and the new all-female Clonopsis sp. 2 (2n = 72, XX), apparently forming a numerically polyploid series with re-diplodized karyotypes; C. gallica could thus be a triploid hybrid in origin. Furthermore, two strains of ameiotic males with 2n = 35 (X0) or 53 (X0) were found, which would maintain themselves as clonal androgens. We could conclude that in stick insects body and karyotype ‘phenotypes’ are considerably independent, thus preventing a sound taxonomy. Generally, the high heterozygosity of hybrids allows parthenogens to persist for long, particularly when hybrid polyploids are produced, as backcrosses of the hybrids to the parental species allow repeated incorporations of genetically diversified genomes. The distribution range of Clonopsis parthenogens appears to realize a sound instance of geographical parthenogenesis. Riassunto Gli insetti stecco (Phasmida) hanno attirato l’attenzione dei biologi per le varie modalita riproduttive messe in atto oltre alla anfigonia, cioe la partenogenesi, l’ibridogenesi e l’androgenesi, spesso correlate all’ibridazione interspecifica ed accompagnate dalla poliploidia. Fra gli insetti stecco del bacino mediterraneo, il genere Clonopsise noto per l’esistenza di due specie anfigoniche nord-africane (C. algerica, C. maroccana) e, soprattutto, per la partenogenetica C. gallica, ad amplissimo areale di distribuzione (nord Africa e tutta l’Europa meridionale). Nonostante le numerose e varie indagini, la sua struttura genetica, grado di ploidia e relazioni filetiche con le altre specie sono incerte o addirittura sconosciute. Nuovi campioni del Rif marocchino, miranti a chiarire alcuni aspetti di questo puzzle, hanno evidenziato l’esistenza di una nuova specie anfigonica, qui indicata come Clonopsis sp. 1 (2n = 35/36, X0/XX), un nuovo taxon partenogenetico, Clonopsis sp. 2 (2n = 72, XX), e confermato la presenza di C. gallica (2n = 54, XX); queste specie nell’insieme formano una serie numericamente poliploide 2-4n, pur mostrando tutte cariotipo strutturalmente diploide. Confrontando questo species-complex con altri noti (Bacillus, Leptynia, Sipyloidea) per risolvere la discrepanza fra numero cromosomico e struttura cariotipica, viene quindi suggerito che i partenogenetici con 54 e 72 cromosomi si siano originati come ibridi triploidi e tetraploidi, rispettivamente, innescando la partenogenesi; il loro assetto cromosomico si sarebbe poi ri-diploidizzato strutturalmente, come e accaduto per il complex S. nelida, come pure per i poliploidi di svariati vertebrati. Inoltre, il campione di Targuist ha fornito, in aggiunta alle femmine Clonopsis sp. 2, anche una femmina dell’anfigonica C. maroccana (2n = 22), di cui viene qui presentato il cariotipo per la prima volta, e due ceppi di soli maschi: 2n = 35, X0 e 2n = 53, X0. Questi maschi hanno meiosi alterata, con spermatociti che si dividono mitoticamente, producendo cosi spermi non ridotti. Viene quindi suggerito che questi maschi, analogamente a quanto osservato in Bacillus, siano androgenetici clonali, che si mantengono inseminando le femmine partenogenetiche sintopiche. La straordinaria somiglianza morfologica di corpi e uova delle specie Clonopsis contrasta notevolmente con l’elevata plasticita del loro cariotipo; cio rende comunque piu comprensibile la nota impossibilita di stabilire i rapporti filogenetici dei fasmidi in base alla citotassonomia. In alcuni gruppi risulta semmai piu attendibile una sistematica basata sull’ootassonomia. Dall’analisi dei nuovi campioni del Rif marocchino verrebbe cosi rinforzato il dato che le forme partenogenetiche, soprattutto se ibride, possono competere con le specie anfigoniche parentali, occupare areali con valenza ecologica molto diversa (da zone montuose ad aree predesertiche) e formare serie poliploidi. Infine, i ceppi androgenetici, oltre che testimoniare la varieta delle modalita riproduttive dei fasmidi, pongono anche il problema della valutazione del loro rango sistematico.
- Published
- 2009
- Full Text
- View/download PDF