Mechanisms of reproductive isolation between two hybridizing passerine species, the common nightingale and the thrush nightingale

Abstract

v - ABSTRACT (in Czech) - Stěžejním krokem při vzniku nových druhů je evoluce reprodukčně izolačních mechanismů oddělujících genofondy nově vznikajících druhů. O molekulární, fyziologické a genetické podstatě reprodukční izolace víme i přes rostoucí počet studií stále málo. Na příkladu dvou přirozeně hybridizujících druhů pěvců, slavíka obecného (Luscinia megarhynchos) a slavíka tmavého (L. luscinia), jsme zkoumali různé mechanismy reprodukční izolace se zaměřením na postkopulační prezygotické a postzygotické izolační mechanismy. Tyto dva druhy slavíků se oddělily před ~1,8 miliony lety a v současnosti se kříží v sekundární kontaktní zóně probíhající napříč střední a východní Evropou. V rámci této dizertační práce jsme analyzovali genetické složení sekundární kontaktní zóny a ukázali, že v hybridní zóně jsou dominantní rodičovské formy, zatímco F1 hybridů (3,4 %) a časných zpětných kříženců (3,1 %) se zde vyskytuje málo a F2 hybridi úplně chybí. To naznačuje silnou, ale neúplnou reprodukční izolaci. F1 hybridní jedinci byli čtyřikrát častější z jednoho směru křížení než z druhého, což indikuje asymetrickou hybridizaci. Dále jsme ukázali velké mezidruhové rozdíly v morfologii spermií. Spermie slavíka obecného měly delší a širší střední část a bičík, zatímco spermie slavíka tmavého měly větší akrozom. Tyto...

iv - ABSTRACT (in English) - A key step in the origin of new species is the evolution of the reproductive isolation mechanisms separating the gene pools of newly emerging species. Despite a growing number of studies, we still know very little about the molecular, physiological and genetic mechanisms underlying reproductive isolation. Hybrid zones represent useful examples of ongoing species differentiation and can provide information about the nature of reproductive isolation separating the species and mechanisms facilitating or limiting the hybridization. Using two naturally hybridizing passerine species, the common nightingale (Luscinia megarhynchos) and the thrush nightingale (L. luscinia), we evaluated several mechanisms of reproductive isolation at the chromosomal, phenotypic, and genetic levels, with a focus on postmating prezygotic (PMPZ) and postzygotic isolation mechanisms. These nightingale species diverged ~1.8 Mya and currently hybridize in a secondary contact zone running across Central and Eastern Europe. First, we analysed the genetic composition of the secondary contact zone, demonstrating that parental forms are predominant in the hybrid zone, with few F1 hybrids (3.4%), early backcross hybrids (3.1%) and the absence of F2 hybrids. This suggests strong but incomplete reproductive isolation....