Jumping performance and short-term repeatability of newly metamorphosed hybrid and parental leopard frogs (Rana sphenocephala and Rana blairi)

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Abstract

Differential fitness between hybrid and parental genotypes plays a critical role in explaining the maintenance of natural hybrid zones as well as the production of novel genetic variation that may lead to diversification. Because locomotor performance is a reliable and practical measure of potential fitness related to morphological variation, we tested for differences in jumping performance among parental and hybrid genotypes of newly metamorphosed leopard frogs (Rana sphenocephala and Rana blairi). Tadpoles of the parental species and primary and backcross hybrid tadpoles, generated from artificial crosses (a total of five genotypes), were reared at two initial larval densities. Locomotor performance of newly metamorphosed frogs, as measured by jumping ability, was tested three times over 6 days in the laboratory at 24–25°C. Maximum and average jump lengths were greater for metamorphs reared at low larval density than for those reared at high density. Regression analyses indicated that 70–79% of the variation in jump length was due to body mass. When reared at low density, metamorphs of two F1 backcross genotypes (HB and HS) and one primary hybrid genotype (SB) jumped shorter distances than either parental species. When reared at high density, hybrid performance was indistinguishable from that of the parentals, except for one backcross hybrid (HB). Moderately high short-term repeatabilities (0.47-0.66) of metamorphs reared at the high density indicate that measures of performance in newly metamorphosed frogs can be predictive. We suggest that, owing to poor jumping performance, some hybrid frogs would be at a selective disadvantage relative to their parental species in the terrestrial environment and thus would partially reinforce mechanisms of reproductive isolation in this leopard frog system. Yet equivalent performance of some hybrids relative to the parentals, at least when reared at low density, suggests that hybrid lineages also have the potential to evolve independently in some environments.

La différence entre le fitness des génotypes parentaux et celui des génotypes hybrides joue un rôle crucial dans le maintien de zones naturelles d'hybridation et est responsable de l'apparition d'une variation génétique nouvelle qui peut éventuellement mener à la diversification. La performance locomotrice constitue une mesure fiable et pratique du fitness potentiel relié à la variation morphologique; nous avons par conséquent tenté d'évaluer les différences entre les génotypes parentaux et les génotypes hybrides quant à leur performance au saut en utilisant des grenouilles léopards tout juste métamorphosées (Rana sphenocephala et Rana blairi). Des tétards de type parental, des tétards hybrides primaires et des tétards hybrides de rétrocroisement obtenus par croisement artificiel (cinq génotypes au total) ont été élevés à deux densités larvaires initiales. La performance des grenouilles nouvellement métamorphosées, évaluée d'après leur habileté à sauter, a été vérifiée trois fois en 6 jours en laboratoire, à 24–25°C. Les longueurs maximale et moyenne des sauts étaient plus grandes chez les grenouilles issues de larves élevées en petits nombres. Des analyses de régression ont indiqué que 70–79% de la variation de la longueur des sauts était reliée à la masse corporelle. Après élevage à faible densité, la longueur des sauts était plus courte chez les tétards de F1 de rétrocroisement (HB, HS) et chez un génotype hybride primaire (SB) comparativement à l'une ou l'autre espèce parentale. Après élevage à haute densité, la performance des hybrides ne différait pas de celle des parents, sauf chez l'un des hybrides de rétrocroisement (HB). La reproductibilité modérément élevée des résultats chez les tétards (0,47–0,66) élevés à densité élevée indique que les mesures de la performance des grenouilles nouvellement métamorphosées ont une valeur prédictive. Nous croyons qu'en milieu terrestre les grenouilles hybrides seraient désavantagées par la sélection par rapport aux espèces parentales à cause de leur piètre capacité à sauter, ce qui renforcerait partiellement les mécanismes d'isolement génétique dans ce système de grenouilles léopards. Cependant, la performance de certains hybrides, équivalente à celles de leurs parents, au moins lorsqu'ils sont élevés à faible densité, semble indiquer que certaines lignées hybrides ont le potentiel nécessaire pour évoluer indépendamment dans certains milieux.[Traduit par la Rédaction]

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