Hybrid syndrome-induced postzygotic reproductive isolation: A second reproduction barrier in Chironomus thummi (Diptera, Chironomidae)

Abstract

Abstract The frequency of the occurrence of hybrids between Chironomus thummi thummi and Chironomus thummi piger is estimated to be 0.047% in the wild. The rare hybridization events are the consequence of the sexual isolation mechanism of different swarming behavior of thummi and piger. Under laboratory conditions hybrids are easily obtained. The reciprocal hybrids show two different dysgenesis syndromes depending on the direction of crosses. The Rud syndrome reduces the number of fertile thummi (f) x piger (m) hybrids to less than 2% by rudimentary gonads, and the HLE syndrome the number of fertile piger (f) x thummi (m) hybrids to 12% by a reduction of the hatching frequency of the hybrid larvae. The overall frequency of the occurrence of hybrids in the wild that are able to reproduce is estimated to be 0.0033%. In backcrosses of the hybrids with the parental strains a further fertility reduction of 40% occurs. Thus, the two syndromes operate postzygoticaly as an effective second reproductive isolation mechanism that evolved most probably as an important prerequisite of speciation. Zusammenfassung Hybridsyndrom bedingte postzygotische reproduktive Isolation als eine weitere Fortpflanzungsbarriere bei Chironomus thummi (Diptera, Chironomidae) Unterartbastarde zwischen Chironomus th. thummi und Ch. thummi piger treten in der Natur in einer Häfigkeit von 0,047% auf. Die seltenen Hybridisierungsereignisse sind Folge eines bereits beschriebenen reproduktiven Isolationsmechanismus, dem ein unterschiedliches Schwarmverhalten der Unterarten zugrunde liegt. Hybridisierungen gelingen im Labor ohne Schwierigkeiten. Die reziproken Bastarde sind von zwei verschiedenen Schädigungssyndromen betroffen, wobei jedes Syndrom jeweils nur in einer Kreuzungsrichtung auftritt. Das Rud Syndrom reduziert die Zahl der fortpflanzungsfähigen thummi (f) x piger (m) Bastarde durch rudimentäre Gonadenentwicklung auf weniger als 2%, das HLE Syndrome vermindert infolge geringen Eischlupfes die piger (f) x thummi (m) Bastarde auf 12%. Insgesamt sind nur 7% der Bastarde reproduktionsfähig. Die Häufigkeit der im Freiland auftretenden, fortpflanzungsfähigen Bastarde beträgt somit 0,0033%. Nach Rückkreuzung der Bastarde mit den Elternstämmen sind weitere 40% der Nachkonnen syndromgeschädigt und unfruchtbar. Die Syndrome repräsentieren somit einen zweiten, postzygotischen Mechanismus der reproduktiven Isolation, der sich vermutlich als wichtige Voraussetzung für die Speziesbildung evolviert hat.