Comparative study of allozyme variation in eight species of hypotrichous ciliates (Polyhymenophora, Ciliophora)1
2009-04-27

Eight species of hypotrichous ciliates of the genera Oxytricha and Stylonychia were compared with respect to the electrophoretic pattern of enzyme proteins coded by nineteen loci. Based on the allele frequencies Nei's coefficients of the mean genetic identy (I ̆) and the mean genetic distance (I ̆) were calculated. The enzyme pattern could be used in all cases for reliable species determination regardless of the geographic origin of the strains even when coming from different continents (intraspecific < 0.40). Several strains of the two sibling species Stylonychia mytilus and S. lemnae were investigated for intraspecific variation of the allozymes. Variability is higher in S. lemnae than in S. mytilus. The difference is explained by the fact that S. mytilus undergoes – at least under culture conditions – more often intraclonal conjugation than S. lemnae which results probably in homozygous strains. if this holds true for populations in nature it would be a further example of different breeding strategies of closely related species (“inbreeder–outbreeder”) like those found e. g. in the Paramecium aurelia complex. The D∼-values of all species compared were used for the construction of a dendrogram with the UPGMA-method of Sneath and Sokal. The dendrogram reveals no clustering into Oxytricha and Stylonychia species. This result is consistent with recent morphological investigations. Therefore redefinition of the two genera is suggested. How far the phenetic dendrogram correlates with the phylogenetic relationship is discussed. Zusammenfassung Vergleichende Untersuchung zur Allozym–Variation von acht Arten hypotricher Ciliaten (Polyhymenophora, Ciliophora) Die Variabilität von 19 Enzymgenen wurde bei acht Arten der Gattungen Stylonychia und Oxytricha untersucht. Mit Hilfe der Allelfrequenzen wurden Nei's Koeffizienten der mittleren genetischen Identität (I ̆) und der mittleren genetischen Distanz (D ̆) berechnet. Verschiedene Stämme der untersuchten Arten konnten unabhängig von ihrer geographischen Herkunft, sogar von verschiedenen Kontinenten, mit Hilfe des Allozymmusters eindeutig einer Art zugeordnet werden (D ̆<0.40). Von den beiden Geschwisterarten Stylonychia mytilus und Stylonychia lemnae wurden mehrere Stämme untersucht. Stylonychia lemnae zeigt dabei eine höhere innerartliche Variabilität als Stylonychia mytilus. Der Unterschied wird dadurch erklärt, daßStylonychia mytilus– zumindest unter Kulturbedingungen –öfter intraklonal konjugiert als Stylonychia lemnae, wodurch wahrscheinlich homozygote Stämme entstehen. Falls dies für Populationen in der Natur ebenfalls zutrifft, wäre es ein weiteres Beispiel für verschiedene Fortpflanzungsstrategien bei nahe verwandten Ciliaten (“inbreeder – outbreeder”) wie z. B. im Artenkomplex von Paramecium aurelia. Die D ̆-Werte aller verglichenen Arten wurden zur Konstruktion eines phenetischen Dendrogrammes verwendet. Dabei ergab sich keine Gruppierung in Stylonychia- und Oxytricha-Arten. Dieses Ergebnis deckt sich mit neueren morphologischen Untersuchungen, und eine Neudefinierung der beiden Gattungen ist angezeigt. Inwiefern das Dendrogramm die phylogenetischen Verwandtschaftsbeziehungen widerspiegelt, wird diskutiert.