Chromosomes in the African frog genus Tomopterna (Pyxicephalidae) and probing the origin of tetraploid Tomopterna tandyi

Speciation by polyploidization has been documented to have independently occurred in 12 families of anuran amphibians. Tomopterna tandyi was described as a South African allotetraploid species of sand frogs in the family Pyxicephalidae. Recent taxonomic revisions and new species descriptions in the genus present problems with respect to the evolution of this tetraploid species. Chromosomes, mitochondrial and nuclear gene sequences, isozymes, and male mating calls were examined for T. tandyi and for diploid species of Tomopterna. Mitochondrial sequences confirmed the diploid species, T. adiastola, to be the maternal ancestor that gave rise to the tetraploid about 5 mya. Nuclear sequences and isozymes reveal a complex reticulation of paternal ancestry that may be explained by occasional hybridization of T. tandyi with diploid species of Tompoterna at various times in sympatric populations. Interspecific diploid to tetraploid gene introgression is suspected to have also occurred in Australian and North American tetraploid species of frogs. Diploid to tetraploid introgression is facilitated through triploid hybrids that are more viable than diploid hybrids and produce unreduced triploid eggs. Key words: polyploid frogs, Tomopterna tandyi, chromosomes, gene sequences, isozymes, acoustics Il a ete documente que la speciation par le biais de la polyploidisation serait survenue independamment chez 12 familles d'amphibiens anoures. Le Tomopterna tandyi est une espece sud-africaine allotetraploide au sein de la famille des Pyxicephalidae. Les recentes revisions taxonomiques et les nouvelles descriptions d'especes au sein du genre presentent des problemes quant a l'evolution de cette espece tetraploide. Les auteurs ont examine les chromosomes, des sequences geniques mitochon-driales et nucleaires, des isoenzymes et les cris sexuels des males chez le T. tandyi et les especes diploides de Tomopterna. Les sequences mitochondriales ont confirme que l'especes diploide T. adiastola serait l'ancetre maternel et aurait donne naissance au tetraploide il y a environ 5 millions d'annees. Les sequences nucleaires et les isoenzymes ont revele une reticulation complexe du cote de l'ancetre paternel, laquelle pourrait s'expliquer par des hybridations occasionnelles entre le T. tandyi et les especes diploides de Tomopterna a diferents moments au sein de populations sympatriques. Une telle introgression genique entre diploide interspecifique et tetraploide est egalement soupconnee chez des especes tetraploides de grenouilles australiennes et nord-americaines. L'introgression diploide vers tetraploide est facilitee par des hybrides triploides qui sont plus viables que les hybrides diploides et ils produisent des ovules non-reduits triploides. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : grenouilles polyploides, Tomopterna tandyi, chromosomes, sequences geniques, isoenzymes, acoustique
Introduction African sand frogs in the genus Tomopterna are robust burrowing frogs that favour sandy habitats and are widespread in drier sub-Saharan habitats. Eighteen species are recognized (Channing and Rodel [...]