Reprodukciós plaszticitás az édesvízi betolakodókban: a spermiumok hosszú távú tárolásától a partenogenezisig

Hovatartozás Halászati és Vízvédelmi Kar, Dél-csehországi Akvakultúra és Biodiverzitás Hidrocenózis Kutatóközpont és Dél-Csehországi Egyetem Halkultúra és Hidrobiológiai Kutatóintézete, České Budějovice, Vodňany, Csehország

Miloš Buřič,
Antonín Kouba,
Pavel Kozák

Ábrák

Absztrakt

Idézet: Buřič M, Kouba A, Kozák P (2013) Reproduktív plaszticitás az édesvízi betolakodókban: a hosszú távú spermiumok tárolásától a partenogenezishez. PLoS ONE 8 (10): e77597. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077597

Szerkesztő: Peter P. Fong, Gettysburg College, Amerikai Egyesült Államok

Fogadott: 2013. július 5 .; Elfogadott: 2013 Szeptember 11; Közzétett: 2013. október 21

Finanszírozás: A tanulmányt a CENAKVA cZ.1.05/2.1.00/01.0024 számú projekt és a Cseh Tudományos Alapítvány P505/12/0545 számú projektje támogatta. A finanszírozóknak nem volt szerepük a tanulmányok tervezésében, adatgyűjtésben és elemzésben, a közzétételre vonatkozó döntésben vagy a kézirat elkészítésében.

Versenyző érdeklődési körök: A szerzők kijelentették, hogy nincsenek versengő érdekek.

Bevezetés

Az O. limosus vonatkozásában, amely 90 bevitt példányból legalább 20 európai országot gyarmatosított, nyilvánvaló szűk keresztmetszet nélküli hatás nélkül [20], meg kell vizsgálni a környezeti, viselkedési és kémiai jelek szerepét a szexuális és nemi szaporodásról való áttérésben. . A viselkedés összefüggésbe hozható elhúzódó párzási periódusukkal. Az őszi és tavaszi párzási időszak 7 és 8 hónap között tart (∼ szeptembertől áprilisig). A nőstények a spermiumokat a ventrális testüregben, a annulus ventralisban tárolják, egészen az áprilisi/májusi ívásig [21], [22], [23]. Ennek a stratégiának a hipotetikus alapja számos, három kulcsfontosságú rendelkezéssel: a) többszörös apaság, minél több társ elérése érdekében az utódok genetikai sokféleségének növelése érdekében; b) párválasztás, előnyös tulajdonságokkal rendelkező hím keresése és c) a sikeres párosítás esélyének növekedése alacsony populáció esetén. Valószínűleg csak egy sikertelen párzási idény után kerül szóba az ivartalan szaporodás [17]. Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy növelje a szaporodási mechanizmusok megértését egy fontos vízi invazív fajon, a rákcsoportok szaporodási teljesítményének különbségeinek értékelésével négy párzási rendszer alatt.

Anyagok és metódusok

A bemutatott tanulmányhoz nincs szükség külön engedélyekre a rákok mintavételéhez (befogás, manipulálás, szállítás). Az a hely, ahol a felvétel készült, egyetlen engedély nélkül sem szerepel a védett területeken. A terepi vizsgálatok nem érintettek veszélyeztetett vagy védett fajokat. A kísérleti munkában használt rákok veszélyes invazív fajok, és elfogásukhoz nem volt szükség engedélyre.

Állatok

Tüskésarcú rákokat fogtak el (n = 1157; páncél hossza, CL = 24,1 ± 7,8 mm) a Černovický-patakban (Dél-Csehország, Csehország; 49 ° 15'51 ”É, 14 ° 43'02” K) augusztusban 2007. A befogott állatokat nemek szerint szétválasztottuk, és laboratóriumi körülmények között tartottuk 30 napig. A felnőtt egyedeket (n = 596) a nők glair mirigyének fejlettsége és a hímek I gonopodák jelenléte alapján választották ki [24], [25]. Ezek közül 150 nőstényt és 75 férfit választottak véletlenszerűen a vizsgálatba.

Kísérleti körülmények

Az állatokat kör alakú tartályokban tartották, rákonként ~ 3 menedékházzal ellátva. A fényperiódus és a víz hőmérséklete természetes környezeti volt, amelyet a természetes nappali fény és az átfolyó vízellátás szolgáltatott. A kísérlet során naponta mértük az oldott oxigént (Oxi 315i, WTW GmbH, Weilheim, Németország) és a pH-t (pH 315i, WTW GmbH, Weilheim, Németország). A tartályokat rendszeresen tisztították. A rákokat fagyasztott chironomid lárvákkal, sárgarépával és halpelletekkel etették telítettségig.

Kísérleti terv

A kiválasztott rákokat véletlenszerűen öt tartályra osztották. Az átlagos páncélhossz (CL) és a súly (w) nem különbözött csoportonként (ANOVA, FCL = 0,55, PCL = 0,650, Fw = 0,68, Pw = 0,565) sem nőknél, sem férfiaknál (ANOVA, FCL = 1,27, PCL = 0,287), Fw = 1,53, Pw = 0,223) (1. táblázat). Minden tankonként három csoport, harminc nő és tizenöt férfi szabadon mozoghatott a tartályok körül, így vizuális, kémiai és tapintási érintkezés volt lehetséges, beleértve a párzási viselkedést is. A 4. csoport harminc szabadon mozgó nőstényből és tizenöt hímből állt, amelyek különálló ∼ 3 mm-es műanyag hálós ketrecekben voltak elhelyezve, körülbelül 0,3 m-rel a tartály feneke felett. Ezért lehetséges volt a nemek közötti kémiai kommunikáció, de megakadályozták a fizikai érintkezést. A fent leírt csoportok csak a hím jelenlét időtartamában különböztek az alábbiak szerint: 1. csoport - férfiak csak az őszi párzási időszakban (októbertől januárig) állnak rendelkezésre; 2. csoport - hímek csak a tavaszi párzási időszakban (januártól májusig) kaphatók; 3. csoport - nőstények és hímek együtt maradnak a párzási időszak alatt (októbertől májusig); és 4. csoport - a nemek fizikai érintkezése nélkül (1. táblázat).

Amikor az ívás minden csoportban befejeződött, a hímeket eltávolítottuk, és a nőstényeket külön tartottuk, amíg a kikelt fiatalkorúak elérték a második fejlődési stádiumot [21]. Az inkubáció során a tojáskapcsolókat hetente megvizsgálták a tojásveszteség felmérése érdekében. A fiatalkorúakat eltávolítottuk a sikeresen szaporodó nőstényekből és megszámoltuk. A nőstények és utódaik (véletlenszerűen kiválasztott 40 minta mindegyik nőstényből) hét mikroszatellit lókuszát elemeztük a 4. csoportból Buřič et al. [17] és Hulák et al. [26], a nem párosodott nőknél az ivartalan szaporodás megerősítésére. Ezenkívül a „párosodott” csoportból származó nőstényeket és utódaikat ugyanúgy elemezték, hogy megerősítsék az apai allélokat és ezáltal a nemi szaporodást.

Adatelemzés

Az adatokat a Statistica 9.0 (StatSoft, Inc.) alkalmazásával elemeztük. Valamennyi értéket megvizsgáltuk normális eloszlás (Kolmogorov-Smirnov-teszt) és homoscedaticitás (Levene-teszt) szempontjából. Tukey post hoc tesztjével az egyirányú ANOVA-t alkalmazták a rákok méretének, súlyának és termékenységének összehasonlítására a 2. fejlődési szakaszban. A khi-négyzet próbát használták a rákpusztulás, a tojásveszteség, az ívás és a keltetési siker összehasonlítására. A nullhipotézist elutasítottuk α = 0,05-nél. Az adatokat átlag ± szórásként adjuk meg.

Eredmények

A tüskés-rákos nőstények legkisebb mortalitását a 4. csoportban figyeltük meg (Chi-négyzet = 11,39, P = 0,010). A nők mortalitása az 1., 2. és 3. csoportban abban az időszakban következett be, amikor a hím nőstényeket betöltötték. A nőstények minden kísérleti csoportban eredményesen termeltek petéket (2. táblázat), a kísérleti csoportok közötti különbségek nélkül (Chi-négyzet = 0,36, P = 0,948). Az ívás május 15. és 27. között zajlott. Számos nősténynél - főleg a 3. és a 4. csoportban - az inkubáció során jelentős, a teljes tojásveszteség is bekövetkezett (2. táblázat, Chi-négyzet = 30,46, P −5). Az életképes utódok kikelését minden csoportban megfigyelték, szignifikáns különbségek nélkül a csoportok között (Chi-négyzet = 1,33, P = 0,721), és június 10. és 17. között zajlott. A nőstény fiatalkorúak száma a második fejlődési szakaszban, közvetlenül a az anyát elhagyva minden csoportban magas volt (2. táblázat). A nem párosodott 4. csoportban az utódok száma szignifikánsan alacsonyabb volt (több mint 40% -kal kevesebb), mint a másik négy csoportban (ANOVA, F = 5,45, P = 0,002), amelyek nem különböztek egymástól. Hét mikroszatellit lókusz elemzése kimutatta, hogy a 4. csoportba tartozó nőstények genetikailag homogén utódokat hoztak létre, amelyek azonosak az anyával [17] (3. táblázat). Párosított csoportokban apai allélokat találtak, amelyek szexuális szaporodásra utalnak (4. táblázat).