Az étrend minősége meghatározza az interspecifikus parazita kölcsönhatásokat a fogadó populációkban

Benjamin Lange

1 laboratóriumi vízi biológia, tudomány és technológia - Kulak, KU Leuven, Kortrijk, 8500, Belgium

Max Reuter

2 Genetikai, evolúciós és környezetvédelmi tanszék, University College London, London, WC1E 6BT, Egyesült Királyság

Dieter Ebert

3 Állattani Intézet, Bázeli Egyetem, Bázel, CH-4051, Svájc

Koenraad Muylaert

1 laboratóriumi vízi biológia, tudomány és technológia - Kulak, KU Leuven, Kortrijk, 8500, Belgium

Ellen Decaestecker

1 laboratóriumi vízi biológia, tudomány és technológia - Kulak, KU Leuven, Kortrijk, 8500, Belgium

Társított adatok

Az eredeti kísérleti adatokat a Dryad tárolja.

Absztrakt

Bevezetés

A paraziták kulcsfontosságú szerepet töltenek be fogyasztóként a környezetünkben (Dobson és mtsai. 2008), például az élelmiszerhálózatokban (Lafferty és mtsai. 2006) és a fajok inváziói során (Johnson és Thieltges 2010; Dunn és mtsai. 2012). Közösségük és jelentőségük az ökoszisztémák iránt egyre nagyobb figyelmet kap (Hudson et al. 2006; Holdo et al. 2009; Sato et al. 2012). Gyakran megfigyelhető, hogy a gazdákat több parazitafaj fertőzte meg (Ebert 2005; Poulin 2007; Schmid-Hempel 2011). Az ugyanazt a gazdaszervezetet egyidejűleg megfertőző multispecifikus fertőzések függetlenek lehetnek, de a paraziták szinergikus vagy antagonista módon is kölcsönhatásba léphetnek, módosítva egymás gazdaszervezetre gyakorolt hatását (Hughes és Boomsma 2004; Pedersen és Fenton 2007; Graham 2008; Thumbi et al. 2013). Az egyes gazdaszervezeteken belüli kölcsönhatások mellett szinergikus és antagonista parazita kölcsönhatások is megfigyelhetők a gazda populációkban (Dobson 1985; Lello és mtsai 2004; Bell és mtsai 2006; Graham 2008; Telfer és mtsai 2008, 2010; Mideo 2009).

Anyagok és metódusok

Gazdaparazita rendszer

Az ételminőség parazita kölcsönhatásokra gyakorolt hatásainak vizsgálatához a D. magna STRAUSS vízibolhat és két (endo-) parazitáját használtuk. Egy nőstény Daphnia monoklonális utódait használtuk a kísérletek során. A nőstényt egy belga tóból gyűjtötték össze (a parti övezetben, 51 ° 21′25 ″ É, 3 ° 20′34 ″ K) 2010 májusában. Két Daphnia-parazitát izoláltak ugyanabból a tóból: Fehér bakteriális betegség (WBD ), más néven fehér zsírsejt-betegség, erősen virulens, vízszintesen átterjedő parazita, amely befogadja gazdája zsírszövetét (Ebert 2005; Coopman et al. 2014). A korai fertőzés során a parazita szakaszai szabad szemmel még nem láthatók. Néhány nap elteltével a gazdaszervezet zsírsejtjeinek fehéres-zöld fénye kezdődik, és a fertőzés jól látható. Korábbi vizsgálatokban a fertőzött állatok a fertőzés utáni 3 héten belül elhullottak (Ebert és mtsai 2000; Van De Bund és Van Donk 2002; Decaestecker és mtsai 2003). A második itt használt parazita az egysejtű bélparazita (UGP), amelyet korábban már Decroestecker et al. (2003, 2005). Ez egy vízszintesen átterjedő mikrosporid parazita, amely elsősorban a gazda bél végén található meg, és alacsony virulencia, a paraziták által kiváltott mortalitás nagyon kicsi növekedése jellemzi (Refardt és Ebert 2012).

A tenyésztés körülményei

Kísérleteinkhez koleszterin- és PUFA-hozzáférhetőségben eltérő élelmiszer-kezelést választottak. A Scenedesmus obliquus (SAG 276-3a; algakultúra-gyűjtemény, németországi Göttingeni Egyetem), Chlamydomonas reinhardtii (SAG 77.81) és Cryptomonas sp. (SAG 26.80) módosított WC-táptalajban növesztettük vitaminokkal 20 ± 1 ° C-on (Guillard 1975). Különösen a PUFA-k tekintetében a S. obliquust és a C. reinhardtiit alacsony élelmiszer-minőségnek nevezik, míg a Cryptomonas sp. magas élelmiszer-minőségnek tekintik (Weers és Gulati 1997; Martin-Creuzburg és Von Elert 2009; Basen és mtsai 2011). Minden kísérlet előtt az állatokat S. obliquus zöldalgával etették több hónapig, hogy az összes gazdapopuláció standardizálják az étkezési körülményeket (Taipale et al. 2011). A kísérletekhez Bird et al. (2011) úgy, hogy az étkezések között nincs mennyiségi, hanem csak minőségi különbség. A kísérleteket állandó világos/sötét ciklus alatt (16: 8 óra) végeztük 20 ± 1 ° C hőmérsékleten. Az ADaM mesterséges Daphnia táptalajt (amelyet az ajánlott SeO2-koncentráció mindössze 5% -ának felhasználásával módosítottunk) minden tenyészethez használtunk (Klüttgen és mtsai 1994).

Kísérleti elrendezés

Adatelemzés

E tanulmány parazita fitnesz részében elsősorban az együttfertőzés és az ételminőség hatásai voltak érdekeltek. A parazita fitneszre vonatkozó kísérleti adatainkat varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük. A teljes modell a következő fő magyarázó változókat tartalmazta: (1) a „gazda testméretének” állandó hatása (folyamatos), (2) „élelmiszer” (névleges) minősége vagy (3) „WBD” fertőzés (névleges: egyenként fertőzött populáció) WBD-vel és UGP-vel társfertőzött populációval szemben), és ezeknek a magyarázó változóknak a kölcsönhatása. A válaszváltozó az UGP spóraklaszterek átlagos száma volt minden fogadó populációra. Követtük a jelentéktelen kifejezések visszafelé történő eltávolítását, és így eltávolítottuk a gazda testmérete és az étel, valamint a gazda testmérete és a WBD közötti kölcsönhatásokat.

E vizsgálat gazdapopulációs részében a nyolc-tíz hét átlagos gazdasűrűségét (egyensúlyi sűrűség) alkalmazták az elemzéshez. Ebből a célból a felnőttek, a fiatalkorúak vagy mindkettő populáció-sűrűségének számtani átlagát összehasonlították a fertőzött populációk átlagos populáció-sűrűségével ugyanazon élelmiszer- és parazitakezelési kombinációban, Wilcoxon kétmintás teszttel. Mivel a WBD 10 hetes kezelése után több populáció is kihalt, a Wilcoxon kétmintás tesztje helyett chi-square tesztet alkalmaztak a gazda kipusztulásához, összehasonlítva a parazitákat a fertőzöttekkel. A statisztikai szignifikanciát általában az α 1-nél fogadták el; 1. ábra ). Az UGP-klaszterek átlagos száma magasabb volt az egy-UGP-vel fertőzött populációk házigazdáiban, mint a társfertőzött populációk házigazdáiban az alacsony élelmiszerminőségű kezelés során (egyszeri fertőzöttek: 66,38 ± 13,42 (átlag ± SD); társfertőzöttek: 26,11 ± 13,65; Welch-teszt, t16,00 = 6,31, P 2). A magasabb élelmiszerminőség magasabb gazdaegyensúlyi népsűrűséghez vezetett (2. ábra). Az UGP-vel fertőzött populációk egyensúlyi sűrűsége nem különbözött a kontroll populációk sűrűségétől (sem magas, sem alacsony élelmiszerminőségű kezelésnél). Az UGP-fertőzött populációk korstruktúrája azonban szignifikánsan több fiatalkorúat mutatott, mint a kontroll populációk magas, de nem az alacsony élelmiszerminőség mellett (2. táblázat). A Daphnia egyensúlyi sűrűsége az együttfertőzött és a WBD-vel fertőzött populációkban a fele volt az UGP-vel fertőzött populációk sűrűségének a magas élelmiszerminőségű kezelés alatt (2. ábra). A társfertőzött populációk egyensúlyi sűrűsége szignifikánsan magasabb volt, mint alacsonyan a WBD-vel fertőzött populációké (társfertőzött: 12,93 ± 0,18; WBD-fertőzött: 0,27 ± 0,18; Welch-teszt, t9,09 = 4,84, P 2).

2. táblázat

A populációs kísérlet eredményeinek összefoglalása két különböző élelmiszerminőségi és két parazitafaji kezeléssel. Megjelennek a fertőzött gazdapopulációk relatív sűrűsége statisztikailag összehasonlítva a nem fertőzött populációkkal ugyanazon élelmiszer- és parazitakezelési kombinációban.