Репродуктивна пластичність у прісноводних загарбниках: від тривалого зберігання сперми до партеногенезу

Філіальний факультет рибного господарства та захисту вод, Південночеський дослідницький центр аквакультури та біорізноманіття гідроценозів та Науково-дослідний інститут культури та гідробіології риб Південночеського університету в Чеських Будейовицях, Водяни, Чеська Республіка

Мілош Буржич,
Антонін Куба,
Павло Козак

Цифри

Анотація

Цитування: Buřič M, Kouba A, Kozák P (2013) Репродуктивна пластичність у прісноводних загарбниках: від тривалого зберігання сперми до партеногенезу. PLoS ONE 8 (10): e77597. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077597

Редактор: Пітер П. Фонг, коледж Геттісберг, Сполучені Штати Америки

Отримано: 5 липня 2013 р .; Прийнято: 11 вересня 2013 р .; Опубліковано: 21 жовтня 2013 р

Фінансування: Дослідження було підтримано проектом CENAKVA № cZ.1.05/2.1.00/01.0024 та проектом Чеського наукового фонду № P505/12/0545. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.

Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.

Вступ

Щодо О. limosus, який колонізував щонайменше 20 європейських країн із 90 інтродукованих зразків, без явного ефекту вузького місця [20], роль екологічних, поведінкових та хімічних ознак у переході від статевого до безстатевого розмноження потрібно дослідити . Поведінка може бути пов'язана з тривалим періодом спарювання. Осінній та весняний сезони спаровування тривають від 7 до 8 місяців (∼ з вересня по квітень). Самки зберігають сперму в порожнині черевного відділу тіла, кільцевому трубі, до нересту в квітні/травні [21], [22], [23]. Гіпотетична основа цієї стратегії - численні, з трьома ключовими положеннями: а) багатозначне батьківство, щоб досягти якомога більшої кількості подружніх партнерів для збільшення генетичного різноманіття потомства; b) вибір партнера, пошук самця з кращими ознаками та c) збільшення шансів на успішне спаровування в низькій популяції. Можливо, лише після невдалого шлюбного сезону в гру вступає безстатеве розмноження [17]. Метою цього дослідження було покращення розуміння репродуктивних механізмів у важливих водних інвазивних видів шляхом оцінки відмінностей у репродуктивному виробі серед груп раків за чотирьох режимів спаровування.

Матеріали та методи

Спеціальні дозволи не вимагали для відбору проб раків (вилов, маніпуляція, транспорт) для представленого дослідження. Місцевість, де було здійснено захоплення, не входить до жодної заповідної зони з вимогою будь-якого дозволу. Польові дослідження не стосувались зникаючих або охоронюваних видів. Раки, що використовуються в експериментальних роботах, є небезпечними інвазивними видами, і для їх вилову не було необхідного дозволу.

Тварини

Козелоподібні раки були виловлені (n = 1157; довжина панцира, CL = 24,1 ± 7,8 мм) у Черновицькому потоці (Південна Чехія, Чеська Республіка; 49 ° 15'51 ”пн.ш., 14 ° 43'02” сх. Д.) У серпні 2007. Половлених тварин розділяли за статтю та утримували в лабораторних умовах протягом 30 днів. Дорослих особин (n = 596) відбирали відповідно до розвитку залозових залоз у самок та наявності гоноподів I форми у чоловіків [24], [25]. З них 150 жінок та 75 чоловіків були випадковим чином відібрані для дослідження.

Умови експерименту

Тварин утримували в круглих резервуарах, що забезпечували ∼ 3 укриття на одного рака. Фотоперіод і температура води були природними для навколишнього середовища, забезпечувалися природним денним світлом і проточною водою. Під час експерименту щодня вимірювали розчинений кисень (Oxi 315i, WTW GmbH, Weilheim, Німеччина) та pH (pH 315i, WTW GmbH, Weilheim, Німеччина). Резервуари регулярно прибирали. Раків годували замороженими личинками хірономідів, морквою та рибними гранулами до насичення.

Експериментальний дизайн

Відібрані раки були випадковим чином розділені на п'ять резервуарів. Середня довжина панциру (CL) і вага (w) не відрізнялися між групами (ANOVA, FCL = 0,55, PCL = 0,650, Fw = 0,68, Pw = 0,565) ні для жінок, ні для чоловіків (ANOVA, FCL = 1,27, PCL = 0,287, Fw = 1,53, Pw = 0,223) (табл. 1). Три групи, по тридцять самок і п'ятнадцять чоловіків на кожен танк, мали можливість вільно пересуватися по цистернах, щоб був можливий візуальний, хімічний та тактильний контакт, включаючи парувальну поведінку. Група 4 складалася з тридцяти самок вільного вигулу та п'ятнадцяти самців, розміщених в окремих клітках із пластикової сітки розміром 3 мм, підвішеної приблизно на 0,3 м над дном резервуара. Тому хімічне спілкування між статями було можливим, але фізичний контакт запобігли. Описані вище групи відрізнялися лише тривалістю присутності чоловіків наступним чином: Група 1 - самці, доступні лише під час осіннього шлюбного сезону (з жовтня по січень); Група 2 - самці, доступні лише під час весняного шлюбного сезону (з січня по травень); 3 групи - самки та самці, що утримуються разом протягом усього шлюбного сезону (з жовтня по травень); та група 4 - без фізичного контакту статей (табл. 1).

Коли нерест був завершений у всіх групах, самців вилучали, а самок утримували окремо, поки вилупилися неповнолітні не досягли 2-ї стадії розвитку [21]. Під час інкубації кладки яєць досліджували щотижня, щоб оцінити втрату яєць. Неповнолітніх вилучали з самок, що успішно розмножуються, і підраховували. За даними Buřič та співавт., Було проаналізовано сім мікросателітних локусів самок та їхніх нащадків (випадковим чином відібрано 40 зразків від кожної самки) з групи 4. [17] та Hulák та співавт. [26], щоб підтвердити безстатеве розмноження у неспарених самок. Крім того, самки та їхні нащадки з “спарованих” груп аналізувались однаково для підтвердження батьківських алелей і, отже, статевого розмноження.

Аналіз даних

Дані аналізували за допомогою Statistica 9.0 (StatSoft, Inc.). Всі значення досліджували на нормальний розподіл (тест Колмогорова-Смірнова) та гомосцедичність (тест Левена). Одним із способів ANOVA з пост-хок-тестом Тукі був використаний для порівняння розмірів, ваги та плодовитості раків на 2-й стадії розвитку. Тест хі-квадрат використовували для порівняння смертності раків, втрати яєць, нересту та успішності виведення. Нульова гіпотеза була відхилена при α = 0,05. Дані представлені як середнє значення ± стандартне відхилення.

Результати

Найнижча смертність самок раків-колючих щік спостерігалась у групі 4 (Квадрат = 11,39, Р = 0,010). Смертність жінок у групах 1, 2 та 3 настала в той період, коли чоловіки були укомплектовані самками. Самки у всіх експериментальних групах успішно виробляли яйця (табл. 2) без різниці між експериментальними групами (Хі-квадрат = 0,36, Р = 0,948). Нерест відбувся з 15 по 27 травня. Значні, включаючи загальну втрату яєць, сталися під час інкубації кількох самок, переважно в групах 3 та 4 (Таблиця 2, Квадрат = 30,46, Р −5). Висиджування життєздатного потомства спостерігалося у всіх групах без суттєвих відмінностей між групами (Квадрат = 1,33, Р = 0,721) і проходило з 10 по 17 червня. залишивши матір, був високим у всіх групах (табл. 2). Кількість нащадків у несполученій групі 4 була значно нижчою (більш ніж на 40% менше), ніж в інших чотирьох групах (ANOVA, F = 5,45, P = 0,002), які не відрізнялися одна від одної. Аналіз семи мікросателітних локусів показав, що самки з групи 4 давали генетично однорідне потомство, ідентичне матері [17] (табл. 3). У спарованих групах були виявлені батьківські алелі, що передбачає статеве розмноження (табл. 4).