Присъединителен факултет по риболов и защита на водите, Южнобохемски изследователски център по аквакултури и биоразнообразие на хидроценозите и Изследователски институт по рибна култура и хидробиология, Университет на Южна Бохемия в Ческе Будейовице, Водняни, Чехия

съхранение

Присъединителен факултет по риболов и защита на водите, Южночешки изследователски център по аквакултури и биоразнообразие на хидроценозите и Изследователски институт по рибна култура и хидробиология, Университет на Южна Бохемия в Ческе Будейовице, Водняни, Чехия

Присъединителен факултет по риболов и защита на водите, Южночешки изследователски център по аквакултури и биоразнообразие на хидроценозите и Изследователски институт по рибна култура и хидробиология, Университет на Южна Бохемия в Ческе Будейовице, Водняни, Чехия

  • Милош Буржич,
  • Антонин Куба,
  • Павел Козак

Фигури

Резюме

Цитат: Buřič M, Kouba A, Kozák P (2013) Репродуктивна пластичност при сладководни нашественици: от дългосрочно съхранение на сперма до партеногенеза. PLoS ONE 8 (10): e77597. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077597

Редактор: Питър П. Фонг, колеж Гетисбърг, Съединени американски щати

Получено: 5 юли 2013 г .; Прието: 11 септември 2013 г .; Публикувано: 21 октомври 2013 г.

Финансиране: Проучването е подкрепено от проекта CENAKVA № cZ.1.05/2.1.00/01.0024 и от проект на Чешката научна фондация № P505/12/0545. Финансистите не са играли роля в дизайна на проучването, събирането и анализа на данни, решението за публикуване или подготовката на ръкописа.

Конкуриращи се интереси: Авторите са декларирали, че не съществуват конкуриращи се интереси.

Въведение

По отношение на O. limosus, който колонизира най-малко 20 европейски държави от 90 въведени екземпляра, без очевиден ефект на затруднение [20], ролята на екологичните, поведенчески и химически сигнали при преминаването от полово към безполово размножаване трябва да бъде проучена . Поведението може да бъде свързано с продължителния им период на чифтосване. Есенните и пролетните сезони на чифтосване се простират от 7 до 8 месеца (∼ от септември до април). Женските съхраняват сперматозоиди във вентрална телесна кухина, annulus ventralis, до хвърлянето на хайвера през април/май [21], [22], [23]. Хипотетичната основа за тази стратегия са многобройни, с три ключови разпоредби: а) многобройно бащинство, за да се постигне възможно най-много партньори, за да се увеличи генетичното разнообразие на потомството; б) избор на партньор, търсене на мъж с предпочитани черти и в) увеличаване на шансовете за успешно чифтосване в ниска популация. Вероятно само след неуспешен период на чифтосване, безполовото размножаване влиза в игра [17]. Целта на това проучване беше да се подобри разбирането на репродуктивните механизми при важен инвазивен воден вид чрез оценка на разликите в репродуктивната продукция сред групите раци при четири режима на чифтосване.

Материали и методи

Не са необходими специфични разрешения за вземане на проби от раци (улавяне, манипулация, транспорт) за представеното проучване. Местността, където е извършено залавянето, не е включена в нито една защитена зона с изискване на разрешение. Теренните проучвания не включват застрашени или защитени видове. Раците, използвани в експериментална работа, са опасни инвазивни видове и не е било необходимо разрешение за тяхното залавяне.

Животни

Раците с бодливи бузи са уловени (n = 1157; дължина на панцира, CL = 24,1 ± 7,8 mm) в поток Черновицки (Южна Бохемия, Чехия; 49 ° 15'51 ”N, 14 ° 43'02” E) през август 2007. Уловените животни бяха разделени според пола и държани в лабораторни условия в продължение на 30 дни аклиматизация. Възрастни индивиди (n = 596) са избрани според развитието на жлезите при жените и присъствието на гоноподи от I форма при мъжете [24], [25]. От тях 150 жени и 75 мъже бяха избрани на случаен принцип за проучването.

Експериментални условия

Животните се държат в кръгли резервоари, снабдени с ∼ 3 укрития на раци. Фотопериодът и температурата на водата бяха естествени в околната среда, осигурени от естествената дневна светлина и поточното водоснабдяване. По време на експеримента ежедневно се измерват разтвореният кислород (Oxi 315i, WTW GmbH, Weilheim, Германия) и рН (pH 315i, WTW GmbH, Weilheim, Германия). Резервоарите се почистваха редовно. Раците са хранени със замразени ларви на хирономиди, моркови и рибни гранули до насищане.

Експериментален дизайн

Избраните раци бяха разделени на случаен принцип в пет резервоара. Средната дължина на панцира (CL) и теглото (w) не се различават между групите (ANOVA, FCL = 0,55, PCL = 0,650, Fw = 0,68, Pw = 0,565) нито за жени, нито за мъже (ANOVA, FCL = 1,27, PCL = 0,287, Fw = 1,53, Pw = 0,223) (Таблица 1). На три групи, тридесет жени и петнадесет мъже на всеки резервоар, беше позволено да се движат свободно около резервоарите, така че да е възможен визуален, химичен и тактилен контакт, включително поведение при чифтосване. Група 4 се състоеше от тридесет свободно отглеждани женски и петнадесет мъжки, поставени в отделни клетки от plastic 3 mm пластмасова мрежа, окачена на около 0,3 m над дъното на резервоара. Следователно химическата комуникация между половете е възможна, но физическият контакт е предотвратен. Описаните по-горе групи се различават само по продължителността на мъжкото присъствие, както следва: Група 1 - мъжете, достъпни само през есенния брачен сезон (от октомври до януари); Група 2 - мъжките на разположение само през пролетния брачен сезон (от януари до май); Групи 3 - женски и мъжки, поддържани заедно през целия период на чифтосване (от октомври до май); и група 4 - без физически контакт на половете (Таблица 1).

Когато хвърлянето на хайвера приключи във всички групи, мъжете бяха отстранени и жените бяха държани отделно, докато излюпените младежи достигнат 2-ри етап на развитие [21]. По време на инкубацията, яйцеклетките се изследват ежеседмично, за да се оцени загубата на яйца. Непълнолетните бяха отстранени от успешно размножаващите се женски и преброени. Анализирани са седем микросателитни локуса на женските и техните потомци (произволно избрани 40 екземпляра от всяка женска) от група 4, според Buřič et al. [17] и Hulák et al. [26], за да потвърди безполовото размножаване при неспорвани жени. В допълнение, женските и техните потомци от „сдвоени“ групи бяха анализирани по същия начин, за да потвърдят бащините алели и по този начин сексуалното размножаване.

Анализ на данни

Данните бяха анализирани със Statistica 9.0 (StatSoft, Inc.). Всички стойности бяха изследвани за нормално разпределение (тест на Kolmogorov-Smirnov) и хомосцедичност (тест на Levene). Единственият начин ANOVA с post hoc теста на Tukey е използван за сравняване на размера, теглото и плодовитостта на раците на 2-ри етап на развитие. Тестът хи-квадрат е използван за сравняване на смъртността от раци, загубата на яйца, хвърлянето на хайвера и успеха на излюпването. Нулевата хипотеза беше отхвърлена при α = 0,05. Данните са представени като средни стойности ± стандартно отклонение.

Резултати

Най-ниската смъртност на женските раци с бодливи бузи се наблюдава в група 4 (Chi-square = 11,39, P = 0,010). Смъртността на жените в групи 1, 2 и 3 е настъпила през периода, когато мъжете са били снабдени с жени. Жените във всички експериментални групи са произвели успешно яйца (Таблица 2) без разлики между експерименталните групи (Chi-квадрат = 0,36, P = 0,948). Хвърлянето на хайвера се състоя от 15 до 27 май. Значителни, включително общи загуби на яйца, настъпиха по време на инкубацията за няколко женски, главно в групи 3 и 4 (Таблица 2, Chi-square = 30,46, P −5). Излюпването на жизнеспособно потомство се наблюдава във всички групи, без значителни разлики между групите (Chi-square = 1,33, P = 0,721) и се провежда между 10 и 17 юни. Броят на непълнолетните на една женска на 2-ри етап от развитието, непосредствено преди напускането на майката, беше високо във всички групи (Таблица 2). Броят на потомството в несъчетаната група 4 е значително по-нисък (с повече от 40% по-малко), отколкото в останалите четири групи (ANOVA, F = 5.45, P = 0.002), които не се различават помежду си. Анализът на седем микросателитни локуса показа, че женските от група 4 произвеждат генетично хомогенно потомство, идентично на майката [17] (Таблица 3). При сдвоени групи са открити алеи по бащина линия, което предполага сексуално размножаване (Таблица 4).