Anbau des Marine Pelagischen Tunikas Dolioletta gegenbauri (Uljanin 1884) für experimentelle Studien

Zooplankton ist die größte tierische Biomasse im Ozean, sind Schlüsselkomponenten in marinen Nahrungsbahnen und spielen eine wichtige Rolle in den biogeochemischen Zyklen der Ozeane^1,2. Zooplankton, obwohl aus einer großen Vielfalt von Organismen besteht, kann grob in zwei Kategorien unterschieden werden: gelatinös und nicht-gelatinelatinus mit wenigen Zwischentaxa^3,4. Im Vergleich zum nicht-gelatinösen Zooplankton ist das gelatinöse Zooplankton aufgrund seiner komplexen Lebensgeschichten⁵besonders schwer zu untersuchen und ihre empfindlichen Gewebe werden beim Erfassen und Handling leicht beschädigt. Gelatinezooplankton-Arten sind daher notorisch schwer zu kulturierieren im Labor und im Allgemeinen weniger untersucht im Vergleich zu nicht-gelatinösen Arten⁶.

Unter den gelatinösen Zooplanktongruppen sind die Thaliaceans eine reichliche und ökologische Bedeutung im Weltmeer. Thaliaceans sind eine Klasse von pelagischen Tunikaten, die die Ordnungen Salpida, Pyrosomida und Doliolida⁷enthalten. Doliolida, kollektiv als Doliolide bezeichnet, sind kleine fassförmige freischwimmende pelagische Organismen, die in produktiven neritischen Regionen subtropischer Ozeane hohe Mengen erreichen können. Doliolids gehören zu den am häufigsten vorkommenden aller Zooplanktongruppen^4,8. Als Suspensionszubringer sammeln Doliolids Lebensmittelpartikel aus der Wassersäule, indem sie Filterströme erzeugen und auf Schleimnetzen erfassen⁹. Taxonomisch werden Doliolide in das Phylum Urochordata¹⁰eingestuft. Die Thaliazer sind neben ihrer ökologischen Bedeutung als Schlüsselkomponenten mariner pelagischer Systeme von Bedeutung für das Verständnis der Ursprünge der kolonialen Lebensgeschichte^10,11 und der Evolution. der Akkorddaten^{5,7,10,12,13,14}.

Die Lebensgeschichte der Dolioliden ist komplex und trägt dazu bei, dass es schwierig ist, sie durch ihren Lebenszyklus zu kultivieren und zu erhalten. Einen Überblick über den dolioliden Lebenszyklus und die Anatomie finden Sie in Godeaux et al.¹⁵. Der doliolidische Lebenszyklus, der einen obligatorischen Wechsel zwischen sexuellen und asexuellen lebensgeschichtlichen Stadien beinhaltet, ist in Abbildung 1dargestellt. Eier und Spermien werden von den hermaphroditischen Gonozooiden, dem einzigen einsamen Stadium des Lebenszyklus, produziert. Gonozooiden geben Spermien in die Wassersäule frei und Eier werden intern befruchtet und freigesetzt, um sich zu Larven zu entwickeln. Larven schlüpfen und metamorphosen zu Oozooiden, die 1-2 mm erreichen können. Unter der Voraussetzung, dass die bedingungenund die Ernährung förderlich sind, werden Oozooide innerhalb von 1-2 Tagen bei 20 °C zu frühen Krankenschwestern und initiieren die kolonialen Stadien des Lebenszyklus. Oozooiden produzieren asexuell Knospen auf ihrem ventralen Stolon. Diese Knospen verlassen den Stolon und wandern zum dorsalen Cadophor, wo sie sich in drei gepaarten Reihen aneinanderreihen. Die zentralen Doppelreihen werden zu Phorozooiden und die äußeren zwei Doppelreihen zu Trophozooiden. Letztere versorgen sowohl die Krankenschwester als auch die Phorozooiden mit Nahrung^16,17. Die Trophozooide versorgen die Krankenschwester mit Nahrung, da sie alle inneren Organe verliert. Mit zunehmender Fülle von Trophozooiden kann die Größe der Krankenschwester im Labor 15 mm erreichen. Während die Phorozooide wachsen, schlucken sie zunehmend planktonische Beute und erreichen eine Größe von 1,5 mm, bevor sie als Individuen¹⁷freigelassen werden. Eine einzige Krankenschwester kann > 100 Phorozooide während ihrer Lebensdauer¹⁸freisetzen. Nachdem die Phorozoiden aus dem Cadophor befreit wurden, wachsen sie weiter und sind die zweite koloniale Phase des Lebenszyklus. Sobald sie 5 mm groß sind, entwickelt jeder Phorozooid einen Haufen Gonozooide auf seinem ventralen Pedunkel. Diese Gonozooide können Partikel aufnehmen, wenn sie eine Länge von 1 mm erreichen. Nachdem die Gonozooiden 2 bis 3 mm groß sind, werden sie aus dem Phorozooid befreit und werden zum einzigen Einzelstadium des Lebenszyklus. Sobald sie 6 mm groß werden, werden Gonozooide geschlechtsreif¹⁷. Gonozooide können 9 mm oder mehr länge werden. Gonozooide sind hermaphroditisch, Spermien werden zeitweise freigesetzt, während die Befruchtung der Eier intern erfolgt^16,17. Wenn der Gonozooid 6 mm groß ist, gibt er bis zu 6 befruchtete Eier frei. Erfolgreiche Kultivierung erfordert die Unterstützung der spezifischen Bedürfnisse jeder dieser einzigartigen Lebensgeschichte-Stadien.

Aufgrund der ökologischen und evolutionären Bedeutung der Thaliaceaner, einschließlich der Dolioliden, sind die Kultivierungsmethoden erforderlich, um das Verständnis der einzigartigen Biologie, Physiologie, Ökologie und Evolutionsgeschichte dieses Organismus zu fördern¹⁹ . Doliolids haben als experimentelle Modellorganismen in der Entwicklungsbiologie und der funktionellen Genomik erhebliche Versprechen, weil sie transparent sind und wahrscheinlich die Genome^20,21gestrafft haben. Der Mangel an zuverlässigen Anbaumethoden behindert jedoch deren Nutzen als Labormodelle. Obwohl eine Handvoll Laboratorien Ergebnisse veröffentlicht haben, die auf kultivierten Dolioliden basieren, wurden zu unserem Wissen Anbauansätze und detaillierte Protokolle bisher nicht veröffentlicht. Basierend auf jahrelanger Erfahrung und Versuchs- und Fehlerkultivierungsversuchen bestand der Zweck dieser Studie darin, Erfahrungen zu überprüfen und Protokolle für die Sammlung und Kultivierung von Dolioliliden, insbesondere der Art Dolioletta gegenbauri,auszutauschen.