淡水イガイの保全は、生殖パターンと種のプロセスを監視に依存しています。本研究では、ギルの内容をサンプリングし、幼虫の発達を特徴付け、収集されたデータのデジタルリポジトリを提供するための非致命的なプロトコルを標準化する。このプロトコルデータベースパッケージは、イガイの研究者が侵略種を回収する上で重要なツールとなります。
絶滅危惧種の時期、発達、生殖パターンを積極的に監視することは、集団回復を管理する上で重要です。淡水イガイは、世界で最も侵略された生物の一つですが、初期の幼虫(陰鬱な)発達と陰気な期間に関する情報は、多くの種のためにまだ欠けています。これまでの研究では、雌のイガイが宿主の魚を寄生する準備ができている複雑な生命史段階に焦点を当ててきたが、幼虫の発達の時期と時期に焦点を当てた研究はほとんどない。ここで説明するプロトコルは、研究者が非致死的に雌のイガイの重力の状態を評価することを可能にします。この研究の結果は、この方法は、サンプリングが行われた後に重力を維持したり、再びグラビディになる女性のムール貝の能力に影響を与えないことを示しています。この方法の利点は、連邦の脅威または絶滅危惧種や高い保全懸念の他の集団にその使用を許可することができます。このプロトコルは、保存または生きている個体の両方での使用に適応することができ、様々なイガイ種で試験された。提供されるデータベースは、生殖習慣のタイミングに関する幅広い情報のリポジトリであり、将来の淡水ムール貝の研究、保全、および回復の取り組みを容易にします。
淡水システムにおける人口の持続性は、繁殖と募集の成功に依存する。寄生生物の場合、ライフサイクルの複雑さ(例えば、幼虫の発達と宿主のアトラクション戦略の段階)を特定することは、生物の生殖習慣と募集に影響を与える重要なプロセスに関する洞察を与えることができます。このような情報は、種が侵略され、残りの集団を維持するために成功した募集が必要な場合、または回復が絶滅した集団を再確立するために捕虜の伝播を使用する必要がある場合に重要になります。
淡水イガイ(ビバルビア:ユニオンダ)は、世界中の生物の中で最も侵略されたグループの一つと考えられており、種特異的な生殖習慣のコンパイルは、研究の努力に役立つ可能性があります1,2,3、4、5.現在、800種以上が世界中に分布しており、淡水イガイは北米と南米、東南アジアで多様性のホットスポットを持っていますが、多くの種2では本質的な生命史情報は不明です。5,6,7.この順序内の家族は、宿主7、8への愛着の間に自由に生きている少年に完全な変身を完全に寄生幼虫期を有することを特徴とする。このユニークな生命史の段階は、現在危機にある淡水システムの生物多様性に貢献しています9.高レベルの侵略は、水路の汚染、生息地の改変と破壊、宿主魚の豊富さと多様性の減少、および侵略種1の導入を含む多くの人為的脅威に起因する可能性があります。 10.ベンチックフィルターフィーダーとして、ムール貝は基板に浸透し、流域11に流出する汚染物質や汚染物質の影響を受けやすい。ムール貝種の回収は、炭素隔離、食料源、フィルター供給による水質浄化など、多種多様な生態系サービスを提供する上で適切である11。さらに、イガイは生態系の健全性を示し、生物多様性を促進し、生態系の回復力を高める12が見出されている。
多くの淡水イガイ研究は、種の状態評価と管理戦略をより良く知らせるために、早期の生活の歴史要件を調査することに焦点を当てています。この研究に関連する淡水ムール貝の家族(例えば、ヒリダイ、マルガリチリデリダ、ユニオンダイ)は、メスが幼虫(グロチディア)を彼らの群れエラ8で雄鶏するユニークな生命史戦略を持っています。様々な戦略を通じて、雌のムール貝は、グロチディア13で脊椎動物の宿主を寄生させるために、成熟したエラから成熟したグロチジアを追放する。エラ内の糸球体発達に関する研究は、皮下注射器を利用して生きているムール貝から生殖腺液をサンプリングし、ゲームの産生14、15、16を評価する技術から改変された。研究者が生殖腺サンプリングのためのこの非致命的な方法論を検証したように、それは雄鶏の発達15、16を評価するために、マーシャルギルサンプリングに適応した。一部のムール貝種は、外側の2つのエラ(子宮内枝)、内側の2つのエラ(内枝)のみ、または4つのエラ(テトラブランチ)すべてでグロチディアをひもで結ぶことができるので、系統的関係を解読するために使用できますが、この特性はそうではありません。すべての種17のために知られています。雌のムール貝が冬の間にグロチディアを雄鶏(乳状)または夏の短い期間(頻脈)18のいずれによって分類するために、以前に雌のムール貝種を分類するために使用されてきた。アノドンタの生殖周期が19日に研究されたときに、ムール貝の雄鶏の冬の上にサポートされました.しかし、基本的な生殖生物学は長年にわたってより徹底的に研究され、この二分法は総一般化であり、一部の種の生殖期間は当初推定された20、21よりもはるかに複雑であることがわかった。例えば、ヒリデラ属(家族ヒリダイ)、グレブラ属、エリプティオ属(家族ユニオンダイダエ)の種は、繁殖シーズン22、23、繁殖期あたり3匹の雄鶏の上方で観察されている。 24.種特異的、時には集団特異的な20の複雑さは、生殖習慣は、雌のムール貝が産生する可能性のある雌の雌の雌の時期と持続時間に関する知識のギャップをもたらした。
皮下注射器は、エラの内容物を抽出するために使用されているが、すべての研究で同等の結果を確保するために標準化の欠如のために結果を報告することは複雑です。以前は、グロチジアの4つの発達段階(すなわち、卵、胚、未熟、完全に発達した)がUnionidaeで同定されたが、標準的な手順16、25、26に採用されていない。マルガリーチリダイのメンバーを観察する他の研究は、「未熟なグロチジア」の分類を「発症グロチジア」に置き換え、潜在的な混乱を引き起こし、27、28。異なる幼虫の発達段階を特徴付ける一貫性の欠如は、多くの研究者が一般的に、幼虫の発達の複雑さを包含しない「グラビッド」として、雌を「グラビッド」と表現する。宿主魚試験を行う生命史研究は、完全に発達したグロチジアを持つ重力女性の必要性を優先しているが、この情報は、出版され、未発表の文献29、30全体に散在している。現在、卵、未熟なグロチディア、宿主への付着準備が整った完全に発達したグロチディアの間の移行のタイミングを含む、多くのイガイ種の生殖習慣に関するデータが欠けています。ほとんどの種では、メスがどれくらいの期間グロチディアをうろつき、どれだけ早く受精卵が完全に発達するかは不明である。知識のギャップは、多くの場合、非致死的な効果のためにテストされ、補完するために科学界に促進することができるエラの内容物を抽出する標準化された方法の必要性を提示し、保全の懸念の種のために広いです保護された集団に脅威を与えることなく、主流のデータ収集方法論24,31,32.
本研究は、3つの目的を持っていた:1)ギルサンプリング技術を形式化し、その中で雌のイガイに対する致死的および非致命的な影響をテストし、2)陰鬱な発達の異なる段階を特徴付け、標準化された同定方法を記述し、さまざまな幼虫の段階を報告し、3) 収集されたデータのパブリック リポジトリを作成します。フィールド調査、長期監視プロジェクト、博物館コレクションはすべて、ここで説明するプロトコルが実装される機会と、より広範な関心を持つデータを収集する機会を表します。形式化されたプロトコルには、幼虫の発達の各段階を差別化するためのビジュアルと文字記述が含まれています。カテゴリを標準化することにより、収集された結果は、すべての発生と種間で比較することができます。データが収集されると、すべてのデータは、このプロトコルを使用して収集された重力情報のデータベースである淡水ムールール貝グラビティアルマナック(FMGA)に提出することができます。収集したすべての重力情報を保存し、コンパイルするための最終製品は、将来の研究、保全、および回復の努力を容易にするための研究ツールを提供します。この方法論を様々なイガイプロジェクトに組み込み、FMGAにデータを提出することは、年間を通じてムール貝種の重力状態に関する知識の幅を広げるであろう。生物の非常に侵略されたグループとして、このプロトコルと淡水イガイの生殖習慣に関するデータベースは、人口動態を理解し、これらの種の保全を促進するために不可欠です。
意義
侵略された種の保全は、現在の集団内での成功した募集に依存する。場合によっては、これらの危険な集団の募集を増強するために人工的な伝播が必要な場合があります。これには、研究者が各種の活発な繁殖のタイミングを知らされ、場合によっては異なる方法論や管理方法を適用して、採用への影響を軽減する必要があります。生物の侵略的なグループとして、生殖習慣を研究するための標準化された非致命的なアプローチを確立し、最新の科学コミュニティに情報を提供するためにデータをコンパイルし、視覚化するためのプラットフォームを提供することが最も重要です。利用可能な情報。この研究は、予防措置を取ることを確実にするためのステップバイステップのプロトコルを提供し、ギルの内容は、適切にサンプリングされ、メスのイガイから評価することができます。このプロトコルは、致命的および非致命的な効果についてテストされ、研究者や管理者が責任を持ってこの方法論を実装できるようにしました。また、一般に公開されているユーザーフレンドリーなダッシュボードで、グラビティ情報のコンパイルを容易にする一連のデータベース管理ツールとアプリケーションも開発しました。疫学、グロチディア形態学、生命史、系統遺伝学、伝播、および転座に関する研究は、淡水イガイのすべての種に対する時間重力情報のこのリポジトリに利益をもたらし、利用することができます。
この研究は、いくつかの種の生殖習慣の以前の研究の発見を支持するだけでなく、他の種に関する新しい情報を明らかにしました。V.vibexはV.リエノサよりも少ない数で収集されたが、重力データに基づいて2つの間に類似点を見出すことができる。ヴィロサの両方の種は、一年の大部分の間に完全に発達したグロチディアを、冬のブローダーとして特徴づけるようです。これは、他のビロサ種43、44、45に関する以前の研究と一致しています。この研究の結果は、H.オーストラリスが10月から6月にかけて重症で発見できることを示唆している。以前に発表された研究は、4月、3月から6月46日、47年6月までの4ヶ月間の重力期間を持つ同種のH.アルティリスを同定した。この知見は、以前に考えられていたよりも長い重力期間を示し、一般的にH.オーストラリスを過冬のブローダーとしてグループ化する。連邦で保護された種として、H.アルティリスとH.オーストラリスの様々なブローディング期間は、生殖活動中に集団をより良く保護するための経営決定に影響を与える可能性があります。エリプティオ・プーラタは、5月と6月にEGGでグラビアが発見されただけで、非常に短いブローディング期間24、48、49を有する頻脈種としての特性に対応する。 50.このプロトコルを使用してElliptio種のデータがコンパイルされているので、グロチディアは年のうち数ヶ月しか見つからないため、特定の陰気な開発段階が標的にされた場合、詳細な情報はフィールドの取り組みをより効率的に行うことができます。サンプルサイズが小さい他の種からの推論は限られていますが、データがデータベースにコンパイルされるにつれて、サンプルサイズが大きいほど、追加のイガイ種の生殖習慣に関する洞察が与えられます。
手続き上のコメント
淡水イガイとそのグロチジアは、人為的ストレスに敏感であることが知られている10,35.重力検査中、ムール貝弁は開きにくく、不注意にバルブを開くと意図しない害を引き起こし、ストレスや死亡率を引き起こす可能性があります。いくつかの壊れやすい種(例えば、アノドンタ、レプトデア、ウッターバックリアなどの種)と小さいサイズの個体は、簡単に壊れ、裂くことができる非常に壊れやすい殻と弱い付加筋肉を持っている可能性があります。取り扱いが責任を持って慎重に行われていない場合、ギルサンプリングはストレッサーと見なすことができます。以前の研究では、生殖活動中のムール貝の取り扱いと空中暴露は、エラ内容物34の早期放出を含む様々な生理的ストレスを引き起こす可能性があることを発見した。しかしながら、ここで説明する同様の方法論を利用した研究では、ギルサンプリング中に重力性の雌イガイを取り扱うことがわかったが、現在の雄鶏を中断したり、短期および長期のブローディング種16の両方で早期放出を引き起こさなかった。さらに、無菌注射器は、複数の個人のエラを穿刺する際に意図しない感染やクロス汚染を防ぐために、このプロトコル中に使用する必要があります。さらに、グロチジアは壊れやすく、雄鶏は成熟し、ストレスを受けることができますが、追放されません。健康状態の悪い成熟したグロチジアは、塩試験に反応する個体の数が少ない35をもたらす可能性がある。DG(T)とFDG(T)を区別する場合は、サンプルサイズが大きい塩分試験を行い、本研究で提供される説明を用いてDGとFDGグロチジアの区別を慎重に識別するために観察に注意を書き留めます。適切なケアを受けると、この手順によって引き起こされる最小限のストレスは、女性のムール貝が自然にグロチディアをうろつき続け、人口の募集への影響を減らすことを可能にすることができます。
追加のデータは、データベースを補完し、淡水イガイの生殖習慣のための広いコンテキストを提供するために記録することができます。いくつかの種(例えば、フスコニアの種)は、グロチディア51の発達段階に基づいて異なる色のエラを持つことが観察されている。女性の最初の重力チェック中に、将来の調査を可能にするために、報告されたデータにギルの色の説明が含まれる場合があります。また、プロトコルのこの時点で、研究者は、2つの外側のエラ(子宮内枝)、2つの内側のエラ(内皮)、またはすべての4つのエラ(四面体)17で、陰性の雌が陰性グロチジアを発見したかどうかに注意することができます。この情報はFMGAに追加され、調査された種ごとのブローディングに関するデータギャップを埋めるのに役立ちます。環境条件、特に水温は、様々な緯度範囲での種の重力状態とタイミングをより包括的に観察するために、フィールドに収集および記録することができます。研究は、温度、光周期、流量、食品の入手可能性などの環境パラメータが淡水イガイ52、53、54、55の生殖イベントを誘発する可能性があることを示しています。、56.彼らは重力に影響を与える生体要因に関する将来の研究を促進するために提出され、データベースに追加のフィールドを追加することができます.我々の研究の後にモデル化された捕獲マーク再キャプチャの修正はまた、研究者が特定のイガイの生殖習慣を監視し、年間複数のひなに関する情報を明らかにすることを可能にするこのプロトコルに追加することができます。
FMGA の情報の正確さは、ソースによって異なります。例えば、淡水イガイの誤同定は、種57を区別することを困難にする同様の外部特性を有する多くの種のために一般的である。誤認された個体のエラサンプルは、種の生え続ける期間に混乱と虚偽の情報を作成する可能性があります。ギルサンプルを撮影する場合は、写真は両方のバルブ(個人が生きていない場合)、右弁の外側、およびアンボ(2つのバルブが接続するヒンジ)の内側を撮影し、デスクトップサイトまたはモバイルアプリケーションを介して重力データで提出する必要があります。ギル内容の写真も歓迎します。提出フォーム内にはドロップダウンメニューがあり、コレクターは種の同定に関する信頼度を示します。レコードが検証される前に、コレクターの識別を妥当な分布などに対してチェックする際に、この情報が考慮されます。Unionidaeの種における特異的形態的変動の程度が高いため、組織サンプルの提出が奨励され、分子同定を容易にするために必要な場合があります。
今後の影響
非致死的な方法として、このプロトコルは、一般的な種と不死化種の両方に適用することができる。侵略された種の重力カレンダーは、種が生殖活動している期間に関する情報を提供することにより、絶滅危惧種の法律と回復計画に関与する保全管理者を支援することができます。危険な種を管理する州および連邦機関は、種が脆弱で再生されていない時間の許可の割り当てをより良く助言することができ、さらにはムール貝が完全に発達したグロチディアをむちで焼いている時に宿主魚の収穫を制限することができます。さらに、フィールド調査では、非生殖期間中に種をターゲットにして、採用プロセスへの影響を最小限に抑えることができます。公的にアクセス可能なデータベースFMGAは、研究者や管理者が任意の標的淡水イガイ種に関する重要な生殖情報を取得するためのツールを提供します。また、このデータベースはデータギャップを強調し、種特有のブローディングパターンに関するさらなる研究を奨励します。種の生殖パターンを理解することで、適切な経営判断が可能と考えられるので、今後の淡水ムール貝の研究、保全、回収を促進することを期待しています。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、米国魚類野生生物局と米国地質調査所の資金源に感謝したいと思います。フィールドクルーとデータ収集を組織し、ローレン・パターソンとクリス・アンダーソンと共に、データベース開発に貴重な貢献をしたアンドリュー・ハートツォグとサンドラ・パーシフルに感謝します。また、シェリー・ボスティック、マーク・カントレル、サハレ・ケースボルト、ジョーダン・ホルコム、ハワード・ジェルクス、ゲイリー・マホン、ジョン・マクレオド、カイル・ムーン、ケイラ・モーニングスター、エマ・ピストル、マット・ロウ、チャニング・セントを含むフィールドと研究室で助けてくれたすべての人に感謝したいと思います。オービンとジム・ウィリアムズ貿易、会社、または製品名の使用は、説明的な目的のみを目的としており、米国政府による承認を意味するものではありません。
1.5 mL snap cap centrifuge tubes | USA Scientific | 1615-5510 | Snap cap tubes are important in the field so the loose screw cap is not lost. |
20 G needle on 10 mL disposable syringe | Exelint International | 26255 | sterile 10 mL disposable syringe with needle Model: 10ml Luer Lock Tip W/20G X 1 1/2" |
Dissecting Microscope | any | any | |
Marking Pen | Fisher Scientific | 13-379-4 | This is what we used but any marker that can write on small plastic tubes will do. This one is fairly ethanol and water proof. |
Molecular grade ethanol | any | any | Needed if preserving gill contents. Non-denatured 95% is needed for genetic work, 70% is needed for SEM imaging work. |
Paper | any | any | Needed to record information on samples collected. |
Pen/pencil | any | any | If in the field, better to write on waterproof paper with pencil so it doesn't smear. If in the museum/lab, any writing utensil is fine. |
Petri dish | DWK Life Sciences (Kimble) | 23000-9050 | This is what we used but any petri dish available is fine. It is nicer to have the taller walls in case too much water is used. |
Sodium Chloride | any | any | Needed for NaCl test for reactive glochidia. Preserved samples do not need this. |
Speculum | any | any | Only needed if you want help opening the valves of a live mussel. |
Sterile water | any | any | Added to gill samples to be evaluated for reactivity within 24 hours of collection. |
Super glue | Gorilla | Gorilla super glue gel | Used to apply tags and only needed if conducting a capture-mark-recapture study. |
Tags | Hallprint | FPN 8×4 | Only needed if conducting a capture-mark-recapture study. |
Transfer Pipet | Thermo Scientific Samco | 225 | This is what we use but any transfer pipet or squirt bottle is applicable. |
Tweezers | any | any | Needed to move crystals of NaCl for salt test. Preserved samples do not need this. |
Waterproof paper | RainWriter | any | Only needed if conducting work in the field. This allows you to record information on each individual gill contents are extracted from. |
Wooden pick | any | any | Only needed if you want help opening the valves of a live mussel. |