This video protocol demonstrates a method to study effects of seminal fluid in gastropods, using the hermaphroditic freshwater snail Lymnaea stagnalis.
In concimazione internamente animali, liquido seminale è normalmente aggiunto agli spermatozoi, insieme formando lo sperma o liquido seminale. Oltre sperma nutriente ed attivando, i componenti del liquido seminale possono anche influenzare fisiologia femminile per aumentare fecondazione successo del donatore di sperma. Mentre molti studi hanno riportato tali effetti in specie con sessi separati, pochi studi hanno affrontato questo in animali contemporaneamente ermafroditi. Questo protocollo video presenta un metodo per studiare gli effetti di liquido seminale in gasteropodi, utilizzando una lumaca d'acqua dolce contemporaneamente ermafrodita, la grande lumaca stagno Lymnaea stagnalis, come organismo modello. Mentre la procedura è indicata con estratti completi prostata, singoli componenti (cioè, proteine, peptidi, ed altri composti) del liquido seminale possono essere testati nello stesso modo. Effetti della ricezione dei componenti eiaculare in deposizione delle uova possono essere quantificati in termini di frequenza di deposizione delle uova estime più sottili di prestazioni riproduttivo femminile come i numeri delle uova all'interno di ogni masse di uova. I risultati mostrano che le proteine del liquido seminale influenzano la capacità riproduttiva femminile in questo ermafrodita simultaneo, sottolineando la loro importanza per la selezione sessuale.
Al momento del trasferimento, gli spermatozoi sono di solito accompagnata da liquido seminale prodotto dalle ghiandole accessorie maschili. Mentre alcuni componenti di eiaculato giocano ruoli in nutriente e attivando sperma 1, altri influenzano fisiologia femminile al fine di aumentare la fecondazione successo del donatore di sperma 2-4. Tali effetti sono particolarmente selezionati per, attraverso la selezione sessuale, quando una specie è altamente promiscua e ha efficiente conservazione dello sperma e sperma digestione. In tali condizioni, donatori di sperma competere pesantemente per la fecondazione delle uova 5. Mentre non vi sono abbondanti prove di correlazione per l'importanza delle sostanze del liquido seminale per il successo fecondazione maschile, la prova diretta è più raro e pochi studi hanno approfondito i dettagli della modifica e / o sostanze coinvolte 6 fisiologico.
In specie a sessi separati (cioè, maschi e femmine; gonochorists) ci sono alcuni modelli spe ben studiato,es quando si tratta di composizione liquido seminale e loro effetti. Gli esempi includono la mosca della frutta, Drosophila melanogaster 6, la zanzara della malaria, Anopheles gambiae 7, e la farina coleottero rosso, Tribolium castaneum 8. Tali studi liquido seminale sono molto più rari quando si tratta di specie che sono contemporaneamente ermafrodita (cioè, gli individui sono funzionalmente maschio e femmina allo stesso tempo), anche se questa modalità di riproduzione è comune in tutto il regno animale 9. L'esempio ermafrodita più notevole del trasferimento di una sostanza ghiandola accessorio è probabilmente la fucilazione dei cosiddetti love-dardi in lumache di terra 2,10, in cui la sostanza viene trasferito dal donatore di sperma tramite iniezione ipodermica 11,12, vale a dire, non insieme con gli spermatozoi. Ma ci sono molti ermafroditi simultanei che trasferiscono i prodotti delle ghiandole accessorie maschili insieme a loro sperma,come le specie modello usato qui, il grande stagno lumaca Lymnaea stagnalis. Precedenti ricerche hanno già dimostrato che la ricevuta del liquido seminale influenza la capacità riproduttiva femminile di questa specie 13-15, e molte delle proteine del liquido seminale coinvolte sono state identificate 16,17.
L'obiettivo generale di questo protocollo, che è un'estensione dei metodi riportati in Koene et al 16, è quello di testare gli effetti delle proteine del liquido seminale su vari parametri di deposizione delle uova nei molluschi gasteropodi. Ciò si ottiene mediante dissezione della ghiandola prostatica (cioè, la ghiandola accessorio maschile che produce il liquido seminale) di lumache donatori sessualmente isolato da una coltura di laboratorio standardizzato. In secondo luogo, lo sperma del donatore viene raccolto da vescicole seminali e le diverse soluzioni di trattamento sono fatti. Successivamente, lumache prova sono anestetizzati e intravaginale iniettati con una soluzione di prova (per esempio,prostata estratto di ghiandola sola, estratto di ghiandola prostatica con lo sperma, solo sperma, supporto informatico da solo). Queste lumache prova vengono poi monitorati per i seguenti giorni o settimane, in condizioni standard, per registrare la deposizione delle uova. Masse di uova sono raccolti, scansionato digitalmente per contare e misurare diversi parametri, e poi mettere in singoli flaconcini da cova. Dopo circa due settimane, i piccoli sono contati e la scansione digitale. Tutte le scansioni, di entrambe le masse di uova e larve, vengono poi analizzati utilizzando un pacchetto software di analisi dell'immagine liberamente disponibile.
Per questo protocollo viene utilizzato il ceppo di laboratorio del grande lumaca stagno, stagnalis Lymnaea, che viene allevato presso VU University di Amsterdam. Questa specie serve come sistema modello per studiare le domande relative a selezione sessuale e la riproduzione in ermafroditi. Dimensioni relativamente grandi dell'animale rende sperimentalmente molto accessibile. Inoltre, perché viene utilizzato come specie modello in molti bdiscipline iological abbiamo già conoscono molto circa la biologia di base di questi animali. Questo metodo permetterà di studiare le domande relative a processi di selezione sessuale che sono mediati attraverso le proteine del liquido seminale in generale. Inoltre, perché questi sono ermafroditi simultanei, è possibile indirizzare se tali proteine agiscono in modi simili e / o diversi come fanno in specie in cui i sessi sono separati 16,17.
Il protocollo presentato mostra come raccogliere liquido seminale e come testare questa in modo biologicamente significativo. Anche se questa procedura viene qui indicata usando l'estratto prostata, l'effetto di una singola proteina liquido seminale purificato può anche essere testato secondo la stessa procedura. Ovviamente, in tali test è sempre fondamentale per comprendere adeguati controlli (trattamenti sham) per garantire che la procedura e / o supporto informatico non influenzano i parametri in questioni 14,16. Usando questo metodo, è già stato dimostrato che vi è una singola proteina liquido seminale, cioè Ovipostatin, che media una riduzione ovaiole 14,16. Questa proteina, prodotta nella prostata e trasferiti durante l'accoppiamento con gli spermatozoi, rappresenta il primo componente liquido seminale caratterizzata completamente in un ermafrodita simultaneo e che, finora, non mostra alcuna somiglianza con proteine note.
La constatazione che Ovipostatin riduce la produzione di massa di uova nel ricevente corrobora lavoro precedente indica che le sostanze nel liquido seminale possono influenzare la deposizione delle uova 13-15. Trasferendo biologicamente importi rilevanti (vedi punto 3.2 16), si può dimostrare in modo convincente che si tratta di una proteina liquido seminale, e non la presenza di spermatozoi stessi, che media la riduzione osservata nella deposizione delle uova (Figura 1). Dato che ripetuta ricevimento del liquido seminale tramite accoppiamenti naturali aumenta l'investimento per ogni uovo 15, diventa oggi molto rilevanti per quantificare altri parametri di deposizione delle uova. Il protocollo presentato ora fornisce i metodi necessari per farlo. Sebbene nessun effetto è stato trovato di Ovipostatin sulla schiusa successo delle uova deposte dal beneficiario 16, vi possono essere altre proteine del liquido seminale che agiscono in concerto con questa proteina. Quindi, i parametri che devono essere quantificati in questo contesto – accanto alla posa numeri di frequenza e delle uova – includono la dimensione uovo, hatctempo Hing, sviluppo schiusa e le dimensioni schiusa. Inoltre, è possibile osservare effetti su altri processi di sesso femminile che la deposizione delle uova, come conservazione dello sperma e utilizzo, nonché l'allocazione delle risorse verso la funzione riproduttiva femminile e maschile 14,17. Chiaramente, il metodo presentato è fondamentale per affrontare questi problemi followup, sia in Lymnaea stagnalis e in altre lumache d'acqua dolce.
In sintesi, esperimenti usando questo spettacolo protocollo trasferiti proteine del liquido seminale influiscono sulle prestazioni riproduttivo femminile del destinatario in questi ermafroditi simultanei. Dato che pochi studi hanno affrontato questo, è probabile che sia molto più comune nella fertilizzazione internamente ermafroditi rispetto a quello attualmente in base alla letteratura scientifica. Soprattutto quando ci si rende conto che la scelta compagno pre-copula e competizione spermatica hanno dimostrato di svolgere un ruolo importante in questi ermafroditi 14, che highlights il potenziale di tali proteine ghiandole accessorie maschili da selezionare sessualmente in questo sistema. Infine, questa ricerca aiuta a sostenere l'idea di sviluppo che le proteine del liquido seminale sono di pari importanza per ermafroditi simultanei come lo sono per specie separate-sessuato.
The authors have nothing to disclose.
Ringraziamo MR Helmus per la voce-over, CM Popelier, S. Ypenburg e C. Levesque per l'assistenza tecnica. Questa ricerca è finanziata dalla Organizzazione olandese per la ricerca scientifica (NWO), la Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences (KNAW) e la Japan Student Services Organization (Jasso). Questa pubblicazione è stata sostenuta da una sovvenzione Open Access di NWO a JMK.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
fish food flakes | TetraPhyll | ||
stereo microscope | |||
small surgical scissors | WPI | ||
coarse and fine forceps | WPI | ||
10 ml syringe | |||
injection needles (0.3mmx13mm) | |||
50 Mm MgCl2 | |||
5.83 mmol L-1 CaCl2•2H2O | |||
3.76 mmol L-1 MgCl2•6H2O | |||
42.69 mmol L-1 NaCl | |||
37.53 mmol L-1 KCl | |||
Two component Silicon | Sylgard | ||
1 mm syringes | |||
Silicon tubing (diameter 1 mm) | |||
blunted injection needles (0.3mmx13mm) | |||
Tubes | Eppendorff | ||
460-ml perforated containers | |||
metal leaf puncher (19.6 cm2) | |||
spatula/spoon | |||
(laptop) computer | |||
flatbed scanner | |||
millimeter scale | |||
transferring plates | |||
glass tiles | |||
20 ml glass vials |