This video protocol demonstrates a method to study effects of seminal fluid in gastropods, using the hermaphroditic freshwater snail Lymnaea stagnalis.
En fertilizar internamente animales, el fluido seminal se suele añadir a los espermatozoides, formando el semen o eyaculado. Además de esperma nutritiva y la activación de, los componentes en el líquido seminal también pueden influir en la fisiología femenina para aumentar el éxito de la fertilización del donante de esperma. Aunque muchos estudios han informado de tales efectos en las especies con sexos separados, pocos estudios han abordado este en animales hermafroditas simultáneamente. Este protocolo de vídeo presenta un método para estudiar los efectos de líquido seminal en gasterópodos, el uso de un caracol de agua dulce de forma simultánea hermafrodita, la gran caracol Lymnaea stagnalis estanque, como organismo modelo. Mientras se muestra el procedimiento utilizando extractos completos de la glándula de la próstata, los componentes individuales (es decir, proteínas, péptidos, y otros compuestos) de líquido seminal pueden ser probadas de la misma manera. Efectos de la recepción de los componentes del eyaculado en la puesta de huevos se pueden cuantificar en términos de frecuencia de la puesta de huevos yestimaciones más sutiles de comportamiento reproductivo femenino, como el número de huevos dentro de cada masa de huevos. Los resultados muestran que las proteínas del líquido seminal afectan el rendimiento reproductivo de la mujer en esta hermafrodita simultáneo, destacando su importancia para la selección sexual.
Tras la transferencia, los espermatozoides son por lo general acompañada de líquido seminal producido por las glándulas accesorias masculinas. Mientras que algunos componentes del eyaculado juegan un papel en la activación de los espermatozoides nutritiva y 1, otros influyen en la fisiología femenina con el fin de aumentar el éxito de la fertilización del donante de esperma 2-4. Estos efectos son especialmente seleccionados para, a través de la selección sexual, cuando una especie es altamente promiscua y tiene el almacenamiento de esperma eficiente y la digestión de los espermatozoides. Bajo tales condiciones, los donantes de esperma compiten fuertemente para la fertilización de los huevos 5. Si bien existe abundante evidencia correlacional de la importancia de las sustancias líquido seminal para el éxito de la fertilización masculina, prueba directa es más raro y pocos estudios han profundizado en los detalles del cambio y / o sustancias que intervienen 6 fisiológica.
En especies con sexos separados (es decir, machos y hembras; Gonocorista) hay unos pocos modelos especi bien investigadoES cuando se trata de la composición del fluido seminal y sus efectos. Algunos ejemplos son la mosca de la fruta, Drosophila melanogaster 6, el mosquito de la malaria, Anopheles gambiae 7, y el escarabajo rojo de la harina, Tribolium castaneum 8. Tales estudios de fluidos seminales son mucho más raras cuando se trata de especies que son simultáneamente hermafrodita (es decir, los individuos son funcionalmente macho y hembra al mismo tiempo), a pesar de que este modo de reproducción es común en todo el reino animal 9. El ejemplo más notable hermafrodita de la transferencia de una sustancia de las glándulas accesorias es probablemente el rodaje de los llamados amorosos dardos en los caracoles de tierra de 2,10, cuando la sustancia se transfiere por el donante de esperma a través de inyección hipodérmica 11,12, es decir, no junto con los espermatozoides. Pero hay muchos hermafroditas simultáneos que transfieren productos de las glándulas accesorias masculinas junto con su esperma,tales como la especie modelo utilizado aquí, el gran estanque de caracol Lymnaea stagnalis. La investigación anterior ha demostrado ya que la recepción de líquido seminal influye en el rendimiento reproductivo femenino de esta especie 13-15, y varias de las proteínas del líquido seminal involucrados se han identificado 16,17.
El objetivo general de este protocolo, que es una extensión de los métodos reportados en Koene et al 16, es poner a prueba los efectos de las proteínas del líquido seminal sobre diversos parámetros de la puesta de huevos en los moluscos gasterópodos. Esto se logra mediante la disección de la glándula de la próstata (es decir, el macho de las glándulas accesorias producir el líquido seminal) de aislados sexual caracoles donantes de un cultivo de laboratorio normalizado. En segundo lugar, el esperma del donante se obtiene de las vesículas seminales y diferentes soluciones de tratamiento se hacen. Posteriormente, los caracoles de ensayo se anestesian y por vía intravaginal inyectadas con una solución de ensayo (por ejemplo,extracto de glándula de próstata solo, extracto de glándula de la próstata con el esperma, los espermatozoides solo, medio portador). Estos caracoles de prueba se siguen de cerca para los siguientes días o semanas, en condiciones normales, para grabar la puesta de huevos. Las masas de huevos se recogen, digitalmente escaneada para contar y medir varios parámetros, y luego poner en viales individuales para incubar. Después de dos semanas, las crías son contados y escaneados digitalmente. Todos los análisis, tanto de las masas de huevos y crías, son luego analizados utilizando un paquete de software de análisis de imágenes de libre disposición.
Para este protocolo se utiliza la cepa de laboratorio de la gran caracol estanque, stagnalis Lymnaea, que se cría en la Universidad VU en Amsterdam. Esta especie sirve como un sistema modelo para investigar preguntas sobre selección y reproducción en hermafroditas sexual. Tamaño relativamente grande del animal hace que sea muy accesible experimentalmente. Además, ya que se utiliza como especie modelo en muchos bdisciplinas iológica que ya saben mucho sobre la biología básica de estos animales. Este método le ayudará a estudiar las preguntas acerca de los procesos de selección sexual que están mediadas a través de fluido seminal proteínas en general. Además, debido a que estos son hermafroditas simultáneos, es posible abordar si tales proteínas actúan en formas similares y / o diferentes como lo hacen en especies en las que los sexos están separados 16,17.
El protocolo presentado muestra cómo recolectar líquido seminal y la forma de probar esto en una forma biológicamente significativa. Aunque este procedimiento aquí se muestra usando el extracto de glándula de la próstata, el efecto de una sola proteína de fluido seminal purificado también se puede probar siguiendo el mismo procedimiento. Obviamente, en este tipo de pruebas, siempre es crucial incluir controles adecuados (tratamientos simulados) para garantizar que el procedimiento y / o el medio portador no afectan los parámetros en preguntas 14,16. Utilizando este método, ya se ha demostrado que existe una única proteína fluido seminal, a saber Ovipostatin, que media una reducción en la puesta de huevos 14,16. Esta proteína, producida en la glándula de la próstata y se transfiere durante el apareamiento junto con los espermatozoides, representa el primer componente líquido seminal caracterizaron completamente en un hermafrodita simultáneo y no, hasta ahora, no muestra ninguna similitud con las proteínas conocidas.
El hallazgo de que Ovipostaestaño reduce la producción de masa de huevo en el recipiente corrobora trabajos anteriores que indica que las sustancias en el semen pueden influir en la puesta de huevos 13-15. Mediante la transferencia de cantidades biológicamente relevantes (ver 3.2 16), uno puede demostrar de manera convincente que es una proteína de líquido seminal, y no la presencia de espermatozoides a sí mismos, que media la reducción observada en la puesta de huevos (Figura 1). Teniendo en cuenta que la recepción repetida del líquido seminal a través de apareamientos naturales aumenta la inversión por huevo 15, ahora se vuelve altamente relevante para cuantificar otros parámetros de la puesta de huevos. El protocolo presentado ahora proporciona los métodos necesarios para hacerlo. Aunque no se encontró efecto de Ovipostatin en el éxito de los huevos puestos por el receptor 16 de la eclosión, puede haber otras proteínas de fluidos seminales que actúan en concierto con esta proteína. Por lo tanto, los parámetros que deben ser cuantificados en este contexto – al lado por el que se números de la frecuencia y de los huevos – incluyen el tamaño del huevo, hatctiempo Hing, el desarrollo de crías y el tamaño de crías. Además, es posible observar los efectos sobre otros procesos femeninos que la puesta de huevos, como el almacenamiento y el uso de esperma, así como la asignación de recursos hacia la función reproductiva femenina y masculina 14,17. Es evidente que el método presentado es un instrumento para hacer frente a estas cuestiones de seguimiento, tanto en Lymnaea stagnalis y en otros caracoles de agua dulce.
En resumen, los experimentos con este espectáculo protocolo que transfieren fluido seminal proteínas afectan el desempeño reproductivo de la mujer del destinatario en estos hermafroditas simultáneos. Dado que pocos estudios han abordado este, es probable que sea mucho más común en la fertilización internamente hermafroditas que se refleja en la actualidad en la literatura científica. Especialmente cuando uno se da cuenta de que la elección de pareja pre-copulador y la competencia espermática se ha demostrado que desempeñan un papel importante en estos hermafroditas 14, que importanTS el potencial de tales proteínas de las glándulas accesorias masculinas a ser seleccionado sexualmente en este sistema. Por último, esta investigación ayuda a apoyar la noción de que el desarrollo de las proteínas del líquido seminal son de igual importancia para los hermafroditas simultáneos, ya que son para las especies separadas sexuado.
The authors have nothing to disclose.
Damos las gracias a MR Helmus para la voz en off, CM Popelier, S. y C. Ypenburg Levesque para la asistencia técnica. Esta investigación es financiada por la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO), la Real Academia Holandesa de Artes y Ciencias (KNAW) y la Organización de Servicios Estudiantiles Japón (JASSO). Esta publicación fue apoyada por una beca de acceso abierto de la 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 |