Efectele diferențiale ale plasticității termice de dezvoltare pe trei generații de gupi (
Subiecte
Abstract
Introducere
Materiale și metode
Studiați animalele
Toate procedurile au fost efectuate cu aprobarea Comitetului de etică animală a Universității din Sydney (numărul de aprobare L04/1–2013/3/5907) și confirmăm că toate metodele au fost efectuate în conformitate cu orientările și reglementările relevante. Guppies (Poecilia reticulata) sunt o specie model ideală pentru acest studiu, deoarece se reproduc rapid și descendenții se dezvoltă rapid; în condițiile noastre experimentale, gupii au atins maturitatea sexuală în decurs de 2-3 luni și s-au reprodus în decurs de 3-4 luni. Guppii au fost obținuți dintr-o populație sălbatică din Teritoriul de Nord, Australia (12 ° 25´S, 130 ° 50´E). Peștii au fost păstrați în rezervoare de plastic (645 × 423 × 276 mm) cu o densitate de 1-2 pești pe litru la 25-26 ° C cu un ciclu de lumină de 12 h întuneric: 12 h. Peștii au fost hrăniți de două ori pe zi cu fulgi de pește (Wardley Tropical Fish Flakes, The Hartz Mountain Corporation, Secaucus, NJ, SUA). Există un filtru de aer (filtru de burete biochimic, Age of Aquariums, Australia) conectat la o pompă de aer (AC-9908; Resun, China) în fiecare rezervor. Am crescut pești sălbatici în aceste condiții și le-am folosit descendenții ca pești părinți în experimente (Fig. 1).
Schema schematică a experimentelor. Am obținut guppi (Poecilia reticulata) din sălbăticie (generația F-1) și le-a crescut în captivitate. Am folosit descendenți din prima generație din populația sălbatică ca generație experimentală parentală (F0). Am plasat pești F0 ca tineri în două tratamente de temperatură (22-23 ° C [23 ° C] și 29-30 ° C [29 ° C]). Pentru Experimentul 1, care a avut ca scop testarea efectelor termice cumulative ale temperaturilor de dezvoltare între generații, am crescut F0 pentru alte trei generații (F1 la F3) în condiții constante (23 și 29 ° C). Pentru a testa dacă există efecte bunicale în diferite medii (Experimentul 2), am crescut și am crescut pești F1 din tratamentele de 23 și 29 ° C (temperaturile bunicilor) la 26 ° C (F2, temperaturile parentale), astfel încât orice diferențe în descendenții (F3) trebuie să fi provenit din generația bunicilor. Toți peștii experimentali au fost aclimatizați la 26 ° C timp de trei săptămâni pentru a elimina orice efect al aclimatizării reversibile înainte de a măsura răspunsurile fenotipice (performanța înotului și ratele metabolice) la diferite temperaturi de testare (18, 26, 32, 36 ° C).
Proiectare experimentală: Experimentul 1
Înainte de a măsura răspunsurile fenotipice, am aclimatizat peștii de la ambele temperaturi de dezvoltare timp de trei săptămâni la o temperatură comună a grădinii (26 ° C) pentru a elimina efectele potențiale ale aclimatizării termice reversibile, care ar putea masca efectele plasticității dezvoltării în sine 24, 25. Am plasat peștii imaturi selectați pentru experimente în tancuri de același sex pentru tratamentele comune în grădină, iar peștii s-au maturizat în perioada de aclimatizare de trei săptămâni.
Am măsurat Ucrit și ratele metabolice pe o gamă de temperaturi acute de testare (18, 26, 32 și 36 ° C). Am ales aceste temperaturi de test pe baza studiilor preliminare care măsoară Ucrit la peștii care nu au fost folosiți în altă parte în experiment. Scopul nostru a fost să alegem temperaturi de testare acute care să cuprindă temperaturile de dezvoltare și să scadă de ambele părți ale temperaturii la care a avut loc performanța maximă, dar fără a deteriora peștii. În acest caz, performanța înotului a scăzut la 36 ° C în toate grupurile experimentale, dar ratele metabolice nu. Cu toate acestea, am decis să nu creștem temperaturile de testare pentru a evita dăunarea peștilor.
Proiectare experimentală: Experimentul 2
Aici ne-am propus să testăm dacă mediul bunicilor a influențat fenotipurile atunci când mediul s-a schimbat între generațiile bunicilor și părinți. Am crescut pești la 22-23 ° C și la 29-30 ° C până la generația F1 așa cum s-a descris mai sus. Apoi am crescut și am crescut F1 juvenil la 26 ° C până la generația F2 (Fig. 1). Prin urmare, generația F2 a fost derivată din diferite temperaturi bunicale (23 ° C și 29 ° C tratamente bunicale), dar aceeași temperatură parentală (26 ° C), care ne-a permis să detectăm orice efecte bunicale asupra fenotipilor descendenților F3. Am măsurat răspunsurile fenotipice (performanță locomotorie susținută [Ucrit] și rate metabolice maxime și de repaus [vezi mai jos]) la opt bărbați și opt femele din fiecare tratament de temperatură bunică (23 ° C temperatura bunicilor: femele, lungime 0,015 ± 0,00098 m, masă 0,086 ± 0,019 g, masculi, lungime 0,015 ± 0,00053 m, masă 0,074 ± 0,010 g, 29 ° C temperatură de dezvoltare: femele, lungime 0,017 ± 0,00022 m, masă 0,074 ± 0,0042 g, bărbați: 0,017 ± 0,00044 m, masă 0,072 ± 0,0023 d).
Performanță de înot
Rata metabolica
Am măsurat concentrația de oxigen a unei camere goale în timpul tuturor încercărilor pentru a verifica alte surse posibile de consum de oxigen și, atunci când este necesar, am scăzut consumul de oxigen din camera goală din datele peștilor. Toate respirometrele au fost uscate după utilizare și curățate în mod regulat, astfel încât efectele de confuzie să fie minime. Domeniul metabolic a fost calculat ca diferență între ratele metabolice maxime și cele de repaus. Raportăm rezultatele pentru domeniul metabolic în textul principal, deoarece este cel mai relevant din punct de vedere funcțional și raportăm ratele maxime de odihnă și consumul maxim de oxigen în material suplimentar, deoarece acestea sunt măsurătorile care arată modul în care au fost derivate valorile domeniului metabolic.
Analize statistice
În analiza experimentului 1, am folosit generația (F1, F2, F3), temperatura de dezvoltare (23 sau 29 ° C), temperatura de testare acută (18, 26, 32, 36 ° C) și sexul (masculin și feminin) ca factori fixi. În Experimentul 2, am folosit temperatura de dezvoltare a bunicilor (23 sau 29 ° C), sexul și temperaturile acute de testare ca factori fixi. Am folosit lungimea standard ca covariabilă pentru analizele performanței la înot, iar masa ca covariabilă pentru analizele ratelor consumului de oxigen. În plus, am folosit identificarea peștilor ca factor aleatoriu pentru a explica măsurile repetate ale aceluiași individ la temperaturi diferite de testare, utilizând un model de interceptare aleatorie. Când sexul a fost semnificativ, am efectuat analize de urmărire separat pentru bărbați și femei. Am analizat în continuare interacțiunile semnificative prin compararea mijloacelor marginale cu analizele permutaționale post-hoc. În analizele Ucrit am adăugat temperatura testului ca termen pătratic (Test + Test ^ 2). Spre deosebire de modelele parametrice ANOVA din R, lmPerm colectează împreună termenii corespunzători în modelele de suprafață de răspuns și produce un ANOVA corect, astfel încât „Test” în rezultatele noastre Tabelele pentru Ucrit reprezintă termenul pătratic. Nu am folosit un termen pătratic pentru analize ale ratelor metabolice, deoarece răspunsurile metabolice la temperatură au fost aproximativ liniare.