Протокол для оценки относительного воздействия окружающей среды и генетики на рога и рост тела для долгоживущих Cervid
Summary
Фенотипические различия среди cervid населения может быть связано с уровня населения генетики или питания; различение, которое трудно в дикой природе. Этот протокол описывает, как мы разработали контролируемого исследования, где питания вариация была ликвидирована. Мы обнаружили, что фенотипические изменения мужской белохвостый олень был более ограниченным питания чем генетика.
Abstract
Cervid фенотипом могут быть помещены в одну из двух категорий: эффективность, которая продвигает выживание более экстравагантные морфометрические роста и роскоши, которая способствует росту большого размера вооружения и тела. Население того же вида отображения каждого фенотипа, в зависимости от условий окружающей среды. Хотя рога и тела размер мужской белохвостый олень (рода виргинский) зависит от физико-географических региона в Миссисипи, США и сильно коррелирует с региональные различия в питательные качества, нельзя игнорировать влияние уровня населения генетики из собственных запасов и предыдущие усилия повторное хранение. Этот протокол описывает, как мы разработали контролируемого исследования, где другие факторы, которые влияют фенотип, таких как возраст и питания, находятся под контролем. Мы принесли поймали дикого беременные самки и молодые олени шести месячный из трех различных физико-географических регионов в Миссисипи, США Миссисипи государственного университета ржавые Докинз Мемориал оленей группе. Олень из того же региона были разведены для получения второго поколения потомства, что позволяет нам оценить поколений ответы и эффектов со стороны матери. Все оленей ели же высокое качество (20% сырого протеина оленей Пелле) диета ad libitum. Мы однозначно отмечен каждый новорожденный и записал тело массы, задние ноги и длине всего тела. Каждого последующего падения, мы седативные лица через дистанционного инъекций и отведать же морфометрии плюс пантов взрослых. Мы обнаружили, что все морфометрии увеличилась в размерах от первого до второго поколения, с полной компенсации рога размер (больше нет региональных вариаций) и частичной компенсации массы тела (некоторые данные о региональных вариаций) очевидно во втором поколении. Второе поколение мужчин, которые возникли из наших бедных качества почвы региона отображается о 40% увеличение размера рога и 25%, увеличение массы тела, когда по сравнению с их диких собранного. Наши результаты показывают, фенотипические изменения диких мужчин белохвостый олень в Миссисипи больше связаны с различиями в питании качества чем уровень населения генетики.
Introduction
Экологические факторы, которые испытывает мать во время беременности и лактации может повлиять на ее потомство фенотип, независимо от генотипа1,2,3. Матери, которые населяют высокого качества окружающей среды скорее всего будет производить потомство, что выставка роскоши фенотип (большие рога и тела размер4), тогда как матерей, которые населяют среде низкого качества может производить потомство, которые демонстрируют эффективность фенотип (небольшие рога и тела размер4). Таким образом сохранение в условиях высокого качества может позволить мать производить мужского потомства с большими фенотипические характеристики, которые могут непосредственно влиять на потомство репродуктивные возможности5,6,,78 и косвенно влиять на матери приспособленность.
Хотя питания непосредственно влияет фенотипические характеристики различных таксонам (Ursus americanus, Ursus arctos9; Водяные питоны fuscusI 10; Larus michahellis 11), белохвостый олень фенотипы в Миссисипи, США могут влиять несколько факторов. Размер тела и рога являются примерно одну треть больше для некоторых групп населения по сравнению с другими12. Эта разновидность сильно коррелирует с кормом качества13,14; крупнейший мужчины находятся в районах с наивысшего качества кормов. Однако исторической реставрации усилия белохвостый олень в Миссисипи могут привели к генетическим узких мест и/или основатель эффекты15,16, которая может частично объяснить некоторые из наблюдаемых региональные различия в фенотипе белохвостый олень.
Мы предоставляем протокол, который мы использовали для контроля питания качества поймали дикого белохвостый олень, что позволило нам оценить ли мужчин фенотип ограничивается уровня населения генетики. Этот протокол также позволило нам оценить ли отставание материнской последствия были представлены в наших народов. Наш контролируемых дизайн является предпочтительным для исследования, проведенные на бесплатный диапазоне населения, которые ограничиваются использованием экологических переменных как прокси для питания ограничение3,17. Наши контролируемых дизайн также позволяет для других переменных, такие, как потенциал хронический стресс связанные с социальных взаимодействий для проводиться постоянно, как все люди подвергаются аналогичного жилья и практики животноводства. Кроме того потому что питание непосредственно влияет на другие аспекты жизни истории от воспроизводства до выживания18,19, контроль питания позволяет для следователей, чтобы оценить другие переменные, которые влияют на млекопитающих истории жизни аспекты. Были описаны аналогичные протоколы для оценки вопросов, связанных с аспектами истории жизни для других копытных в Северной Америке (например,, 20–21).
Protocol
Representative Results
Discussion
Есть несколько шагов, связанных с нашей протокола; Однако есть четыре важнейшие шаги, которые должны быть приняты для обеспечения успеха с настоящим Протоколом. Во-первых во время захвата диких оленей, должны быть несколько захвата мест во всем регионе единого источника (шаг 1.1.1). Наличи…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим Департамент дикой природы Миссисипи, рыболовства и парки (MDWFP) за финансовую поддержку, с использованием ресурсов из федеральной помощи в Закон о восстановлении дикой природы (W-48-61). Мы благодарим MDWFP биологи W. Мак-Кинли, A. Blaylock, A. Gary и L. Уилф за их активное участие в сборе данных. Мы также благодарим S. Tucker как Координатор Фонда и несколько студентов, аспирантов и специалистов за их помощь в сборе данных. Эта рукопись является вкладом WFA427 Миссисипи государственного университета леса и научно-исследовательский центр дикой природы.
Materials
| Shelled Corn | |||
| Elevated Stand | |||
| Safety Harness | |||
| Ground Blind | |||
| Model 196 Projector | Pneu-Dart, Pennsylvania, USA | ||
| 3cc Radio-Telemetry Darts | (Pneu-Dart, Pennsylvania, USA) | ||
| Various Sized Darts | (Pneu-Dart, Pennsylvania, USA) | ||
| Teletamine HCl | (Telazol, Fort Dodge Animal Health, Iowa, USA) | ||
| Xylazine HCl | (West Texas Rx Pharmacy, Amarillo, Texas, USA) | ||
| Yhoimbine HCl | |||
| Tolazoline HCl | |||
| Military Style Gurney | |||
| Rectal Thermometer | |||
| Shade Cloth | |||
| 20% Crude Protein Deer Pellets | (Purina AntlerMax Professional High Energy Breeder 59UB, Purina, Missouri, USA) | ||
| Trough Style Feeders | |||
| Commercial Clover | (Durana Clover, Pennington Seed Co., Georgia, USA) | ||
| Commercial Fescue | (Max-Q Fescue, Pennington Seed Co., Georgia, USA) | ||
| Blankets | |||
| Ice Packs | |||
| Broadleaf Weed Control (2, 4-DB Herbacide, Butyrac 200) | |||
| Grass Control | (Poast Herbacide, BASF Co.) | ||
| Pelleted Wormer | Safeguard Co., | active ingredient fenbendazole | |
| Parasite Pour-on Treatment | (Ivomec, Merial Co.) | ||
| Insecticide | Riptide, McLaughlin Gormley King Co.) | ||
| Medium and Large Plastic Ear Tags | (Allflex, Texas, USA) | ||
| Remote site that assigned parentage | DNA Solutions Animal Solutions Manager (DNA Solutions, Oklahoma, USA) | ||
| Digital Hanging Scale | (Moultrie, EBSCO Industries, Inc.) | ||
| Tape Measure | |||
| Clostridium Perfringens Types C and D Toxoid Essential 3 | (Colorado Serum Co.) | ||
| Clostridium Perfringens Types C and D Antitoxin Equine Origin | (Colorado Serum Co.) | ||
| Ivermectin in propylene glycol | |||
| Antibiotic | (Nuflor, Schuering-Plough Animal Health Corp., New Jersey, USA) | ||
| Ivermectin | (Norbrook Labratories, LTD., Down, Northern Ireland, UK) | ||
| Clostidrial vaccine | (Vision 7 with SPUR, Ivesco LLC, Iowa, USA) | ||
| Leptospirosis vaccine | (Leptoferm-5, Pfizer, Inc., New York, USA) | ||
| Trailer for transport | |||
| Reciprocating saw | (DEWALT, Maryland, USA) | ||
| Scientific Digital Scale | (Global Industrail, Global Equipment Company Inc) | ||
| Antler Measuring Tape | |||
| Fogger | |||
| Plastic Ear Tags | (Allflex, Texas, USA) | ||
| Plastic Ear Tagger | (Allflex, Texas, USA) |
References
- Bernardo, J. Maternal effects in animal ecology. Amer Zool. 36 (2), 83-105 (1996).
- Forchhammer, M. C., Clutton-Brock, T. H., Lindstrom, J., Albon, S. D. Climate andpopulation density induce long-term cohort variation in a northern ungulate. J Anim Ecol. 70 (5), 721-729 (2001).
- Freeman, E. D., Larsen, R. T., Clegg, K., McMillan, B. R. Long-lasting effects of maternal condition in free-ranging cervids. PLoS ONE. 8 (3), 5873 (2013).
- Geist, V., Burton, M. N. Environmentally guided phenotype plasticity in mammals and some of its consequences to theoretical and applied biology. Alternative life-history styles of animals. , 153-176 (1989).
- Clutton-Brock, T. H., Guinness, F. E., Albon, S. D. Reproductive success in stags. Red Deer: Behavior and ecology of two sexes. , 151-152 (1982).
- Coltman, D. W., Festa-Bianchet, M., Jorgenson, J. T., Strobeck, C. Age-dependent sexual selection in bighorn rams. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 269 (1487), 165-172 (2002).
- Festa-Bianchet, M. The cost of trying: Weak interspecific correlations among life-history components in male ungulates. Can J Zool. 90 (9), 1072-1085 (2012).
- Kie, J. G., et al. Reproduction in North American elk Cervus elaphus.: Paternity of calves sired by males of mixed age classes. Wildlife Biol. 19 (3), 302-310 (2013).
- Welch, C. A., Keay, J., Kendall, K. C., Robbins, C. T. Constraints on frugivory by bears. Ecology. 78 (4), 1105-1119 (1997).
- Madsen, T., Shine, R. Silver spoons and snake body sizes: Prey availability early in life influences long-term growth rates of free-ranging pythons. J Anim Ecol. 69 (6), 952-958 (2000).
- Saino, N., Romano, M., Rubolini, D., Caprioli, M., Ambrosini, R., Fasola, M. Food supplementation affects egg albumen content and body size asymmetry among yellow-legged gull siblings. Behav Ecol Sociobiol. 64 (11), 1813-1821 (2010).
- Strickland, B. K., Demarais, S. Age and regional differences in antlers and mass of white-tailed deer. J Wildl Manage. 64 (4), 903-911 (2000).
- Jones, P. D., Demarais, S., Strickland, B. K., Edwards, S. L. Soil region effects on white-tailed deer forage protein content. Southeast Nat. 7 (4), 595-606 (2008).
- Strickland, B. K., Demarais, S. Influence of landscape composition and structure on antler size of white-tailed deer. J Wildl Manage. 72 (5), 1101-1108 (2008).
- DeYoung, R. W., Demarais, S., Honeycutt, R. L., Rooney, A. P., Gonzales, R. A., Gee, K. L. Genetic consequences of white-tailed deer (Odocoileus virginianus) restoration in Mississippi. Mol Ecol. 12 (12), 3237-3252 (2003).
- Sumners, J. A., et al. Variable breeding dates among populations of white-tailed deer in the southern United States: The legacy of restocking. J Wildl Manage. 79 (8), 1213-1225 (2015).
- Mech, D. L., Nelson, M. E., McRoberts, R. E. Effects of maternal and grandmaternal nutrition on deer mass and vulnerability to wolf predation. J Mammal. 72 (1), 146-151 (1991).
- Therrien, J. F., Còtê, S., Festa-Bianchet, D. M., Ouellet, J. P. Maternal care in white-tailed deer: trade-off between maintenance and reproduction under food restriction. Anim Behav. 75 (1), 235-243 (2008).
- Parker, K. L., Barboza, P. S., Gillingham, M. P. Nutrition integrates environmental responses of ungulates. Funct Ecol. 23 (1), 57-69 (2009).
- Monteith, K. L., Schmitz, L. E., Jenks, J. A., Delger, J. A., Bowyer, R. T. Growth of male white-tailed deer: consequences of maternal effects. J Mammal. 90 (3), 651-660 (2009).
- Tollefson, T. N., Shipley, L. A., Myers, W. L., Keisler, D. H., Nairanjana, D. Influence of summer and autumn nutrition on body condition and reproduction in lactating mule deer. J Wildl Manage. 74 (5), 974-986 (2010).
- Guynn, D. C., Mott, S. P., Cotton, W. D., Jacobson, H. A. Cooperative management of white-tailed deer on private lands in Mississippi. Wildl Soc Bull. 11 (3), 211-214 (1983).
- Pettry, D. E. Soil resource areas of Mississippi. Mississippi Agricultural and Forestry Experiment Station. , (1977).
- Snipes, C. E., Nichols, S. P., Poston, D. H., Walker, T. W., Evans, L. P., Robinson, H. R. Current agricultural practices of the Mississippi Delta. Office of Agricultural Communications. , (2005).
- Baker, R. H., Halls, L. K. Origin, classification, and distribution of the white-tailed deer. White-tailed deer: ecology and management. , 1-18 (1984).
- Barbour, T., Allen, G. M. The white-tailed deer of eastern United States). J Mammal. 3 (2), 65-80 (1922).
- Rouleau, I., Crête, M., Ouellet, J. P. Contrasting the summer ecology of white-taileddeer inhabiting a forested and an agricultural landscape. Ecoscience. 9 (4), 459-469 (2002).
- Kreeger, T. J. . Handbook of wildlife chemical immobilization. , (1996).
- Pound, J. M., Miller, J. A., Oethler, D. D. Depletion rates of injected and ingested Ivermectin from blood serum of penned white-tailed deer, Odocoileus virginianus (Zimmermann) (Artiodactyla: Cervidae). J Medl Entomol. 41 (1), 65-68 (2004).
- Jones, P. D., Demarais, S., Strickland, B. K., DeYoung, R. W. Inconsistent relation of male body mass with breeding success in captive white-tailed deer. J Mammal. 92 (3), 527-533 (2011).
- Michel, E. S., Flinn, E. B., Demarais, S., Strickland, B. K., Wang, G., Dacus, C. M. Improved nutrition cues switch from efficiency to luxury phenotypes for a long-lived ungulate. Ecol Evol. 6 (20), 7276-7285 (2016).
- Miller, B. F., Muller, L. I., Doherty, T., Osborn, D. A., Miller, K. V., Warren, R. J. Effectiveness of antagonists for tiletamine-zolazepam/xylazine immobilization in female white-tailed deer. J Wildl Dis. 40 (3), 533-537 (2004).
- Nesbitt, W. H., Wright, P. L., Buckner, E. L., Byers, C. R., Reneau, J. . Measuring and scoring North American big game trophies. 3rd edn. , (2009).
- Michel, E. S., Demarais, S., Strickland, B. K., Smith, T., Dacus, C. M. Antler characteristics are highly heritable but influenced by maternal factors. J Wildl Manage. 80 (8), 1420-1426 (2016).
- Severinghaus, C. W. Tooth development and wear as criteria of age in white-tailed deer. J Wildl Manage. 13 (2), 195-216 (1949).
- Gee, K. L., Webb, S. L., Holman, J. H. Accuracy and implications of visually estimating age of male white-tailed deer using physical characteristics from photographs. Wild Soc Bull. 38, 96-102 (2014).
- Storm, D. J., Samuel, M. D., Rolley, R. E., Beissel, T., Richards, B. J., Van Deelen, T. R. Estimating ages of white-tailed deer: Age and sex patterns of error using tooth wear-and-replacement and consistency of cementum annuli. Wild Soc Bull. 38 (1), 849-865 (2014).
- Montero, D., Izquierdo, M. S., Tort, L., Robaina, L., Vergara, J. M. High stocking density produces crowding stress altering some physiological and biochemical parameters in gilthead seabream, Sparus aurata., juveniles. Fish Physiol Biochem. 20 (1), 53-60 (1999).
- Charbonnel, N., et al. Stress demographic decline: a potential effect mediated by impairment of reproduction and immune function in cyclic vole populations. Physiol Biochem Zool. 81 (1), 63-73 (2008).
- Crews, D., Gillette, R., Scarpino, S. V., Manikkam, M., Savenkova, M. I., Skinner, M. K. Epigenetic transgenerational inheritance of altered stress responses. Proc Natl Acad Sci. 109 (23), 9143-9148 (2012).
- Maher, J. M., Werner, E. E., Denver, R. J. Stress hormones mediate predator-induced phenotypic plasticity in amphibian tadpoles. Proc R Soc Lond B Biol Sci. 280 (1758), 20123075 (2013).
