تقييم الاختلافات في القدرة التنافسية في الحيوانات المنوية<em> ذبابة الفاكهة</em

Summary

الفرق الحيوانات المنوية القدرة التنافسية بين<em> ذبابة الفاكهة</emيمكن> الذكور مع الأنماط الوراثية متميزة التأكد من خلال تجارب نقرا مزدوجا التزاوج. كل من هذه التجارب تنطوي على واحد من الذكور من الفائدة وذكر المرجع. علامات التعرف عليها بسهولة في ذرية تسمح الاستدلال من جزء صغير من الأفراد يولدون من كل ذكر.

Abstract

المنافسة بين الذكور مناوع لتخصيب البويضات هي واحدة من آليات الانتقاء الجنسي، أي التحديد التي تعمل على تعظيم عدد من الأحداث التزاوج الناجح بدلا من البقاء على قيد الحياة على تعظيم وقدرتها على البقاء ^1. المنافسة الحيوانات المنوية يمثل التنافس بين الذكور بعد التزاوج مع نفس الأنثى ^2، التي هي من قبيل الصدفة السائل المنوي لديهم في الزمان والمكان. تم الإبلاغ عن هذه الظاهرة في أنواع متعددة من النباتات والحيوانات ^3. على سبيل المثال، المصادة D. تحتوي على الإناث البطن عادة الحيوانات المنوية 2-3 الذكور ^4. يتم تخزين الحيوانات المنوية في الهيئات المتخصصة مع قدرة تخزين محدودة، والتي قد تؤدي إلى منافسة مباشرة من الحيوانات المنوية من الذكور ^2،5 مختلفة.

مقارنة القدرة التنافسية الحيوانات المنوية من الذكور مختلفة من الاهتمام (أنواع الذكور التجريبية) قد أنجز من خلال رقابة التجربه انقر نقرا مزدوجا التزاوجTS في المختبر ^6،7. لفترة وجيزة، تتعرض امرأة واحدة لاثنين من الذكور مختلفة على التوالي، ذكر تجريبية واحدة واحدة عبر التزاوج إشارة الذكور. ثم يتبع نظام التزاوج نفسه باستخدام أنواع أخرى ذكر التجريبية مما يسهل المقارنة غير المباشرة من القدرة التنافسية للالسائل المنوي لديهم من خلال مرجعية مشتركة. يتم التعرف على جزء صغير من الأفراد يولدون من التجريبية والمرجعية الذكور باستخدام علامات، الذي يسمح احد لتقدير القدرة التنافسية الحيوانات المنوية باستخدام تعبيرات حسابية بسيطة ^7،8. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تقدير القدرة التنافسية الحيوانات المنوية في اثنين من سيناريوهات مختلفة اعتمادا على ما إذا كان الذكور التجريبية هو الثاني أو الأول لزميله (جريمة وفحص الدفاع، على التوالي) ^9، والذي يفترض أن يكون معبرا من سمات اختصاص مختلفة.

هنا، نحن تصف النهج الذي يساعد على استجواب دور العوامل الجينية المختلفة التي تكمن وراء مزعومة رانه ظاهرة القدرة التنافسية الحيوانات المنوية في D. البطن.

Introduction

منذ احظت جيف باركر انتشار المنافسة الحيوانات المنوية في الحشرات وآثارها التطوري ^2، وقد حاول موجة من الدراسات في ذبابة الفاكهة وغيرها من الأنواع لتسليط بعض الضوء على هذه الظاهرة في العديد من المستويات المختلفة. وكانت بعض الأمثلة من المجالات ذات الاهتمام المسح من التباين في العشائر الطبيعية ^9،10، هندسته المعمارية الجينية وأهمية العوامل الوراثية الكامنة وراء ^11-14، ودورها في دفع عجلة التطور المشترك بين الجنسين ^15،16. في D. البطن الإناث، والقدرة المحدودة للأجهزة تخزين الحيوانات المنوية المتخصصة، وزوج من spermatheca وعاء المنوي ^6،17، ويساهم في المنافسة من الحيوانات المنوية من الذكور مختلفة. يتم نقل ما يقرب من 1،500 الحيوانات المنوية أثناء التزاوج إلى أنثى ولكن فقط ~ 500 يمكن استيعابها في الأجهزة المذكورة ^18،19. في المختبر، التي تسيطر عليها نقرا مزدوجا التزاوج التجاربالإدلاء بالبيانات التي تنطوي على ذكر مرجع واحد أو أكثر من الذكور من الفائدة التي استخدمت على نطاق واسع لتقييم القدرة التنافسية الحيوانات المنوية ^7،8.

ويقدر قدرة تنافسية الحيوانات المنوية ونسبة ذرية انجب من الذكور التجريبية في التجارب نقرا مزدوجا التزاوج على ذرية المجموع، أي أن كلا من الذكور التجريبية والمرجعية. يتألف القدرة التنافسية الحيوانات المنوية عنصرين، كل واحد منهم تقييمها في فحص منفصلة. في مقايسة جريمة، وقدرة الحيوانات المنوية من الذكور التجريبية لتهجير الحيوانات المنوية من الرجال أولا، أي ذكر مرجع، يتم تقييمها. وعلى العكس، في مقايسة الدفاع، وقدرة الحيوانات المنوية من الذكور التجريبية لمقاومة النزوح أو للحد من نجاح الإخصاب من الحيوانات المنوية من الذكور المرجعية وتقييمها. اعتمادا على نوع من الفحص، والدفاع أو جريمة، ويقدر قدرة الحيوانات المنوية التنافسية من خلال عشرات P ₁ أو P _2، على التوالي. P₁ و P ₂ لا يمكن إلا أن تأخذ القيم بين 0 و 1. عادة ما يتم تفسير القيم المتوسطة كدليل غير مباشر من الحيوانات المنوية الاختلاط، الذي يشير إلى وجود سيناريو الفسيولوجية التي تنطوي على منافسة الحيوانات المنوية مباشرة. باتباع نفس المنطق، يمكن تفسير القيم المتطرفة كدليل قوي لقدرة الحيوانات المنوية الفرق المنافسة. وأظهرت الدراسات المبكرة التي P ₂ في D. البطن هو أكثر من 0.8 زيادة عن الوقت المنقضي بين اثنين من التزاوج يطيل ^7. وقد استخدم نفس هذا التصميم التجريبي في ذبابة الفاكهة الأنواع الأخرى، P ₂ يجري إحصاء التي يشيع استخدامها في دراسات لتقييم الحيوانات المنوية القدرة التنافسية ^20. بالنسبة لمعظم الأنواع، وP القيم ₂ من سلالات اختبار أعلى من 0.6 ^21. ومع ذلك، يمكن أن عدة آليات أخرى لا علاقة لها منافسة مباشرة بين الحيوانات المنوية من الذكور مختلفة يسفر عن عشرات متطابقة (انظر المناقشة).

Dذرية istinguishing انجب من الذكور الأول أو الثاني هو ممكن من خلال استخدام علامات يسهل التعرف عليها. في الدراسات في وقت مبكر، وكان المشع واحد من الذكور في جرعات شبه مميتة، على سبيل المثال، الأشعة السينية مثل أن جميع البويضات المخصبة بواسطة الحيوانات المنوية المشع فشل ليفقس ^7. وفي وقت لاحق، كانت الطفرات تغيير تصبغ العين أو شكل الجناح علامات الأكثر استخداما. أمثلة من السابق هي طفرات من وزن الجسم (البني) ^9، CN (الزنجفر) ²² و W (أبيض) ^23، في حين أن الطفرات قبرصي (مجعد) ²⁴ يتوافق مع نوع الثاني من الظواهر، وقد تم الجمع بين بعض هذه الطفرات في نفس الشخص، على سبيل المثال CN وزن الجسم. وإلى حد أقل، إنزيمات متغايرة جينيا ²⁵ و ^26،27 الصغرية مع أنماط الميراث معروفة استخدمت أيضا.

التصميم التجريبي لاختبار الفروق فيالقدرة التنافسية الحيوانات المنوية وصفها هنا يتبع أساسا أن من كلارك وآخرون. ^9. النتائج المستمدة من هذه التجارب تعطي معلومات فقط حول أبوة الفرق من أنواع ذكر التجريبية تحت المجهر. المقايسات التي تجعل أيضا بدل عن الاختلافات بعد الإخصاب في اللياقة البدنية ^14،28 وتقنيات التصور الحيوانات المنوية ²⁴ تمكين الاختلافات في P ₁ (أو P ₂₎ يسجل أن تفسر على أنها اختلافات في اختصاص الحيوانات المنوية.

الشكل 1 يبين الأساس المنطقي لكل من الجرم والمقايسات الدفاع. لتوضيح اللوجستية للعملية، نفذت تجربة جريمة في D. البطن ¹⁴ سيتم شرحها بالتفصيل. وقد استخدم هذا الاختبار جريمة معينة لاختبار للحصول على تأثير يمكن قياسه من عائلة متعددة الجينات الحيوانات المنوية محددة سلسلة وسيطة داينين ​​(SDIC) على القدرة التنافسية الحيوانات المنوية. كل الأعضاءق من هذه العائلة متعددة الجينات الموجودة جنبا إلى جنب على الكروموسوم X. وقد تم توليد الذكور بالضربة القاضية بحذف الكتلة SDIC. لأن الجزء حذف شملت أيضا الجناح قصيرة الجينات الأساسية (SW) وكان الغرض من هذه الدراسة هو تقييم أهمية SDIC، تم انقاذ الذكور تحمل الحذف SDIC-SW بنسخة معدلة وراثيا من SW (يرمز كما P {SW} ، التي حملت أيضا مراسل الجين صغيرة بيضاء) على كروموسوم 2. وقد استخدم لون العينين كعلامة مرئية لتحديد الأبوة. كانت كل الذباب في خلفية متحولة الأبيض مع استثناء من تلك السلالة من ولاية أوريغون-R، والتي كانت تستخدم لذكور المرجعية.

Protocol

يجب أن يتم تنفيذ التجارب على نطاق صغير لتصبح مألوفة مع الإجراء بأكمله. 1. جمع إناث والذكور العذراء السذاجة أبسط نسخة من التجربة المذكورة تتكون من أربعة أنواع من الصلبان الأولية، التي تنطوي على …

Representative Results

يلخص الجدول 2 بعض السمات البارزة لتجربتين جريمة (فحوصات 1 و 2) التي D. تتم مقارنة البطن الذكور التجريبية مع وبدون (النوع الأول والثاني، على التوالي) كتلة SDIC الوظيفية 14. بعد الأخذ في الاعتبار حالات مختلفة واجهتها مع بعض مكررات، تم العثور على 5…

Discussion

وصفناها التصميم التجريبي لتقييم الاختلافات في المساهمة النسبية متميزة وراثيا D. الذكور البطن إلى ذرية في التجارب التي تسيطر عليها نقرا مزدوجا التزاوج ^7،8. وقد تم ذلك في سياق العامل الوراثي الافتراض للتأثير على القدرة التنافسية الحيوانات المنوية، وقد …

Materials

Name of Reagent/Material	Company	Catalog Number	Comments
Amber latex tubing	VWR	62996-473	1/4 inch ID, 1/6 inch Wall
1 ml graduated XL filter tips	USA Scientific	1126-7810	Any 1 ml pipette tip can be used but semi-transparent and long tips are better as a fly receiver. If filter tips are used, poke out and discard the filter using a needle after the tip end is trimmed
Parafilm	Sigma	P-7793
Mesh Fabric			Thin and smooth
Stereomicroscope	Leica	S6D
CO2 Tank	Airgas	CD-50	Use FlyNap (Carolina Biological Supply Company) as an alternative if CO2 is not available
FlyStuff Foot Valve, complete system	Genesee Scientific	59-121C	Not necessary if FlyNap is used
Plastic vials	Genesee Scientific	32-109	Come with carboard trays that can be reused for holding vials
Cotton balls	Fisher Scientific	AS-212
Active dry yeast	Red Star		Found in general grocery store
Sharpie markers			Different colors may be used for marking different genotypes