Différences Évaluation de la capacité concurrentielle de sperme dans<em> Drosophila</em
Summary
Différentiel capacité concurrentielle des spermatozoïdes chez les<em> Drosophila</em> Mâles avec des génotypes distincts peuvent être vérifiées par des expériences double contact. Chacune de ces expériences implique l'un des hommes d'intérêts et un mâle de référence. Marqueurs facilement identifiables dans la descendance permettent d'inférence de la fraction d'individus engendrés par chaque mâle.
Abstract
La concurrence entre les mâles conspécifiques pour féconder l'ovule est l'un des mécanismes de la sélection sexuelle, à savoir la sélection qui fonctionne sur la maximisation du nombre d'événements d'accouplement réussi plutôt que sur la survie et la viabilité maximisation 1. Compétition spermatique représente la compétition entre les mâles après accouplement avec la même femelle 2, dans lequel leur sperme sont une coïncidence dans le temps et l'espace. Ce phénomène a été rapporté dans plusieurs espèces de plantes et d'animaux 3. Par exemple, sauvage capturé D. melanogaster femelles contiennent généralement des spermatozoïdes 2-3 mâles 4. Les spermatozoïdes sont stockés dans des organes spécialisés ayant une capacité de stockage limitée, ce qui pourrait mener à la concurrence directe du sperme de différents hommes 2,5.
En comparant sperme compétitivité des mâles différents types d'intérêts (mâles expérimentaux) a été réalisée à travers contrôlée expérimentale double accouplementts dans le laboratoire 6,7. En bref, une seule femelle est exposé à deux mâles différents consécutivement, un mâle expérimental et un mâle de référence croisée accouplement. Le même schéma d'accouplement est suivie par d'autres types d'expérimentation, facilitant ainsi la comparaison indirecte de la capacité concurrentielle de leur sperme à travers une référence commune. La fraction d'individus engendrés par les expériences et les mâles référence est identifié en utilisant des marqueurs, qui permet d'estimer la capacité concurrentielle du sperme en utilisant des expressions mathématiques simples 7,8. En outre, la capacité concurrentielle sperme peut être estimée à deux scénarios différents selon que le mâle expérimentale est la deuxième ou la première à s'accoupler (infraction et le dosage de la défense, respectivement) 9, qui est supposé être le reflet de différents attributs de compétences.
Nous décrivons ici une approche qui permet d'interroger le rôle des différents facteurs génétiques qui sous-tendent putativement tIl phénomène de la capacité concurrentielle sperme dans D. melanogaster.
Introduction
Depuis Geoff Parker a noté la prévalence de la compétition spermatique chez les insectes et ses implications évolutives 2, une vague d'études chez la drosophile et d'autres espèces ont tenté de faire la lumière sur ce phénomène à différents niveaux. Quelques exemples de domaines d'intérêt ont fait l'étude de sa variation dans les populations naturelles 9,10, son architecture génétique et la pertinence des facteurs sous-jacents génétiques 11-14, et son rôle dans la coévolution entre les sexes 15,16 conduite. Dans D. melanogaster femelles, la capacité limitée des organes de sperme stockage spécialisés, une paire de spermathèque et le réceptacle séminal 6,17, contribue à la compétition du sperme de mâles différents. Environ 1.500 spermatozoïdes sont transférés pendant l'accouplement pour la femelle, mais seulement ~ 500 peuvent être logés dans les organes mentionnés 18,19. Dans le laboratoire, contrôlée en double accouplement expériencements impliquant un mâle de référence et un ou plusieurs mâles d'intérêt ont été largement utilisés pour évaluer la capacité concurrentielle sperme 7,8.
Capacité concurrentielle sperme est estimée comme étant la proportion de la progéniture désirée par le mâle expérimental dans des expériences double accouplement sur la descendance totale, c'est à dire à la fois le dispositif expérimental et les mâles de référence. Compétitivité sperme comprend deux composants, chacun d'entre eux évaluée dans un essai séparé. Dans le dosage d'infraction, la capacité du sperme mâle expérimental pour déplacer le sperme du premier mâle, soit le mâle de référence, est évaluée. Inversement, dans le dosage de la défense, la capacité du sperme mâle expérimental pour résister à un déplacement ou à réduire le taux de fécondation des spermatozoïdes de sexe masculin de référence est évalué. Selon le type de dosage, de la défense ou de délit, la capacité concurrentielle de sperme est estimé par les scores P 1 ou P 2, respectivement. P1 et P 2 ne peut prendre des valeurs entre 0 et 1. Les valeurs intermédiaires sont habituellement interprétées comme une preuve indirecte de sperme de mélange, ce qui suggère un scénario physiologique impliquant la compétition spermatique direct. Suivant le même raisonnement, les valeurs extrêmes peuvent être interprétées comme une preuve d'une forte capacité compétitive de sperme de différentiel. Les premières études ont montré que P 2 D. melanogaster est plus de 0,8 augmente à mesure que le temps écoulé entre les deux accouplements allonge 7. Ce même protocole expérimental a été utilisé dans d'autres espèces de drosophiles, P 2 étant la statistique communément utilisée dans les études pour évaluer sperme capacité concurrentielle 20. Pour la plupart des espèces, les 2 valeurs P des souches testées est supérieur à 0,6 21. Néanmoins, plusieurs autres mécanismes non liés à la concurrence directe entre le sperme des mâles différents peuvent donner des scores identiques (voir la discussion).
Dprogéniture istinguishing engendré par la première ou la deuxième mâles est possible grâce à l'utilisation de marqueurs facilement identifiables. Dans les premières études, l'un des hommes a été irradiées à des doses sublétales de, par exemple, les rayons X de telle sorte que pratiquement tous les ovules fécondés par le sperme irradié n'ont pas réussi à éclore 7. Par la suite, mutations altérant la pigmentation des yeux ou de la forme de l'aile ont été les marqueurs les plus couramment utilisés. Des exemples du premier sont les mutations pc (brun) 9, cn (cinabre) et 22 W (blanc) 23, tandis que les mutations CY (Curly) 24 correspond au deuxième type de phénotypes; certaines de ces mutations ont été combinés dans le même individu, par exemple cn pc. Dans une moindre mesure, allozymes 25 et microsatellites avec 26,27 modes de transmission connus ont également été utilisés.
Le dispositif expérimental pour tester les différences danscapacité concurrentielle sperme décrit ici suit essentiellement celle de Clark et al. 9. Résultats tirés de ces expériences donnent des informations uniquement sur la paternité différentielle des types masculins expérimentaux sous la loupe. Les analyses qui font également compte des différences post-fécondation in aptitude 14,28 et techniques de visualisation sperme 24 permettent des différences de 1 P (ou P 2) marque à être interprétées comme des différences dans les compétences de sperme.
La figure 1 présente la justification de l'infraction et les analyses de défense. Pour illustrer la logistique du processus, une expérience d'infraction réalisée en D. melanogaster 14 sera expliquée en détail. Ce test d'infraction particulière a été utilisée pour tester un effet mesurable de la famille chaîne intermédiaire dynein spécifique des spermatozoïdes multigénique (Sdic) sur la capacité concurrentielle sperme. Tous les membress de cette famille multigénique résident en tandem sur le chromosome X. mâles Knockout ont été générés par la suppression de la grappe Sdic. Parce que le segment supprimé comprenait également l'aile courte du gène essentiel (SW) et le but de l'étude était d'évaluer la pertinence de Sdic, les hommes portant la délétion Sdic-sw ont été secourus par une copie transgénique sw (symbolisé par P {sw} , qui a également réalisé un gène rapporteur mini-white) sur le chromosome 2. La couleur des yeux a été utilisée comme un marqueur visible pour l'identification de paternité. Tous les mouches étaient dans un fond blanc mutant à l'exception de ceux de la souche Oregon-R, qui ont été utilisés comme hommes de référence.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous avons décrit le protocole expérimental pour évaluer les différences dans la contribution relative des organismes génétiquement distincte D. melanogaster mâles à la descendance dans des expériences contrôlées en double accouplement 7,8. Cela a été fait dans le cadre d'un facteur génétique hypothèse d'influer sur la capacité concurrentielle sperme et il a été illustré dans le dosage de l'infraction même si une procédure similaire s'applique à l'analyse de…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient NSF (MCB-1157876) pour le financement. Nous remercions également Alberto Civetta, John Roote, et deux arbitres anonymes pour leurs commentaires.
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 |
Riferimenti
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