Sperm Rekabet Yeteneği in değerlendirilmesi farklılıklar<em> Drosophila</em
Summary
Arasında Diferansiyel sperm rekabet yeteneği<em> Drosophila</emFarklı genotipleri ile> erkek çift çiftleşme deneyler ile tespit edilebilir. Bu deneylerin her biri ilgi ve bir referans erkek erkek biri içerir. Döl içinde kolaylıkla tespit işaretleri her erkek tarafından babası bireylerin fraksiyonu çıkarım sağlar.
Abstract
Ova Gübreleme conspecific erkekler arasında rekabet cinsel seleksiyon mekanizmalarıyla biri değil, en üst düzeye hayatta kalma ve canlılığı 1 daha başarılı çiftleşme olay sayısı maksimize çalışan yani seçimidir. Sperm rekabeti kendi sperm zaman ve mekan içinde tesadüfi olduğu aynı kadın 2, çiftleşme sonrası erkek arasındaki rekabet temsil eder. Bu olgu, bitki ve hayvan 3 birden fazla tür bildirilmiştir. Örneğin, vahşi yakalanmış D. melanogaster kadın genellikle 2-3 erkek 4 sperm içerir. Sperm farklı erkek 2,5 gelen sperm doğrudan rekabet unsuru doğurabilecek sınırlı depolama kapasitesi ile özel organlarda depolanır.
Farklı ilgi erkek (deneysel erkek türleri) sperm rekabet yeteneği karşılaştıran kontrollü çift çiftleşme deneysel ile yapılmıştırlaboratuvar 6,7 olarak ts. Kısaca, tek bir kadın arka arkaya iki farklı erkek, bir deneysel erkek ve bir çapraz çiftleşme referans erkek maruz kalmaktadır. Aynı çiftleşme düzeni daha sonra bu nedenle ortak bir referans yoluyla sperm rekabet yeteneği dolaylı karşılaştırma kolaylaştıran diğer deneysel erkek türleri ile takip edilmektedir. Deney ve referans erkekler tarafından babası bireylerin kısmını basit bir matematiksel ifadeler 7,8 kullanarak sperm rekabet yeteneği tahmin sağlar işaretleri kullanılarak tanımlanır. Buna ek olarak, sperm rekabet yeteneği deneysel erkek farklı yeterlilik özelliklerini yansıtıcı olduğu varsayılır arkadaşı (sırasıyla suç ve savunma testi,) 9, ikinci ya da ilk olmasına bağlı olarak iki farklı senaryolarda tahmin edilebilir.
Burada, kabul görmüş t altında yatan farklı genetik faktörlerin rolü sorgulamak için yardımcı olan bir yaklaşım tarifD. sperm rekabet yeteneği o fenomen melanogaster.
Introduction
Geoff Parker böcekler ve evrimsel etkileri 2 sperm rekabet yaygınlığı kaydetti yana, Drosophila ve diğer türlerde çalışmalar büyük bir artış çok farklı düzeylerde bu olay biraz ışık tutmak için çalıştık. Ilgi alanları bazı örnekler doğal nüfus 9,10, genetik mimarisi ve genetik faktörler 11-14 altta yatan önemi ve cinsiyetler 15,16 arasında birlikte evrim sürüş rolünü kendi varyasyon ve diğer detaylar olmuştur. D. melanogaster kadın, özel sperm depolama organların sınırlı kapasitesi, sperm kesesi ve seminal priz 6,17 bir çift, farklı erkeklerden sperm rekabete katkıda bulunmaktadır. Yaklaşık 1.500 sperm söz konusu organların 18,19 konaklayabilir kadın ama sadece ~ 500 için çiftleşme sırasında aktarılır. Laboratuar, kontrollü çift çiftleşme deneysel olarakBir referans erkek ve ilgilenilen bir veya daha fazla erkek içeren ments yaygın sperm rekabet yeteneği 7,8 değerlendirmek için kullanılmıştır.
Sperm rekabet yeteneği toplam soyu üzerinde çift çiftleşme deneylerde deneysel erkek tarafından çocuğu döl oranı olarak tahmin, yani bu deneysel ve referans erkeklerde hem de. Edilir Sperm rekabet yeteneği, iki bileşen ayrı bir deneyde değerlendirilen her biri oluşur. Hücum deneyde, birinci erkek gelen sperm yerinden için deneysel erkek sperm yeteneği, referans erkek yani değerlendirilir. Tersine, savunma deneyde, Deney erkek sperm yeteneği yerinden karşı veya referans erkek sperm dölleme oranı azaltmak için değerlendirilir. Tahlil, savunma ya da suç türüne bağlı olarak, sperm rekabet yeteneği puanları P 1 ve P 2, sırasıyla ile tahmin edilmektedir. P1 ve P 2 0 ile 1 arasında değerler sadece alabilir. Ara değerler genellikle doğrudan sperm rekabet içeren fizyolojik bir senaryo göstermektedir sperm karıştırma, dolaylı kanıt olarak yorumlanır. Aynı mantığı ardından, uç değerler güçlü diferansiyel sperm rekabet yeteneği delil olarak yorumlanabilir. İlk çalışmalar göstermiştir ki D P 2 melanogaster 7 uzatır iki çiftleşme arasında geçen süre olarak artan 0.8 bitti. Bu aynı deney tasarımı diğer Drosophila türlerinde kullanılmıştır, P 2 sperm rekabet yeteneği 20 değerlendirmek için çalışmalarda yaygın olarak kullanılan istatistik olmaktan. Çoğu tür için, test edilen suşların p 2 değerleri 0.6 21 daha yüksektir. Bununla birlikte, farklı erkeklerin sperm arasındaki doğrudan rekabet ilgisiz birçok mekanizma aynı puanları (Tartışma) verebilir.
Dbirinci ya da ikinci erkek tarafından çocuğu istinguishing soyu kolayca tanımlanabilir markerlerin kullanımı ile mümkündür. Erken çalışmalarda, erkeklerin birinin öldürücü dozlarda ışınlanmış edildi, örneğin, X-ışınları gibi ışınlanmış sperm tarafından döllenmiş hemen hemen tüm ova 7 yumurtadan için başarısız olduğunu. Daha sonra, göz pigmentasyon veya kanat şeklini değiştiren mutasyonlar en yaygın olarak kullanılan belirteçler olmuştur. Eski örnekleri mutasyonlar BW (kahverengi) 9, CN (zencefil) 22 ve W (beyaz) 23 fenotipleri ikinci tip mutasyon Cy (Kıvrımlı) 24 tekabül ederken, bu mutasyonların bazıları birleştirilmiştir Aynı kişi, örneğin cn bw. Daha az ölçüde, allozimler 25 ve bilinen kalıtım desenleri ile Mikrosatellitlerin 26,27 da kullanılmıştır.
Farklılıkları test etmek için deney tasarımıSperm rekabet yeteneği, Clark ve ark, esasen burada aşağıda açıklandığı. 9. Bu deneylerden elde edilen sonuçlar sadece inceleme altında deneysel erkek tiplerinin ayırıcı babalık hakkında bilgi vermek. Ayrıca spor 14,28 ve sperm görselleştirme teknikleri 24 sonrası döllenme farklılıkları hesaba katmak Tahliller P 1 farklılıklar (veya P 2) puanları sperm yeterlilik farklılıklar olarak yorumlanabilir sağlar.
Şekil 1 suç ve savunma deneyleri hem de mantığı özetliyor. Sürecin lojistik göstermek için, bir suç deney D. gerçekleştirilen melanogaster 14 ayrıntılı olarak açıklanacaktır. Bu özel suç test sperm rekabet yeteneği multigen aile Sperm özel dynein ara zinciri (Sdic) ölçülebilir bir etkisi test etmek için kullanılmıştır. Tüm üyeBu multigen ailenin s X kromozomu üzerinde tandem bulunur. Nakavt erkek Sdic küme silerek oluşturulmuştur. Silinen bölümü de temel gen kısa kanat (sw) dahil ve çalışmanın amacı Sdic bir alaka değerlendirmek olduğu için, Sdic-sw silme taşıyan erkek (P {sw} olarak sembolize sw bir transgenik kopyasını tarafından kurtarıldı , ayrıca kromozom 2 bir mini-beyaz muhabiri gen) yapılan hangi. Göz rengi babalık tanımlanması için görünür bir marker olarak kullanılmıştır. Tüm referans sinekler erkek olarak kullanılmıştır suşu Oregon-R, o dışında beyaz bir mutant arka edildi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Biz genetik olarak farklı göreli katkısı farklılıkları değerlendirmek için deneysel tasarım nitelendirdiler D. kontrollü çift çiftleşme deneyler 7,8 olarak döl için melanogaster erkek. Bu sperm rekabet yeteneği etkilemek için ve benzer bir prosedür savunma testi (Şekil 1) için de geçerlidir rağmen suçun testi içinde gösterildiği olmuştur hipotezi bir genetik faktör bağlamında yapılmıştır. Bu deneysel tasarım gibi kadın genotip 32'…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar finansman için (MCB-1.157.876) NSF teşekkür ederim. Biz de onların yorumlar için Alberto Civetta, John roote ve iki anonim hakem teşekkür ederim.
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 |
References
- Darwin, C. . The descent of man and selection in relation to sex. , (1871).
- Parker, G. A. Sperm competition and its evolutionary consequences in the insects. Biol. Rev. 45, 525-567 (1970).
- Birkhead, T. R., Møller, A. P. . Sperm competition and sexual selection. , (1998).
- Jones, B., Clark, A. G. Bayesian sperm competition estimates. 유전학. 163, 1193-1199 (2003).
- Griffiths, R. C., McKechnie, S. W., McKenzie, J. A. Multiple mating and sperm displacement in natural populations of Drosophila melanogaster. Theor. Appl. Genet. 62, 89-96 (1982).
- Jonsson, U. B. Sperm transfer, storage, displacement, and utilization in Drosophila melanogaster. 유전학. 47, 1719-1736 (1962).
- Boorman, E., Parker, G. A. Sperm (ejaculate) competition in Drosophila melanogaster, and the reproductive value of females to males in relation to female age and mating status. Ecol. Entomol. 1, 145-155 (1976).
- Gromko, M. H., Gilbert, D. G., Richmond, R. C., Smith, R. L. . Sperm Competition and the Evolution of Animal Mating Systems. , 372-427 (1984).
- Clark, A. G., Aguade, M., Prout, T., Harshman, L. G., Langley, C. H. Variation in sperm displacement and its association with accessory gland protein loci in Drosophila melanogaster. 유전학. 139, 189-201 (1995).
- Clark, A. G., Begun, D. J., Prout, T. Female x male interactions in Drosophila sperm competition. Science. 283, 217-220 (1999).
- Civetta, A., Clark, A. G. Chromosomal effects on male and female components of sperm precedence in Drosophila. Genet. Res. 75, 143-151 (2000).
- Greenspan, L., Clark, A. G. Associations between variation in X chromosome male reproductive genes and sperm competitive ability in Drosophila melanogaster. Int. J. Evol. Biol. 2011, 214280 (2011).
- Chapman, T., Neubaum, D. M., Wolfner, M. F., Partridge, L. The role of male accessory gland protein Acp36DE in sperm competition in Drosophila melanogaster. Proc. Biol. Sci. 267, 1097-1105 (2000).
- Yeh, S. D., et al. Functional evidence that a recently evolved Drosophila sperm-specific gene boosts sperm competition. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 2043-2048 (2012).
- Pitnick, S., Markow, T. A., Spicer, G. S. Evolution of multiple kinds of female sperm-storage organs in Drosophila. Evolution. 53, 1804-1822 (1999).
- Pitnick, S., Miller, G. T., Schneider, K., Markow, T. A. Ejaculate-female coevolution in Drosophila mojavensis. Proc. Biol. Sci. 270, 1507-1512 (2003).
- Nonidez, J. F. The internal phenomenon of reproduction in Drosophila. Biol. Bull. 39, 207-230 (1920).
- Miller, G. T., Pitnick, S. Sperm-female coevolution in Drosophila. Science. 298, 1230-1233 (2002).
- Manier, M. K., et al. Resolving mechanisms of competitive fertilization success in Drosophila melanogaster. Science. 328, 354-357 (2010).
- Simmons, L., Siva-Jothy, M., Birkhead, T. R., Møller, A. P. . Sperm competition and sexual selection. , 826 (1998).
- Singh, S. R., Singh, B. N., Hoenigsberg, H. F. Female remating, sperm competition and sexual selection in Drosophila. Genetics and Molecular Research. 1, 178-215 (2002).
- Markow, T. A. A comparative investigation of the mating system of Drosophila hydei. Animal Behaviour. 33, 775-781 (1985).
- Barbadilla, A., Quezada-Díaz, J. E., Ruiz, A., Santos, M., Fontdevila, A. The evolutionary history of Drosophila buzzatii. XVII. Double mating and sperm predominance. Genet. Sel. Evol. 23, 133-140 (1991).
- Civetta, A. Direct visualization of sperm competition and sperm storage in Drosophila. Curr. Biol. 9, 841-844 (1999).
- Turner, M. E., Anderson, W. W. Sperm predominance among Drosophila pseudoobscura karyotypes. Evolution. 38, 983-995 (1984).
- Harshman, L. G., Clark, A. G. Inference of sperm competition from broods of field-caught Drosophila. Evolution. , 1334-1341 (1998).
- Imhof, M., Harr, B., Brem, G., Schlotterer, C. Multiple mating in wild Drosophila melanogaster revisited by microsatellite analysis. Mol. Ecol. 7, 915-917 (1998).
- Price, C. S., Dyer, K. A., Coyne, J. A. Sperm competition between Drosophila males involves both displacement and incapacitation. Nature. 400, 449-452 (1999).
- Ashburner, M. . Drosophila: A Laboratory Manual. , (1989).
- Greenspan, R. J. Fly Pushing: The Theory and Practice of Drosophila Genetics. , (1997).
- Sokal, R. R., Rohlf, F. J. . Biometry : the principles and practice of statistics in biological research. , (1994).
- Clark, A. G., Begun, D. J. Female genotypes affect sperm displacement in Drosophila. 유전학. 149, 1487-1493 (1998).
- Clark, A. G., Dermitzakis, E. T., Civetta, A. Nontransitivity of sperm precedence in Drosophila. Evolution. 54, 1030-1035 (2000).
- Wigby, S., Chapman, T. Sperm competition. Curr. Biol. 14, 100-102 (2004).
- Pizzari, T., Parker, G. A., Birkhead, T. R., Hosken, D. J., Pitnick, S. . Sperm biology: an evolutionary perspective. , 674 (2008).
- Ram, K. R., Wolfner, M. F. Seminar influences: Drosophila Acps and the molecular interplay between males and females during reproduction. Integr. Comp. Biol. 47, 427-445 (2007).
- Civetta, A., Rosing, K. R., Fisher, J. H. Differences in sperm competition and sperm competition avoidance in Drosophila melanogaster. Animal Behaviour. 75, 1739-1746 (2008).
