Protocol voor het beoordelen van de relatieve effecten van milieu en genetica op gewei en lichaam groei voor een langlevende Cervid
Summary
Fenotypische verschillen tussen de cervid bevolking kunnen worden gerelateerd aan populatieniveau genetica of voeding; comforthotel die moeilijk is in het wild. Dit protocol beschrijft hoe we ontwierpen een gecontroleerde studie waar voeding variatie werd uitgeschakeld. We vonden dat fenotypische variatie van mannelijke Witstaarthert was beperkter door voeding dan genetica.
Abstract
Cervid fenotype kan worden geplaatst in een van twee categorieën: efficiëntie, die overleven bevordert over de extravagante Morfometrische groei en luxe, die bevordert groei van wapens en het lichaam zo groot. Bevolking van dezelfde soort weergeven elke fenotype afhankelijk van omgevingsomstandigheden. Hoewel gewei en lichaam grootte van mannelijke Witstaarthert (Odocoileus virginianus) per regio van de geomorfologische in Mississippi, Verenigde Staten verschilt en is sterk gecorreleerd met regionale variatie in voedingswaarde, kunnen niet de gevolgen van de bevolking-niveau genetica van inheemse voorraden en vorige opnieuw kous inspanningen worden genegeerd. Dit protocol beschrijft hoe we ontwierpen een gecontroleerde studie, waar andere factoren die van invloed zijn fenotype, zoals leeftijd en voeding, worden gecontroleerd. Wij brachten zwangere vrouwtjes wild gevangen en zes-maand-oude jongen uit drie verschillende geomorfologische gebieden in Mississippi, Verenigde Staten aan de Mississippi State University Rusty Dawkins Memorial herten-eenheid. Herten uit dezelfde regio werd gefokt voor het produceren van een tweede generatie nakomelingen, waardoor wij generaties reacties en moeders effecten te beoordelen. Alle herten aten de dezelfde hoge kwaliteit (20% ruw eiwit herten pellet) dieet ad libitum. Wij uniek elke pasgeborene gemarkeerd en opgenomen lichaam massa, achterste voet en totale lichaamslengte. Elke daaropvolgende val, we individuen via externe injectie gedrogeerd en bemonsterd het dezelfde morphometrics plus geweien van volwassenen. We vonden dat alle morphometrics verhoogd in grootte van eerste naar tweede generatie, met volledige compensatie van gewei grootte (regionale variatie niet langer aanwezig) en gedeeltelijke compensatie van de lichaamsmassa (enig bewijs voor regionale variatie) duidelijk in de tweede generatie. Tweede generatie mannen dat afkomstig van onze armste kwaliteit is bodem regio weergegeven over een stijging met 40% van de Geweitak grootte en een stijging van 25% van de lichaamsmassa in vergelijking met hun wild geoogste tegenhangers. Onze resultaten suggereren fenotypische variatie van wild mannelijke Witstaarthert in Mississippi meer gerelateerd zijn aan verschillen in voedingswaarde dan populatieniveau genetica.
Introduction
Omgevingsfactoren die een moeder tijdens dracht en lactatie ervaart kunnen beïnvloeden van haar nakomelingen fenotype, onafhankelijk van genotype1,2,3. Moeders die bewonen van kwalitatief hoogwaardige omgevingen waarschijnlijk zal produceren nakomelingen die vertonen een luxe fenotype (groot Geweitak en lichaam grootte4), overwegende dat moeders die het bewonen van een lage kwaliteit omgeving kunnen produceren nakomelingen die een efficiëntie fenotype (kleine gewei en lichaam grootte4 vertonen). Daarom, volhardt in een hoogwaardige omgeving kan toestaan dat een moeder voor de productie van mannelijke nakomelingen met grote fenotypische kenmerken, die kunnen rechtstreeks van invloed zijn de nakomelingen van reproductieve kansen5,6,7,8 en niet indirect beïnvloeden de inclusieve fitheid van de moeder.
Hoewel voeding beïnvloedt direct de fenotypische kenmerken over taxa (Ursus americanus, Ursus arctos9; Liasis fuscusI 10; Larus michahellis 11), verschillende factoren van invloed kunnen zijn op de Witstaarthert fenotypen in Mississippi, Verenigde Staten. Gewei en lichaam grootte zijn ongeveer een derde groter voor sommige populaties in vergelijking met anderen12. Deze variatie is sterk gecorreleerd met voedergewassen kwaliteit13,14; de grootste mannetjes worden gevonden in gebieden met de grootste kwaliteit van ruwvoer. Historische herstel inspanningen van Witstaarthert in Mississippi kunnen echter hebben geleid tot genetische knelpunten en/of oprichter effecten15,16, waarin sommige van de waargenomen regionale variatie in Witstaarthert fenotype ook gedeeltelijk kunnen verklaren.
Wij bieden het protocol dat we gebruikt om te bepalen van de voedingskwaliteit van wild gevangen Witstaarthert, waardoor ons om te beoordelen of mannelijke fenotype wordt beperkt door populatieniveau genetica. Dit protocol, ook ons toegestaan om te beoordelen of achterop moeders effecten waren aanwezig in onze bevolkingen. Onze gecontroleerde ontwerp is preferentiële te onderzoeken op opgezette populaties die beperkt zijn tot het gebruik van omgevingsvariabelen als een proxy voor voeding beperking3,17. Onze gecontroleerde ontwerp zorgt ook voor andere variabelen, zoals potentieel chronische stress gerelateerd aan sociale interacties constant worden gehouden als alle individuen zijn onderworpen aan soortgelijke huisvesting en de veehouderijpraktijken. Bovendien, omdat voeding rechtstreeks van invloed op andere aspecten leven geschiedenis kunt variërend van reproductie tot overleving18,19, beheersing van voeding voor onderzoekers te beoordelen van andere variabelen die invloed hebben op aspecten van de zoogdieren leven de geschiedenis. Soortgelijke protocollen zijn beschreven om te beoordelen van kwesties in verband met het levensgeschiedenis aspecten voor andere hoefdieren in Noord-Amerika (b.v., 20,21).
Protocol
Representative Results
Discussion
Er moeten verschillende stappen worden gekoppeld aan onze protocol; echter, er zijn vier essentiële stappen die moeten worden genomen om succes met dit protocol te waarborgen. Ten eerste moet er tijdens het vastleggen van wild hert, verschillende opname-locaties in de regio van een enkele bron (stap 1.1.1). Met meerdere locaties vastleggen zorgt ervoor dat alle genetische variabiliteit die is gekoppeld aan de bron regio onder herten vertegenwoordigd zullen zijn. Ten tweede, herten moet worden gescheiden gehouden door br…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken de Mississippi departement van Wildlife-, visserij- en parken (MDWFP) voor financiële steun met middelen uit de federale hulp in Wildlife restauratie Act (W-48-61). Wij danken MDWFP biologen W. McKinley, A. Blaylock, Gary A. en L. Wilf voor hun verregaande betrokkenheid in de gegevensverzameling. Wij danken ook S. Tucker als coördinator van de faciliteit en meerdere afgestudeerde studenten en technici voor hun hulp verzamelen van gegevens. Dit manuscript is bijdrage WFA427 van de Mississippi State University Forest en Wildlife Research Center.
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).
