アスティアナックスメキシカンスにおける最大繁殖と産卵の昇温温度変化
Summary
この記事では、発達および進化研究の新たなモデルであるメキシコの四元 アスティアナックス・メキシカンスで最大産卵を刺激するための、インクリメンタル温度体制の基本的な実験室条件とプロトコルを概説する。
Abstract
メキシコのテトラ、 アスティアナックス・メキシカンスは、開発と進化の研究のための新興モデルシステムです。この種における目の表面(表面魚)と盲目の洞窟(洞窟魚)のモーフの存在は、形態学的および行動進化の根底にあるメカニズムを尋問する機会を提供する。洞窟の魚は、新しい建設的で回帰的な形質を進化させてきた。建設的な変化には、味覚芽と顎、横線感覚器官、体脂肪の増加が含まれる。回帰的な変化には、目の喪失または減少が含まれる。メラニン色素沈着,学校教育行動,攻撃性,睡眠これらの変化を実験的に尋問するには、大量の産卵胚を得ることが重要である。元の A.メキシカンス 表面魚と洞窟魚が1990年代にテキサス州とメキシコで収集されて以来、その子孫はジェフリー研究所で毎月2回多くの胚を繁殖させ、産卵するように日常的に刺激されてきました。繁殖は食物の豊富さと品質、明暗サイクル、温度によって制御されていますが、増分温度変化が最大産卵を刺激する上で重要な役割を果たしていることが分かっています。繁殖週の最初の3日間の温度が72°Fから78 °Fに徐々に上昇すると、2〜3回連続で産卵日が最大の高品質胚を提供し、その後、産卵週の最後の3日間に78°Fから72°Fに徐々に温度が低下します。このビデオに示す手順は、増分温度刺激産卵のための実験室の繁殖週の前および間のワークフローを概説する。
Introduction
テレオスト・アスティアナックス・メキシカンスは、目の表面住居(表面魚)の形をしており、多くの異なる盲目の洞窟住居(洞窟魚)が1、2を形成しています。洞窟の魚は永遠の暗闇の中で進化し、食品の限界の下で、新しい建設的で回帰的な形質の出現をもたらしました 3.建設的な特徴は、味覚芽と顎のサイズの増加、横線の感覚器官、および脂肪の埋蔵量を含む。回帰的な特徴には、メラニンの色素沈着、目、睡眠、学校教育、攻撃性などの行動の喪失または減少が含まれます。アスティヤナックス系の属性は、2つの形態間の完全な生殖能力であり、定量的形質遺伝子座(QTL)マッピングを使用して、建設的かつ回帰的な進化4、5、6、7に関連するゲノム領域を決定することを可能にする。A. メキシカンスは、実験室で頻繁に産卵するように誘導することができるので、開発を研究するための有利なシステムを提供しています。A.メキシカンスの胚は半透明で、ゼブラフィッシュよりもわずかに大きく、大量に産生され、約8〜12ヶ月で性的に成熟した成人に発展する。最大産卵能力の期間は約5年です。このプロトコルは、典型的な繁殖週にA.メキシカンス培養施設で必要なワークフローを記述し、魚のシステムのメンテナンスの詳細と最大産卵のための温度制御体制が含まれています。
A. メキシカンス は、石灰岩の高原(表面魚)に由来する川に生息する熱帯魚で、石灰岩の洞窟(洞窟魚)8のプールに生息しています。石灰岩は溶解して硬水を生成し 、A.メキシカンは 硬水で繁栄します。硬水条件に適応した魚は、塩辛い条件の範囲を許容することができますが、一般的に特定のもの9で繁殖します。産卵行動の誘導は、因子の組み合わせによって達成される。魚は冷血で恒常性を維持するために環境に依存しているため、その代謝は環境変化に敏感であり、ストレッサー10に対してより迅速に反応する。 A. メキシカンは 、水流、pH、導電性、浸透圧、照明、水温の厳重に規制された条件下で水生系で培養する必要があります。
ジェフリー研究所では、魚は2つの流水システムで維持されています:(1)性的成熟前の若い成人魚のための「赤ちゃんシステム」と(2)性的に成熟した、繁殖大人のための大人(またはメイン)システム。「ベビーシステム」は、流水を供給する8Lと15Lタンクで構成されています。「ベビーシステム」は、幼虫から成長した稚魚と若い変態の少年が、毎週水を交換する小さな(1-10 L)タンクで播種します。幼虫、稚魚、および少年は非常に食物に依存しており、生存率が高いように、1日1回生きた食物(塩水エビ)を与えなければなりません。「赤ちゃんシステム」の若い少年は、約1〜1.5年後に成人システムに入れられます。最初は、粉砕されたテトラフレークを与えられ、さらなる成長の後、彼らは通常の成人給餌体制に移される。性的成熟度は女性の腹部容積によって評価され、および性を決定するための方法が11に記載されている。大人のシステムでは、水は24時間に3回42 Lタンクで自動的に交換されます。大人のシステムは目視点検および自動温度、pHおよび調査からの伝導率の読書によって毎日監視される。最適なpHは7.4前後で、6.8~7.5、ベース温度は72/73°F、理想的な導電率は600~800mSの範囲で、コントローラ画面に自動読み取り値が表示され、システム全体に分布する流量計で水圧の視覚的なチェックが読み取られます。水質に関する独立したチェックは、温度をテストし、測色試験を用いてpH、アンモニア、硝酸塩の水質パラメータを測定することによって毎週行われます。アンモニアおよび硝酸塩レベルは、有益な細菌(例えば、ヌタフィンサイクル)をシステムに加えることによってゼロに近い状態に保たれます。室内照明は、14時間光と10時間の暗い期間に調整されたタイマーによって制御されます。上記の全体的な水質パラメータに加えて、次の考慮事項は、繁殖週に特別な注意が必要です。
最初の考慮事項は、魚(実験室の洞窟魚でさえ)が概日時計を設定するために光サイクルに依存するので、光周期です。概日リズムは、繁殖や摂食から免疫系の健康12、13に至るまですべてに影響を与えることができ、最大の健康上の利点のために一貫している必要があります。魚は14時間光と10時間の暗い光周期で流水システムで維持されます。表面魚は一般的に、システムが暗くなってから1時間後に産卵を開始し、この期間中に導入された光は産卵を妨げ、終了する可能性があります。盲目の洞窟魚の産卵は光によってあまり邪魔されない。表面魚の産卵と比較して、洞窟魚の産卵は遅れ、通常はシステムが暗くなってから4〜5時間後に始まる。
第二の考慮事項は栄養です。成魚は通常、1日1回テトラフレークの食事を与えられています。産卵前に、魚は余分な量のテトラフレークやその他の食べ物を補ったタンパク質が豊富な食事を与えられる:卵黄フレークと時折生きているカリフォルニアの黒虫(Lumbriculus variegatus)は、前の産卵サイクル中の卵生産によるタンパク質損失を補う。繁殖週には、魚は1日2回、朝に1回、午後/夕方に再び餌を与えられる。魚は1日に1回だけ餌を与えるが、食物の単一の非常に大きな部分で、これは栄養失調を引き起こす可能性がありますので、避けるべきです 14.
3つ目の考慮事項はスペースです。スペース要件は、成人の平均体重に加えて、魚が学校教育行動や攻撃的な行動を持っているかどうかなどの行動上の考慮事項に基づいています。オーバーまたは混雑不足のタンクは、攻撃性の高まりと一定のストレスを引き起こし、魚はタンク仲間からの怪我に対して脆弱になり、産卵15に参加するのを嫌がる可能性があります。私たちは通常、42 Lタンクあたり10〜20匹の魚を収容します。
4つ目の考慮事項は温度です。前述のように、魚は冷血動物であり、体温を維持するために環境に依存しています。温度は代謝過程に直接影響を及ぼすため、温度の変化は魚16の行動変化を引き起こす可能性がある。この繁殖プログラムは、温度の2週間のサイクルで構成されています:最初の週は78 °Fに温度スパイクを導入し、次の週は72 °Fの静電気温度を維持します。 最初の(繁殖)週の間に、プラスチック縁の繁殖網は毎晩タンクの底に置かれます。繁殖網は、タンク内の魚と産卵卵の間の障壁として機能し、そうでなければ消費されるであろう。気温は週の半ばまでに1日あたり2°F上昇して最大78°Fに上昇し、今週の最初の2〜3日の夜に光サイクルに従って産卵が誘発される。その後、週の残りの日に温度を72 °Fに2°Fずつ下げ、次の繁殖週の初めまでベース温度を維持します。繁殖は通常、魚の回復時間を可能にするために月に2回以下に刺激されます。
全体的に、この方法は、より長い期間にわたって最高品質の胚を大量に産出することを可能にする。
Protocol
Representative Results
Discussion
アスティアナックスメキシカンスは、頻繁に発生し、実験室1、2で容易に飼育することができる新しい生物学的モデルです。私たちは、A.メキシカン洞窟魚の進化的変化の根源となる発達メカニズムに興味を持っているので、胚の生産と使用は、私たちの研究目標に不可欠です。魚の成虫ストックを維持する主な目的は、発達実験や成?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
デビッド・マータシアン、ディードレ・ヘイザー、エイミー・パークハースト、クレイグ・フット、マンディ・ンのジェフリー研究所 A.メキシカン文化 施設への貴重な貢献に感謝します。ジェフリー研究所の研究は現在、NIH助成金EY024941によってサポートされています。
Materials
| Blackworms | Eastern Aquatics, Lancaster, PA | None | |
| Breeding Nets | Custom made | ||
| Brine shrimp eggs | AquaCave Lake Forest, IL. | None | |
| Colorimetric test kit | Petco | SKU:11916 | API Freshwater pH Test Kit |
| Egg yolk flakes | Pentair, Minneapolis, MN | None | |
| Fingerbowls | Carolina Biological Supply | 741004 | Culture dishes, 4.5 in, 250 mL |
| Hand held nets | Any Pet Store | ||
| Incubator for embryos | Fisher Scientific | 51-029-321HPM | 405 L |
| Instant Ocean sea salts | Spectrum Brands, Blacksburg, VA | None | |
| Methylene Blue | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | M9140 | |
| Pasteur Pipettes | Fisher Scientific | 13-678-20 | 5.75 in. |
| Net soaking solution | Any Pet Store | ||
| Nutrafin Cycle | Amazon | None | Bacterial boost |
| Refrigerator for live feed | Any source | ||
| Stereomicroscope | Any source | ||
| Thermometer | Any source | ||
| Tetra Tropical Crisps | Spectrum Brands, Blacksburg, VA | None |
References
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