Diferencias Evaluación de Capacidad Competitiva de espermatozoides en<em> Drosophila</em

Summary

Diferencial espermatozoides capacidad competitiva entre<em> Drosophila</em> Machos con genotipos distintos se pueden determinar a través de experimentos de doble contacto. Cada uno de estos experimentos consiste en uno de los machos de interés y un macho de referencia. Marcadores fácilmente identificables en la progenie permiten la inferencia de la fracción de individuos engendrados por cada macho.

Abstract

La competencia entre los machos conespecíficos para fertilizar los óvulos es uno de los mecanismos de selección sexual, es decir, selección que opera en maximizar el número de eventos de apareamiento con éxito en lugar de sobre la supervivencia y la maximización de la viabilidad ^1. La competencia de esperma representa la competencia entre los machos después de copular con la misma hembra ^2, en el que sus espermatozoides son coincidentes en el tiempo y el espacio. Este fenómeno se ha informado en varias especies de plantas y animales ^3. Por ejemplo, silvestres D. hembras melanogaster por lo general contienen esperma 2-3 machos ^4. Los espermatozoides se almacenan en órganos especializados con limitada capacidad de almacenamiento, lo que podría dar lugar a la competencia directa de los espermatozoides de diferentes machos ^2,5.

Comparando los espermatozoides capacidad competitiva de los diferentes machos de interés (tipos masculinos experimentales) se ha realizado a través de la experimentación de doble acoplamiento controladots en el laboratorio ^6,7. En pocas palabras, una sola hembra está expuesto a dos machos diferentes consecutivamente, uno masculino experimental y un macho de referencia cruzada de apareamiento. El mismo esquema de apareamiento es seguido utilizando otros tipos masculinos experimentales, facilitando así la comparación indirecta de la capacidad competitiva de su esperma a través de una referencia común. La fracción de individuos engendrados por los machos experimentales y de referencia se identifica usando marcadores, que permite estimar la capacidad competitiva de espermatozoides usando expresiones matemáticas simples ^7,8. Además, la capacidad competitiva de esperma puede ser estimado en dos escenarios diferentes dependiendo de si el macho experimental es segundo o primero para aparearse (delito y ensayo de defensa, respectivamente) ^9, que se supone que ser el reflejo de diferentes atributos de competencia.

Aquí se describe un método que ayuda a interrogar al papel de los diferentes factores genéticos que supuestamente subyacen tque fenómeno de la capacidad competitiva de esperma en D. melanogaster.

Introduction

Desde Geoff Parker señaló que la prevalencia de la competencia espermática en los insectos y sus implicaciones evolutivas ^2, una oleada de estudios en Drosophila y otras especies han tratado de arrojar algo de luz sobre este fenómeno en muchos niveles diferentes. Algunos ejemplos de las áreas de interés han sido el estudio de la variación de las poblaciones naturales de ^9,10, su arquitectura genética subyacente y la relevancia de los factores genéticos ^11-14, y su papel en la coevolución entre los sexos ^15,16 conducción. En D. hembras melanogaster, la capacidad limitada de los órganos de esperma de almacenamiento especializados, un par de espermateca y el receptáculo seminal ^6,17, contribuye a la competencia de los espermatozoides de diferentes machos. Aproximadamente 1.500 espermatozoides se transfieren durante el apareamiento de la hembra, pero sólo ~ 500 pueden alojarse en los órganos mencionados ^18,19. En el laboratorio, controlado, doble acoplamiento experimentalciones que implican un hombre de referencia y uno o más machos de interés se han utilizado ampliamente para evaluar la capacidad competitiva de espermatozoides ^7,8.

Capacidad competitiva de esperma se calcula como la proporción de la progenie engendrado por el macho experimental en los experimentos de doble acoplamiento sobre la progenie total, es decir que a partir de tanto el grupo experimental y los machos de referencia. Capacidad competitiva de esperma comprende dos componentes, cada uno de ellos evaluado en un ensayo separado. En el ensayo de infracción, la capacidad del esperma masculino experimental para desplazar el esperma desde el primer macho, es decir, el macho de referencia, se evalúa. Por el contrario, en el ensayo de defensa, la capacidad del esperma masculino experimental para resistir el desplazamiento o para reducir el éxito de la fertilización de la esperma masculino referencia se evalúa. Dependiendo del tipo de ensayo, la defensa o ataque, la capacidad competitiva de espermatozoides se calcula a través de las puntuaciones de _P1 o _P2, respectivamente. P₁ y P ₂ sólo puede tomar valores entre 0 y 1. Los valores intermedios suelen interpretarse como evidencia indirecta de semen mezclado, lo que sugiere una situación fisiológica que implica la competencia de esperma directa. Siguiendo el mismo razonamiento, valores extremos pueden ser interpretados como evidencia de la fuerte diferencial de esperma capacidad competitiva. Los primeros estudios mostraron que P ₂ pt D. melanogaster es más de 0.8 aumentando a medida que el tiempo transcurrido entre los dos apareamientos alarga ^7. Este mismo diseño experimental se ha utilizado en otras especies de Drosophila, P ₂ siendo la estadística comúnmente utilizado en los estudios para evaluar la capacidad competitiva de esperma ^20. Para la mayoría de las especies, los valores de P ₂ de las cepas ensayadas es mayor que 0,6 ^21. Sin embargo, otros mecanismos no relacionados con la competencia directa entre los espermatozoides de diferentes machos pueden producir resultados idénticos (ver Discusión).

Dprogenie istinguishing engendrado por los primeros o segundos machos es posible mediante el uso de marcadores fácilmente identificables. En los primeros estudios, uno de los machos se irradió a dosis subletales de, por ejemplo, rayos-X de tal manera que prácticamente todos los óvulos fertilizados por el esperma irradiado no eclosionó ^7. Posteriormente, las mutaciones que alteran la pigmentación de los ojos o la forma del ala han sido los marcadores más utilizados. Ejemplos de los primeros son las mutaciones de peso corporal (marrón) ^9, cn (cinabrio) y ²² W (blanco) ^23, mientras que la mutación Cy (rizado) ²⁴ se corresponde con el segundo tipo de fenotipos; algunas de estas mutaciones se han combinado en el mismo individuo, por ejemplo, cn peso corporal. En menor medida, alozimas ²⁵ y microsatélites ^26,27 con patrones de herencia conocidos también se han utilizado.

El diseño experimental para probar las diferencias encapacidad competitiva de esperma se describe aquí sigue esencialmente el de Clark et al. ^9. Los resultados derivados de estos experimentos dan información únicamente acerca de la paternidad diferencial de los tipos masculinos experimentales bajo escrutinio. Los ensayos, que también tienen en cuenta las diferencias después de la fertilización en la aptitud ^14,28 y técnicas de visualización de esperma ²⁴ permiten a las diferencias en P ₁ o P ₍₂₎ resultados sean interpretados como diferencias en la competencia espermática.

La figura 1 resume los fundamentos tanto de la infracción y los ensayos de defensa. Para ilustrar la logística del proceso, un experimento delito lleva a cabo en D. melanogaster ¹⁴ se explicará en detalle. Este ensayo delito en particular se utilizó para la prueba de un efecto mensurable de la familia de cadena intermedia dynein esperma específico multigénica (SDIC) de la capacidad competitiva de esperma. Todo el miembros de esta familia multigénica residen en tándem en el cromosoma X. Machos Knockout se generaron mediante la supresión de la agrupación NaDCC. Debido a que el segmento eliminado también incluye el gen esencial ala corta (SW) y el propósito del estudio fue evaluar la relevancia de NaDCC, los machos que llevan la deleción NaDCC-sw fueron rescatados por una copia transgénica de sw (simbolizado como P {sw} , que también llevó a un gen reportero mini-blanco) en el cromosoma 2. Mis ojos se utilizó como un marcador visible para la identificación de paternidad. Todas las moscas estaban en un mutante de fondo blanco con la excepción de los de la cepa Oregon-R, que se utilizaron como referencia los machos.

Protocol

Experimentos a pequeña escala se debe realizar para familiarizarse con todo el procedimiento. 1. Recopilación de hembras vírgenes y hombres de Naïve La versión más simple del experimento descrito consta de cuatro tipos de cruces iniciales, que implican la combinación de los adultos: a) w particulares 1118 con el fin de recoger las hembras vírgenes, b) Oregon-R individuos con el fin de recoger los varones referencia ingenuos, c )…

Representative Results

La tabla 2 resume algunas de las características más destacadas de dos experimentos delito (ensayos 1 y 2) en el que D. melanogaster machos experimentales con y sin (Tipo I y II, respectivamente) un grupo funcional NaDCC se comparan 14. Después de tomar en cuenta las diferentes incidencias encontradas con algunas repeticiones, 58-83% de las mujeres resultaron ser de carácter informativo, por lo que los recuentos de paternidad de su progenie se podrían utilizar para el c…

Discussion

Hemos descrito el diseño experimental para evaluar las diferencias en la contribución relativa de genéticamente distinta D. melanogaster hombres a la progenie en los experimentos de doble acoplamiento controlados ^7,8. Esto se ha hecho en el contexto de un factor genético planteado la hipótesis de influir en la capacidad competitiva de esperma y se ha ilustrado en el ensayo de delito aunque se aplica un procedimiento similar al ensayo de defensa (Figura 1). Este diseño experimen…

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