Summary

Antler और एक लंबे समय रहते Cervid के लिए शरीर के विकास पर पर्यावरण और आनुवंशिकी के सापेक्ष प्रभाव का आकलन करने के लिए प्रोटोकॉल

Published: August 08, 2017
doi:

Summary

Phenotypic मतभेद cervid आबादी के बीच जनसंख्या-स्तर आनुवंशिकी या पोषण करने के लिए संबंधित हो सकता है; समझदार जो जंगल में मुश्किल है। इस प्रोटोकॉल बताता है कि कैसे हम एक नियंत्रित अध्ययन जहां पोषण भिन्नता समाप्त हो गया था बनाया गया। हमने पाया है कि पुरुष सफेद पूंछ हिरण का phenotypic परिवर्तन अधिक आनुवंशिकी से पोषण द्वारा सीमित था।

Abstract

Cervid phenotype रखा जा सकता है दो श्रेणियों में से एक में: दक्षता, जो असाधारण morphometric विकास, और लक्जरी, जो बड़े आकार के हथियार और शरीर के विकास को बढ़ावा देता है पर अस्तित्व को बढ़ावा देता है। आबादी एक ही प्रजाति के पर्यावरण की स्थिति के आधार पर प्रत्येक phenotype प्रदर्शित करें। Antler और शरीर के आकार के पुरुष सफेद पूंछ हिरण (Odocoileus virginianus) मिसिसिपी, संयुक्त राज्य अमेरिका में physiographic क्षेत्र के अनुसार बदलता रहता है और पोषण गुणवत्ता में क्षेत्रीय भिन्नता के साथ मजबूती से सहसंबद्ध है, हालांकि देशी शेयरों और पिछले पुनः मोजा प्रयासों से जनसंख्या-स्तर आनुवंशिकी के प्रभाव अवहेलना नहीं कर सकता। इस प्रोटोकॉल वर्णन करता है कि कैसे हम एक नियंत्रित अध्ययन, जहाँ अन्य कारक है कि प्रभावित phenotype, आयु और पोषण, जैसे नियंत्रित कर रहे हैं डिज़ाइन किया गया। हम गर्भवती महिलाओं जंगली पकड़ा और छह महीने पुराने fawns मिसिसिपी, मिसिसिपी राज्य विश्वविद्यालय जंग खाए Dawkins मेमोरियल हिरण इकाई के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में तीन अलग physiographic क्षेत्रों से लाया है। हिरण एक ही क्षेत्र से एक दूसरी पीढ़ी के वंश, उत्तर के नई पीढ़ी और मातृक प्रभावों का आकलन करने के लिए हमें की अनुमति के उत्पादन के लिए नस्ल थे। सभी हिरण एक ही उच्च गुणवत्ता (20% क्रूड प्रोटीन हिरण गोली) आहार विज्ञापन libitumखा लिया। हम अनन्य रूप से प्रत्येक neonate के रूप में चिह्नित और शरीर द्रव्यमान, हिंद पैर, और कुल शरीर लंबाई दर्ज की गई। प्रत्येक क्रमिक गिरावट, हम बेहोश दूरस्थ इंजेक्शन के माध्यम से व्यक्तियों और एक ही morphometrics अधिक वयस्कों के सींग नमूना। हमने पाया है कि सभी morphometrics antler आकार (क्षेत्रीय भिन्नता अब मौजूद) का पूरा मुआवजा और शरीर द्रव्यमान (क्षेत्रीय भिन्नता के कुछ सबूत) की दूसरी पीढ़ी में स्पष्ट की आंशिक मुआवजा के साथ दूसरी पीढ़ी के लिए पहले से आकार में वृद्धि हुई। दूसरी पीढ़ी पुरुषों कि हमारे सबसे गरीब गुणवत्ता मिट्टी antler आकार में एक 40% वृद्धि के बारे में और उनके जंगली काटा समकक्षों की तुलना में जब शरीर द्रव्यमान में एक 25% वृद्धि के बारे में प्रदर्शित क्षेत्र से उत्पन्न हुआ। Phenotypic भिन्नता के जंगली पुरुष सफेद पूंछ हिरण मिसिसिपी में अधिक से संबंधित हैं पोषाहार की गुणवत्ता में अंतर करने के लिए जनसंख्या-स्तर आनुवंशिकी से हमारे परिणाम सुझाव है।

Introduction

पर्यावरणीय कारकों एक माँ के गर्भ और दुद्ध निकालना के दौरान अनुभव करता है उसके वंश के phenotype, जीनोटाइप1,2,3के स्वतंत्र प्रभावित कर सकते हैं। माताओं जो एक कम गुणवत्ता पर्यावरण निवास एक दक्षता phenotype (छोटे antler और शरीर का आकार4) एक्ज़िबिट वंश का उत्पादन कर सकते हैं, जबकि मां जो उच्च गुणवत्ता वाले वातावरण की संभावना निवास एक लक्जरी phenotype (बड़े antler और शरीर का आकार4), प्रदर्शन वंश का उत्पादन होगा। इसलिए, एक उच्च गुणवत्ता वाले वातावरण में बने बड़े phenotypic विशेषताओं, जो सीधे संतानों का प्रजनन के अवसर5,6,7,8 को प्रभावित और परोक्ष रूप से माँ के समग्र स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकते हैं के साथ पुरुष वंश का उत्पादन करने के लिए एक माँ की अनुमति कर सकते हैं।

हालांकि पोषण सीधे phenotypic विशेषताओं (Ursus अमेरिकन्स, Ursus arctos9; taxa भर में प्रभावित करता है Liasis fuscusI 10; Larus michahellis 11), सफेद पूंछ हिरण phenotypes मिसिसिपी, संयुक्त राज्य अमेरिका में कई कारकों को प्रभावित हो सकता है। Antler और शरीर का आकार लगभग एक-तिहाई कुछ आबादी के लिए बड़ा करने के लिए दूसरों की तुलना में12हैं। इस भिन्नता चारा गुणवत्ता13,14के साथ मजबूती से सहसंबद्ध है; सबसे बड़ा नर चारा की सबसे बड़ी गुणवत्ता के साथ क्षेत्रों में पाए जाते हैं। हालांकि, मिसिसिपी में सफेद पूंछ हिरण के ऐतिहासिक बहाली के प्रयासों और आनुवंशिक बाधाओं / जो भी आंशिक रूप से सफेद पूंछ हिरण phenotype में मनाया क्षेत्रीय भिन्नता के कुछ समझा सकता है संस्थापक प्रभाव15,16, ला सकती है।

हम हम जंगली पकड़ा सफेद पूंछ जो चाहे पुरुष phenotype जनसंख्या-स्तर आनुवंशिकी द्वारा प्रतिबंधित है का आकलन करने के लिए हमें अनुमति दी हिरण, की पोषण गुणवत्ता नियंत्रण के लिए इस्तेमाल किया प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं। इस प्रोटोकॉल भी हमें ठंड मातृ प्रभाव का मूल्यांकन करने की अनुमति दी हमारी आबादी में उपस्थित थे। हमारे नियंत्रित डिजाइन नि: शुल्क लेकर आबादी जो एक प्रॉक्सी के रूप में पोषण संबंधी प्रतिबंध3,के लिए17पर्यावरण चर का उपयोग करने के लिए सीमित कर रहे हैं पर किए गए अध्ययन के लिए अधिमान्य है। क्षमता पुराने तनाव जैसे सभी व्यक्ति समान आवास और पशुपालन प्रथाओं के अधीन कर रहे हैं के रूप में लगातार आयोजित होने के लिए सामाजिक करने के लिए संबंधित बातचीत हमारे नियंत्रित डिजाइन भी अन्य चर के लिए अनुमति देता है। पोषण सीधे अन्य जीवन इतिहास के पहलुओं को प्रभावित करती है, क्योंकि इसके साथ ही, अस्तित्व18करने के लिए,प्रजनन से लेकर19पोषण को नियंत्रित करने, जांचकर्ताओं के लिए स्तनधारी जीवन इतिहास के पहलुओं को प्रभावित करने वाली अन्य चर का आकलन करने के लिए अनुमति देता है। इसी तरह प्रोटोकॉल (उदाहरण के लिए, 20,21) उत्तरी अमेरिका भर में अन्य ungulates ऐसे के लिए जीवन इतिहास के पहलुओं से संबंधित सवाल का आकलन करने के लिए वर्णित किया गया है।

Protocol

Ethics Statement: The Mississippi State University Institutional Animal Care and Use Committee approved all capture, handling, and marking techniques under protocols 04-068, 07-036, 10-033 and 13-034. 1. Establish Capture Sites, Immobilize and Transport wild White-tailed Deer Identify public and private properties that are enrolled in the Deer Management Assistance Program22 and establish ≥29 capture sites throughout three source regions in Mississippi, USA.</stron…

Representative Results

अलग-अलग आयु, पोषण गुणवत्ता और जेनेटिक्स पुरुष सफेद पूंछ हिरण phenotype प्रभावित करते हैं। पोषण हिरण की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के लिए हमें की अनुमति हमारे अध्ययन डिजाइन लेने थे और हमें प्रत्?…

Discussion

वहाँ कई कदम हमारे प्रोटोकॉल के साथ जुड़े रहे हैं; हालांकि, वहाँ चार महत्वपूर्ण कदम है कि इस प्रोटोकॉल के साथ सफलता सुनिश्चित करने के लिए लिया जाना चाहिए रहे हैं। सबसे पहले, जंगली हिरण की कैद के दौरान, वहा…

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We thank the Mississippi Department of Wildlife, Fisheries and Parks (MDWFP) for financial support using resources from the Federal Aid in Wildlife Restoration Act (W-48-61). We thank MDWFP biologists W. McKinley, A. Blaylock, A. Gary, and L. Wilf for their extensive involvement in data collection. We also thank S. Tucker as facility coordinator and multiple graduate students and technicians for their help collecting data. This manuscript is contribution WFA427 of the Mississippi State University Forest and 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)

Referências

  1. Bernardo, J. Maternal effects in animal ecology. Amer Zool. 36 (2), 83-105 (1996).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. Welch, C. A., Keay, J., Kendall, K. C., Robbins, C. T. Constraints on frugivory by bears. Ecology. 78 (4), 1105-1119 (1997).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Parker, K. L., Barboza, P. S., Gillingham, M. P. Nutrition integrates environmental responses of ungulates. Funct Ecol. 23 (1), 57-69 (2009).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Pettry, D. E. Soil resource areas of Mississippi. Mississippi Agricultural and Forestry Experiment Station. , (1977).
  24. 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).
  25. Baker, R. H., Halls, L. K. Origin, classification, and distribution of the white-tailed deer. White-tailed deer: ecology and management. , 1-18 (1984).
  26. Barbour, T., Allen, G. M. The white-tailed deer of eastern United States). J Mammal. 3 (2), 65-80 (1922).
  27. 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).
  28. Kreeger, T. J. . Handbook of wildlife chemical immobilization. , (1996).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. Severinghaus, C. W. Tooth development and wear as criteria of age in white-tailed deer. J Wildl Manage. 13 (2), 195-216 (1949).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. 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).
  40. 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).
  41. 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).

Play Video

Citar este artigo
Michel, E. S., Flinn, E. B., Demarais, S., Strickland, B. K., Wang, G., Dacus, C. M. Protocol for Assessing the Relative Effects of Environment and Genetics on Antler and Body Growth for a Long-lived Cervid. J. Vis. Exp. (126), e56059, doi:10.3791/56059 (2017).

View Video