Protokoll för att bedöma relativa effekterna av miljö och genetik på hjorthorn och kroppens tillväxt för en långlivad hjortdjur
Summary
Fenotypiska skillnader bland hjortdjur populationer kan relateras till populationsnivå genetik eller näringstillförsel. kräsna vilket är svårt i vilt. Det här protokollet beskriver hur vi utformat en kontrollerad studie där näringsmässiga variation eliminerades. Vi hittade att fenotypisk variation av manliga vitsvanshjort mer begränsades av näring än genetik.
Abstract
Hjortdjur fenotyp kan placeras in i två kategorier: effektivitet, vilket främjar överlevnad över extravaganta morfometriska tillväxt och lyx, som främjar tillväxt av stora vapen och kroppen. Populationer av samma art Visa varje fenotyp beroende på miljöförhållanden. Även om hjorthorn och kroppen storleken på manliga vitsvanshjort (Odocoileus virginianus) varierar beroende på Fysiografiska region i Mississippi och är starkt korrelerad med regionala variationer i näringskvalitet, kan effekterna av befolkningen nivå genetik från inhemska bestånd och tidigare åter strumpa ansträngningar inte förbises. Det här protokollet beskriver hur vi utformat en kontrollerad studie, där andra faktorer som påverkar fenotyp, såsom ålder och nutrition, styrs. Vi förde viltfångade dräktiga honor och sex månaden gammal rådjur från tre distinkta Fysiografiska regioner i Mississippi, USA till Mississippi State University Rusty Dawkins Memorial rådjur enheten. Hjort från samma region var uppfödda för att producera andra generationens avkomma, gör det möjligt för oss att bedöma generationsväxling svaren och maternella effekter. Alla rådjur åt den samma högkvalitativa (20% råprotein rådjur pellet) kost ad libitum. Vi unikt markerade varje nyfödda och inspelade kropp massa, hind foten och kroppens totala längd. Varje efterföljande höst, vi drogad individer via remote injektion och provtas i samma morphometrics plus horn av vuxna. Vi fann att alla morphometrics ökade i storlek från första till andra generationen, med full ersättning av hjorthorn storlek (regional variation inte längre närvarande) och partiell ersättning av kroppsmassa (vissa bevis för regionala variationer) tydligt i andra generationen. Andra generationen män som härstammar från vår sämsta kvalitet smutsar region visas om en 40% ökning av hjorthorn storlek och en 25% ökning i kroppsmassa jämfört med sina vilda skördade motsvarigheter. Våra resultat tyder på fenotypisk variation av vilda manliga vitsvanshjort i Mississippi är mer relaterade till skillnader i näringskvalitet än befolkningen nivå genetik.
Introduction
Miljöfaktorer som en mor upplevelser under dräktighet och laktation kan påverka hennes avkommor fenotyp, oberoende av genotyp1,2,3. Mödrar som bebor högkvalitativa miljöer sannolikt kommer att producera avkomma som uppvisar en lyx fenotyp (stora hjorthorn och kroppen storlek4), medan mödrar som bebor en låg kvalitet miljö kan producera avkomma som uppvisar en effektivitet fenotyp (små hjorthorn och kroppen storlek4). Därför kan framhärdar i en miljö med hög kvalitet en mor att producera manlig avkomma med stora fenotypiska egenskaper, som kan direkt påverka avkommans reproduktiv möjligheter5,6,7,8 och indirekt påverka moderns inclusive fitness.
Även om nutrition påverkar direkt fenotypiska egenskaper över taxa (Ursus americanus, Ursus arctos9. Liasis fuscusI 10. Larus michahellis ( 11), flera faktorer kan påverka vitsvanshjort fenotyper i Mississippi, USA. Hjorthorn och kroppen storlek är ungefär en tredjedel större för vissa populationer jämfört andra12. Denna variation är starkt korrelerad med foder kvalitet13,14. största hanarna finns i områden med de största kvaliteten foder. Historiska restaurering insatser av vitsvanshjort i Mississippi kan dock ha lett till genetiska flaskhalsar eller grundare effekter15,16, vilket också delvis kan förklara några av de observerade regionala variationen i vitsvanshjort fenotyp.
Vi tillhandahåller protokollet vi används för att styra näringskvalitet viltfångade vitsvanshjort, som tillät oss att bedöma om manlig fenotyp begränsas av befolkningen nivå genetik. Detta protokoll också tillät oss att bedöma om släpar maternella effekter var närvarande i våra befolkningar. Vår kontrollerad design är förmånliga att studier på gratis allt populationer som är begränsad till att använda miljövariabler som en proxy för näringsmässiga begränsning3,17. Våra kontrollerad design tillåter också andra variabler såsom potential kronisk stress relaterade till sociala interaktioner ska hållas konstant som alla individer utsätts för liknande bostäder och djurhållningspraxis. Dessutom, eftersom näring direkt påverkar andra livshistoria aspekter tillåter alltifrån reproduktion till överlevnad18,19, styra näring för utredarna att bedöma andra variabler som påverkar däggdjur livshistoria aspekter. Liknande protokoll har beskrivits för att bedöma frågor som rör liv historia aspekter för andra hovdjur hela Nordamerika (t.ex., 20,21).
Protocol
Representative Results
Discussion
Det finns flera steg förknippas med våra protokoll. Det finns dock fyra kritiska steg som måste vidtas för att säkerställa framgång med detta protokoll. Först under fångst av vilda hjortar, måste det finnas flera fånga platser i en enda källa region (steg 1.1.1). Att ha flera fånga platser säkerställer att eventuella genetiska variation som är associerad med källregionen kommer vara representerade bland hjortar. Det andra måste rådjur hållas åtskilda av källa region under häckningssäsongen (steg 1…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Mississippi Department of Wildlife, fiske och parker (MDWFP) för ekonomiskt stöd använda resurser från federala stödet i Wildlife restaurering Act (W-48-61). Vi tackar MDWFP biologer W. McKinley, A. Blaylock, A. Gary och L. Wilf för deras omfattande inblandning i datainsamlingen. Vi tackar också S. Tucker som anläggningen samordnare och flera doktorander och tekniker för deras hjälp att samla in data. Detta manuskript är bidrag WFA427 av Mississippi State University Forest och 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
- 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).
