Số phận của tinh trùng thu được trong đường sinh sản của một loài ốc lưỡng tính và những hệ quả của nó đối với quá trình thụ tinh

Evolutionary Ecology - Tập 23 - Trang 533-543 - 2008
Joris M. Koene1, Kora Montagne-Wajer1, Dick Roelofs1, Andries Ter Maat1,2
1Department of Animal Ecology, Faculty of Earth and Life Sciences, VU University, Amsterdam, The Netherlands
2Max-Planck-Institut für Ornithologie, Starnberg, Germany

Tóm tắt

Sự giao phối nhiều lần, lưu trữ tinh trùng và thụ tinh trong cơ thể làm tăng cường sự cạnh tranh của tinh trùng. Ốc ao lớn có thể sử dụng tinh trùng đã lưu trữ trong hơn ba tháng và thường xuyên giao phối với các bạn tình khác nhau. Loài lưỡng tính này, Lymnaea stagnalis, cũng có khả năng tự thụ tinh và thường tạo ra các khối trứng chứa cả trứng tự thụ và trứng giao phối ngoài. Do đó, một cá thể nhận tinh trùng có thể kiểm soát đáng kể nguồn gốc cha mẹ. Sử dụng các chỉ thị microsatellite, chúng tôi cho thấy rằng khi tinh trùng hỗn hợp có mặt, tất cả các trứng đã xác định kiểu gen đều được thụ tinh chéo. Chúng tôi cũng phát hiện rằng tinh trùng có cơ hội để cạnh tranh, vì sự giao phối đôi dẫn đến việc mỗi nhà tài trợ tinh trùng có nguồn gốc cha mẹ ngang nhau. Điều này cho thấy rằng tinh trùng được tiếp nhận được trộn lẫn ngẫu nhiên trong quá trình lưu trữ. Để có thêm cái nhìn sâu sắc về các cơ chế nằm dưới quy trình lưu trữ, tiêu hóa và sử dụng tinh trùng, chúng tôi đã điều tra số phận của tinh trùng đã hiến tặng tại các thời điểm khác nhau sau khi giao phối. Chúng tôi phát hiện rằng trong vòng 3 giờ sau khi chuyển, hầu hết tinh trùng đã được vận chuyển vào cơ quan tiêu hóa tinh trùng. Việc đánh dấu huỳnh quang tinh trùng trong các phần cắt mô học cho thấy tinh trùng hỗn hợp không được lưu trữ trong túi thụ tinh, mà ở phía thượng nguồn trong ống lưỡng tính, túi tinh hoặc buồng trứng - tinh hoàn. Ngoài việc đóng góp vào việc hiểu biết các cơ chế nền tảng của sự cạnh tranh tinh trùng và/hoặc lựa chọn tinh trùng ẩn, nghiên cứu này cho thấy rằng sự giao phối hỗn hợp không thể được coi là một vấn đề tách biệt ở động vật lưỡng tính.

Từ khóa

#sinh sản #lưu trữ tinh trùng #cạnh tranh tinh trùng #ốc lưỡng tính #Lymnaea stagnalis

Tài liệu tham khảo

Baur B (1998) Sperm competition in molluscs. In: Birkhead TR, Møller AP (eds) Sperm competition and sexual selection. Academic Press, London, pp 255–306 Beese K, Beier K, Baur B (2006) Coevolution of male and female reproductive traits in a simultaneously hermaphroditic land snail. J Evol Biol 19:410–418 Birkhead TR, Møller AP (1998) Sperm competition and sexual selection. Academic Press, London Bojat NC, Sauder U, Haase M (2001) The spermathecal epithelium, sperm and their interactions in the hermaphroditic land snail Arianta arbustorum (Pulmonata, Stylommatophora). Zoomorphology 120:149–157 Bretschneider LH (1948) Insemination in Limnaea stagnalis L. Proc Kon Ned Akad Wetensch 51:358–363 Cain GL (1956) Studies on cross-fertilization and self-fertilization in Lymnaea stagnalis appressa Say. Biol Bull 111:45–52 Clelland E, Di Renna T, Saleuddin ASM (2001) The structure of the bursa copulatrix in virgin and mated snails, Helisoma duryi (Mollusca): role of acid phosphatase in reproduction. Invert Biol 120:1–12 De Jong-Brink M (1969) Histochemical and electron microscope observations on the reproductive tract of Biomphalaria glabrata (Australorbis glabratus), intermediate host of Schistosoma mansoni. Z Zellforsch 102:507–542 De Jong-Brink M (1984) The regulation of male activity in the gonad of the hermaphrodite basommatophoran snail Lymnaea stagnalis. Adv Invert Reprod 3:213–222 Delph JF, Havens K (1998) Pollen competition in flowering plants. In: Birkhead TR, Møller AP (eds) Sperm competition and sexual selection. Academic Press, London, pp 149–173 Duncan CJ (1975) Reproduction. In: Fretter V, Peake J (eds) Pulmonates. Academic Press, London, pp 309–365 Eberhard WG (1996) Female control: sexual selection by cryptic female choice. Princeton University Press, Princeton Elo JE (1938) Das nervensytem von Lymnaea stagnalis (L). Lam Ann Zool Vanamo 6:1–40 Ferguson GP, Pieneman AW, Jansen RT, Ter Maat A (1993) Neuronal feedback in egg-laying behaviour of the pond snail Lymnaea stagnalis. J Exp Biol 178:251–259 Geraerts WPM, Joosse J (1984) Freshwater snails (Basommatophora). In: Tompa AS, Verdonk NH, Van den Biggelaar JAM (eds) The mollusca, vol 7, reproduction. Academic Press, New York, pp 141–207 Gow JL, Noble LR, Rollinson D, Tchuente L-AT, Jones CS (2005) High levels of selfing are revealed by a parent–offspring analysis of the medically important freshwater snail, Bulinus forskalii (Gastropoda: Pulmonata). J Mollusc Stud 71:175–180 Harvey IF, Parker GA (2000) ‘Sloppy’ sperm mixing and intraspecific variation in sperm precedence (P 2) patterns. Proc R Soc Lond B 267:2537–2542 Henry PY, Bousset L, Sourrouille P, Jarne P (2005) Partial selfing, ecological disturbance and reproductive assurance in an invasive freshwater snail. Heredity 95:428–436 Horstmann H-J (1955) Untersuchungen zur physiologie der begattung und befruchtung der schlammschnecke Lymnaea stagnalis L. Zoomorphology 44:222–268 Jarne P, Charlesworth D (1993) The evolution of the selfing rate in functionally hermaphrodite plants and animals. Annu Rev Ecol Syst 24:441–466 Jarne P, Städler T (1995) Population genetic structure and mating system evolution in freshwater pulmonates. Experimentia 51:482–497 Jarne P, Vianey-Liaud M, Delay B (1993) Selfing and outcrossing in hermaphrodite freshwater gastropods (Basommatophora): where, when and why. Biol J Linn Soc 49:99–125 Jokela J, Wiehn J, Kopp K (2006) Among- and within-population variation in outcrossing rate of a mixed-mating freshwater snail. Heredity 97:275–282 Knott KE, Puurtinen M, Kaitala V (2003) Primers for nine microsatellite loci in the hermaphroditic snail Lymnaea stagnalis. Mol Ecol Notes 3:333–335 Koene JM (2006) Tales of two snails: Sexual selection and sexual conflict in Lymnaea stagnalis and Helix aspersa. Integr Comp Biol 46:419–429 Koene JM, Ter Maat A (2005) Sex role alternation in the simultaneously hermaphroditic pond snail Lymnaea stagnalis is determined by the availability of seminal fluid. Anim Behav 69:845–850 Larambergue MD (1939) Etude de l’autofécondation chez les gastéropodes pulmonés: recherches sur l’aphallie et la fécondation chez Bulinus (Isidora) contortus. Bull Biolog France et Belgique 73:19–231 Lobato Paraense W (1976) The sites of cross- and self-fertilization in planorbid snails. Rev Bras Biol 36:535–539 Loose MJ, Koene JM (2008) The effect of body weight, insemination duration and rearing condition on sperm transfer in a simultaneous hermaphrodite. Invert Biol (in press) Meunier C, Hurtrez-Bousses S, Durand P, Rondelaud D, Renaud F (2004) Small effective population sizes in a widespread selfing species, Lymnaea truncatula (Gastropoda: Pulmonata). Mol Ecol 13:2535–2543 Michiels NK (1998) Mating conflicts and sperm competition in simultaneous hermaphrodites. In: Birkhead TR, Møller AP (eds) Sperm competition and sexual selection. Academic Press, London, pp 219–254 Monteiro W, Kawano T (2000) Location of allospermatozoa in the freshwater gastropod Biomphalaria tenagophila (d’Orbigny, 1,835) (Pulmonata; Planorbidae). Nautilus 114:74–79 Parker GA (1970) Sperm competition and its evolutionary consequences in the insects. Biol Rev 45:525–567 Plesch B, De Jong-Brink M, Boer HH (1971) Histological and histochemical observations on the reproductive tract of the hermaphrodite pond snail Lymnaea stagnalis (L). Neth J Zool 21:180–201 Puurtinen M, Knott KE, Suonpaa S, Van Ooik T, Kaitala V (2004) Genetic variability and drift load in populations of an aquatic snail. Evolution 58:749–756 Rogers D, Chase R (2002) Determinants of paternity in the garden snail Helix aspersa. Behav Ecol Sociobiol 52:289–295 Rogers SH, Reeder RL (1987) Structure and function of the spermatheca in a snail host of schistosomiasis, Biomphalaria glabrata. J Morph 191:295–308 Schärer L, Ladurner P, Rieger RM (2004) Bigger testes do work more: experimental evidence that testis size reflects testicular cell proliferation activity in the marine invertebrate, the free-living flatworm Macrostomum sp. Behav Ecol Sociobiol 56:420–425 Schärer L, Zaubzer J, Salvenmoser W, Seifarth C, Ladurner P (2007) Tracking sperm of a donor in a recipient: an immunocytochemical approach. Anim Biol 57:121–136 Simmons LW (2001) Sperm competition and its evolutionary consequences in the insects. University Press, Princeton Simmons LW, Siva-Jothy MT (1998) Sperm competition in insects: mechanisms and the potential for selection. In: Birkhead TR, Møller AP (eds) Sperm competition and sexual selection. Academic Press, London, pp 341–434 Smith RL (1984) Sperm competition and the evolution of animal mating systems. Academic Press, Orlando Städler T, Loew M, Streit B (1993) Genetic evidence for low outcrossing in polyploid freshwater snails (Ancylus flaviatilis). Proc R Soc Lond B 251:207–213 Sugawara T (1979) Stretch reception in the bursa copulatrix of the butterfly, Pieris rapae crucivora, and its role in behaviour. J Comp Physiol 130:191–199 Tomé LA, Ribeiro AF (1998) The functional organization of the carrefour in the reproductive tract of Biomphalaria temagophila (Mollusca, Planorbidae). Invert Reprod Develop 34:25–33