Method Article

Rozwarstwienie i płaskie ułożenie szkieletu skrzelowego ciernika trójkolcowego

DOI:

10.3791/54056

May 7th, 2016

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Szkielet rozgałęziony, w tym grabie skrzelowe, zęby gardłowe i kości skrzelowe, służy jako główne miejsce przetwarzania żywności u większości ryb. Tutaj opisujemy protokół preparowania i płaskiego montażu tego wewnętrznego szkieletu u cierników trójgrzbietowych. Ta metoda ma również zastosowanie do wielu innych gatunków ryb.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tylne segmenty gardłowe głowy kręgowca dają początek szkieletowi rozgałęzionemu, głównemu miejscu przetwarzania żywności u ryb. Morfologia szkieletu skrzelowego ryby jest dopasowana do diety gatunku. Ciernik trójkolczasty (Gasterosteus aculeatus) pojawił się jako system modelowy do badania genetycznych i rozwojowych podstaw wyewoluowanych różnic w różnych cechach. Morskie populacje cierników wielokrotnie kolonizowały niezliczone nowe słodkowodne jeziora i potoki. Adaptacja do nowej diety w tych słodkowodnych środowiskach prawdopodobnie leży u podstaw serii zmian twarzoczaszki, które wielokrotnie ewoluowały w niezależnie wyprowadzonych populacjach słodkowodnych. Należą do nich trzy główne zmiany w szkielecie skrzelowym: zmniejszenie liczby i długości kości skrzeli, zwiększenie liczby zębów gardłowych i zwiększenie długości kości skrzelowych. Tutaj opisujemy szczegółowy protokół preparowania i płaskiego montażu wewnętrznego szkieletu rozgałęzionego u cierników trójgrzbietowych. Rozwarstwienie całego trójwymiarowego szkieletu rozgałęzionego i zamontowanie go płasko w dużej mierze dwuwymiarowym preparacji pozwala na łatwą wizualizację i kwantyfikację morfologii szkieletu skrzelowego. Ta metoda preparacji jest niedroga, szybka, stosunkowo łatwa i ma zastosowanie do wielu różnych gatunków ryb. W przypadku cierników ta skuteczna metoda umożliwia ilościowe określenie morfologii szkieletu w krzyżówkach genetycznych w celu zmapowania regionów genomu kontrolujących wzorzec twarzoczaszki.

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niesamowita różnorodność występuje w szkielecie głowy wśród kręgowców, zwłaszcza wśród ryb. W wielu przypadkach ta różnorodność ułatwia różne strategie żywieniowe 1-4 i może wiązać się z poważnymi zmianami zarówno w zewnętrznym, jak i wewnętrznym wzorcu twarzoczaszki. Szkielet skrzelowy znajduje się wewnętrznie w gardle ryby i otacza większość jamy policzkowej. Szkielet rozgałęziony składa się z 5 szeregowo homologicznych segmentów, z których przedni cztery podtrzymują skrzela. Razem te pięć segmentów funkcjonuje jako interfejs między rybami a ich pokarmem5. Różnorodność wielu cech, w tym grabie skrzelowe, zęby gardłowe i kości skrzelowe, przyczynia się do wydajnego żerowania na różnych rodzajach pokarmu.

Cierniki przeszły adaptacyjną radiację po tym, jak przodkowie formy oceaniczne skolonizowały słodkowodne jeziora i potoki na całej półkuli północnej. Zmiana diety z małego zooplanktonu w oceanie na większą zdobycz w wodach słodkich spowodowała dramatyczną zmienność troficzną kilku cech twarzoczaszki6. Podczas gdy wiele badań koncentrowało się na zewnętrznych różnicach w twarzorośli u cierników 7-13, ważne zmiany twarzoczaszki ewoluują wielokrotnie w wewnętrznym szkielecie skrzelowym. Zdolność do tworzenia płodnych hybryd między morfologicznie odrębnymi populacjami ciernika stanowi doskonałą okazję do zmapowania genetycznych podstaw wyewoluowanych zmian w szkielecie skrzelowym.

Jedną z cech troficznych o znaczeniu ekologicznym jest wzór grabi skrzelowych, okresowych kości skórnych, które wyściełają przednią i tylną powierzchnię kości skrzelowych i są używane do filtrowania zdobyczy. Ryby, które zazwyczaj żywią się małymi zdobyczami, mają zwykle dłuższe i gęściej rozmieszczone grabie skrzelowe w porównaniu z rybami, które żywią się większą zdobyczą14,15. Zmienność grabiarek skrzelowych odnotowano zarówno w obrębie gatunków14-19, jak i między nimi, a aspekty wzoru grabienia skrzeli przyczyniają się do nisz troficznych i sprawności16. Dziesięciolecia badań obszernie udokumentowały zmienność liczby i długości cierników skrzelowych wwieku 17-21 lat; Jednak badania te zazwyczaj koncentrują się na pierwszym rzędzie zgrabiarek skrzelowych. Niedawne prace wykazały modułowość w genetycznej kontroli liczby zgrabiarek skrzelowych w całym szkielecie skrzelowym22,23 oraz w pojedynczym rzędzie w odstępach między zgrabiarkamiskrzelowymi 23 i długości24, podkreślając znaczenie badania więcej niż pierwszego rzędu lub pojedynczego zgrabiarki skrzelowej w celu zrozumienia rozwojowych podstaw genetycznych redukcji zgrabiarek skrzelowych.

Drugą cechą troficzną, zarówno ekologiczną, jak i biomedyczną, jest wzór zębów gardłowych. Zęby u ryb mogą znajdować się zarówno w szczęce ustnej, jak iw szkielecie skrzelowym, znanym jako zęby gardłowe. Zęby jamy ustnej służą przede wszystkim do chwytania zdobyczy, podczas gdy zęby gardłowe służą do żucia i manipulacji zdobyczą25-27. Oba zestawy powstają poprzez wspólne mechanizmy rozwojowe i są uważane za rozwojowo homologiczne28. Interesująca modularność występuje w sytuacji, gdy niektóre gatunki, takie jak danio pręgowany, nie mają zębów gardła ustnego i grzbietowego29, podczas gdy inne gatunki mają wiele ząbkowanych ceratobranchiów, gardłowych, a czasem ząbkowanych podstawnych i hiposkrzeli30. U cierników zęby gardłowe znajdują się brzusznie na piątym odcinku ceratobranchialnym i grzbietowo na przednim i tylnym gardle31. Kinematyka karmienia ciernika pokazuje, że szczęka ustna jest używana głównie do chwytania zdobyczy i ułatwiania karmienia ssącego9, pozostawiając żucie do szczęki gardłowej. U pielęgnic morfologia żuchwy dolnego gardła różni się znacznie32,33 i wykazano, że jest adaptacyjna i skorelowana z niszą troficzną34. Wiele populacji ciernika słodkowodnego wyewoluowało dramatyczny wzrost liczby zębów brzusznych gardła23,35,36. Niedawne prace wykazały, że genetyczna podstawa rozwojowa tego wyewoluowanego przyrostu zębów jest w dużej mierze odmienna w dwóch niezależnie pochodzących populacjach cierników słodkowodnych36. W przeciwieństwie do zębów ssaków, ryby regenerują zęby w sposób ciągły przez całe dorosłe życie37. Obie te wcześniej opisane populacje słodkowodne o wysokim ząbkowaniu wyewoluowały przyspieszone tempo wymiany zębów, zapewniając rzadki system kręgowców do badania genetycznych podstaw regeneracji.

Trzecią cechą troficzną, która wielokrotnie ewoluowała u cierników słodkowodnych, są dłuższe kości epibranchialne i ceratobranchialne, segmentowe homologi górnej i dolnej szczęki, odpowiednio38. Dłuższe kości skrzelowe nadają większą jamę policzkową i prawdopodobnie są adaptacyjne, aby umożliwić spożywanie większych zdobyczy. Ponadto u innych ryb kości nadgałęzione są ważne dla zagłębienia grzbietowych płytek zębowych gardła25. Podobnie jak skrzela i zęby gardłowe, kości skrzelowe są wewnętrzne, a zatem trudne do łatwej wizualizacji lub określenia ilościowego.

Tutaj prezentujemy szczegółowy protokół do preparowania i płaskiego montażu szkieletu rozgałęzionego, co pozwala na łatwą wizualizację i kwantyfikację różnych ważnych cech twarzoczaszki. Podczas gdy ten protokół opisuje sekcję ciernika, ta sama metoda działa na wielu innych rybach.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie prace związane z rybami zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki nad Zwierzętami i Użytkowania Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley (numer protokołu R330). Eutanazję przeprowadzono przez zanurzenie w 0,025% Trikaine-S buforowanym 0,1% wodorowęglanem sodu39. Wszystkie kroki wykonywane są w temperaturze pokojowej.

1. Przygotowanie

Uwaga: Wykonaj kroki 1.1-1.5 w stożkowych probówkach lub fiolkach scyntylacyjnych, które można szczelnie uszczelnić i ułożyć poziomo. Ryby nie muszą być stale wstrząsane, ale staraj się mieszać roztwór tak często, jak to możliwe, delikatnie odwracając lub potrząsając stojakiem probówek lub fiolek, aby wystawić wszystkie strony ryby na działanie roztworu barwiącego i umożliwić plamie równomierne wniknięcie w tkankę. Nie umieszczaj dużej partii ryb na wytrząsarce platformowej, ponieważ duży ciężar płynu spowoduje złamanie shakera.

  1. Napraw świeżo uśpione ryby lub ryby przechowywane w etanolu za pomocą 10% neutralnej buforowanej formaliny (NBF) przez noc. Alternatywnie użyj 4% paraformaldehydu w 1x roztworze PBS zamiast 10% NBF.
    Uwaga: W przypadku ekstrakcji DNA należy przyciąć niewielką część płetw ogonowych lub piersiowych przed utrwaleniem i przechowywać w etanolu.
  2. Zutylizuj fix w odpowiedni sposób w okapie chemicznym i zastąp go wodą z kranu (o pH ~ 7,0) na 2 godziny. Unikaj używania wody dejonizowanej, ponieważ często może być kwaśna i może odkamieniać kości.
  3. Usuń wodę i zaplamij ryby 0,008% Alizarin Red S w 1% KOH w wodzie przez 24 godziny. W przypadku ryb o standardowej długości mniejszej niż 20 mm należy użyć 0,004% Alizarin Red S. (Przygotuj 100x (0,8%) roztwór podstawowy Alizarin Red S, który można następnie rozcieńczyć).
  4. Usuń plamę (umieszczając w odpowiednim pojemniku na odpady w kapturze) i umieść rybę w wodzie z kranu na kilka godzin. W razie potrzeby zmieniaj wodę, aż woda do płukania będzie w większości czysta.
  5. Usuń wodę i umieść ryby w 50% glicerolu, 0,25% KOH w celu łagodnego oczyszczenia, a następnie rozwarstwienia.
    Uwaga: Ten protokół barwienia jest zmodyfikowany w stosunku do wcześniej opisanych metod40,41.

2. Sekcja

Uwaga: Patrz rysunek 1 w celu dokonania przeglądu odpowiedniej morfologii szkieletu głowy.

figure-protocol-1
Rycina 1: Morfologia szkieletu głowy ciernika. Alizaryna Barwiona na czerwono głowa ciernika trójkolcowego zobrazowana fluorescencyjnie pod zestawem filtrów rodaminy B. Użyteczna morfologia jest oznaczona: Op = opercle, Subop = subopercle, BSR = promienie branchiostegal, Preop = preopercle, Infraorb 1-3 = podoczodołowy 1-3 (zwany również okołooczodołowy), Dent = kość zębowa, Premax = kość przedszczękowa, Max = szczęka, Nas = nosowy, łac. ethm = boczny sitowy, Psph = przyklinowy, Fron = kość czołowa. Bardziej szczegółowy opis szkieletu głowy ciernika znajduje się w Anker (1974)31. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Połóż rybę płasko (Rysunek 2A) i włóż ostre kleszcze zegarmistrzowskie #5 w bok oka pod kątem ~45°, aby przebić membranę zakrywającą oko.
  2. Oderwij błonę od oka, podobnie jak w przypadku obierania wieczka po jogurcie (ryc. 2B).
  3. Włóż otwarte kleszcze za oko, chwyć nerw wzrokowy za okiem i wyjmij oko (ryc. 2C). Nie nakłuwaj oka, ponieważ spowoduje to wyciek melaniny. W przypadku przebicia melanina może zostać zmyta podczas późniejszych etapów.
  4. Powtórz po drugiej stronie.
  5. Zaczynając od tyłu, umieść jedno małe ostrze nożyczek preparacyjnych pod klapą wieczka, przeciągnij ostrze nożyczek grzbietowo nad wieczko, a następnie przetnij tkankę miękką do oczodołu (ryc. 2D). Przeciąć grzbiet do kości wieczka.
  6. Przeciąć kość czołową (grzbietowo do oczodołu) (ryc. 2E).
  7. Przetnij kość przyklinową w linii środkowej wokół środka oczodołów (ryc. 2F).
  8. Powtórz cięcie wieczko po przeciwnej stronie.
  9. Włóż kleszcze pod wieczko i powoli odklej twarz od ciała, przycinając wszelkie tkanki miękkie, które nadal są przyczepione (ryc. 2G-H). Uważaj, aby nie zakłócić pracy pierwszego rzędu zgrabiarek skrzelowych.
    1. Za pomocą kleszczy odłącz kości ceratohyals po obu stronach od podstawy linii środkowej, jednocześnie odrywając i usuwając przedni szkielet twarzoczaszki (cała szczęka, w tym kość zębowa, kość przedszczękowa i szczęka; cały szkielet gnykowy, w tym zewnętrzne wieczko skórne, przedopercle, subopercle i promienie skrzelowo-szkieletowe oraz leżące poniżej grzbietowe i brzuszne elementy endochrzęstne; oraz przednia część czaszki, w tym nos, kości sitowe boczne i podoczodołowe, patrz ryc. 1 i 2I).
    2. Kolce miednicy można rozłożyć z ciała i mogą służyć jako uchwyt do kleszczy, których można chwycić, gdy są obecne. Kolce blokują się na swoim miejscu. Aby odblokować, delikatnie odciągnij kręgosłup kleszczami bezpośrednio od ciała ryby, a następnie delikatnie zegnij do tyłu, aby płasko przycisnąć kręgosłup do ryby.
  10. Włóż zamknięte kleszcze do tyłu i brzusznie do szkieletu skrzelowego (tuż pod rurką jelitową) i przeciągnij kleszcze do przodu, rozsuwając pozostałe mięśnie i więzadła przyczepione do szkieletu skrzelowego (ryc. 2J-K).
  11. Za pomocą końcówek zamkniętych kleszczy zeskrob mięśnie łączące grzbietowy szkielet skrzelowy z brzuszną częścią mózgu w kierunku tylnym do przedniego (ryc. 2L).
  12. Powtórz 2.9 i 2.10 po przeciwnej stronie.
  13. Chwyć podstawę rurki jelitowej i pociągnij do przodu, aby usunąć szkielet rozgałęziony i rurkę jelitową (ryc. 2M-N).
  14. Oddziel rurkę jelitową, wykonując prostopadłe cięcie z tyłu do końca piątego ceratobranchiala (ryc. 2O).
  15. Po usunięciu wszelkich pozostałych fragmentów kości z mózgowia po grzbietowej stronie szkieletu skrzelowego, włóż nożyczki do kosza skrzelowego, aby wykonać cięcie grzbietowe (przecięcie od przodu do tyłu) między obustronnymi zestawami płytek zębów grzbietowych (ryc. 3A-D). Upewnij się, że cięcie jest wyśrodkowane, aby uniknąć uszkodzenia grzbietowych płytek zębowych.
  16. Wykonaj dwa płytkie boczne nacięcia w gumowatym świetle jelita na tylnym końcu szkieletu skrzelowego (przedni koniec rurki jelitowej), aby pomóc w otwarciu szkieletu skrzelowego (ryc. 3E).
  17. Umieść rybę i wszystkie kawałki tkanek w słoiku i umieść szkielet rozgałęziony w probówce mikrowirówkowej z 50% glicerolu, 0,25% KOH, aby kontynuować delikatne oczyszczanie, lub 100% glicerolem, jeśli nie jest wymagane dalsze oczyszczanie. Oznacz słoiki i probówki unikalnym identyfikatorem, aby można je było śledzić. Wymagana ilość oczyszczania zależy w dużej mierze od wielkości ryb, duże dorosłe ryby (ponad 40 mm w standardowej długości) zazwyczaj wymagają dodatkowego oczyszczania.

figure-protocol-2
Rycina 2: Rozwarstwienie szkieletu skrzelowego ciernika. Alizarin Barwiona na czerwono ciernik trójgrzbietowy gotowa do sekcji. Oko jest zdepigmentowane po rozległym oczyszczeniu. Niebieskie strzałki wskazują kierunek ruchu. (A) Widok boczny głowy ciernika, przód jest po prawej stronie. (B) Usunięcie błony pokrywającej oko. (C) Usunięcie oka. (D) Grzbietowe przecięcie powyżej wieczka. (E) Przecięcie kości czołowej. (F) Przecięcie przyklinowe. (G-I) Usunięcie twarzoczaszki. (J) Usunięcie połączeń tkanek miękkich brzusznego szkieletu skrzelowego. (K-L) Usunięcie grzbietowych połączeń szkieletu skrzelowego. (M-N) Usunięcie szkieletu skrzelowego. (O) Oddziel rurkę jelitową od szkieletu skrzelowego. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz kroki od 2.1 do 2.16. Podziałka = 5 mm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

3. Ponowne barwienie szkieletu rozgałęzionego (jeśli to konieczne)

  1. Aby zabarwić szkielet rozgałęziony na ciemniejszy kolor lub bardziej oczyścić tkankę, usuń 50% glicerolu, 0,25% roztworu KOH i umyj 1% KOH dwa razy (jedno pięciominutowe mycie, a następnie drugie 24-godzinne mycie, potrząsając poziomo na wytrząsarce platformowej).
  2. Usuń 1% KOH i ponownie zabejcuj 0,008% Alizarin Red S w 1% KOH przez 24 godziny.
  3. Usuń plamę i zastąp 1% KOH na 24 godziny.
  4. Usuń roztwór KOH i zastąp go 50% glicerolem, 0,25% KOH.

4. Montaż szkieletu rozgałęzionego

  1. Usuń szkielet skrzelowy z 50% glicerolu, 0,25% KOH lub 100% glicerolu i umieść w pobliżu dna szklanego szkiełka nakrywkowego o wymiarach 22 mm x 60 mm stroną grzbietową skierowaną do góry (Rysunek 3F). Dodaj kilka kropli 50% glicerolu, 0,25% KOH lub 100% glicerolu na wierzch szkieletu skrzelowego. W przypadku przejścia z 50% glicerolu, 0,25% KOH na 100% glicerolu, zmień roztwór w probówce mikrowirówki i wstrząsaj przez >5 minuty przed montażem, aby wyrównać tkankę.
  2. Rozwałkuj dwie małe kulki plasteliny i umieść na obu końcach szkiełka nakrywkowego, aby działały jako przekładki.
  3. Luźno umieść drugie szkiełko nakrywkowe na wierzchu, wywierając wystarczający nacisk, aby spłaszczyć przedni szkielet rozgałęziony (ryc. 3G).
  4. Otwórz lewy płat grzbietowy, w tym grzbietowe płytki zębowe, spłaszcz i wsuń między szkiełka nakrywkowe (ryc. 3H).
  5. Powtórz technikę z prawym płatem grzbietowym i odepchnij cały szkielet rozgałęziony od krawędzi szkiełka nakrywkowego (ryc. 3I).
    1. Alternatywnie, przytrzymaj oba płaty grzbietowe otwarte za pomocą kleszczy i ostrożnie umieść szkiełko nakrywkowe, spłaszczając szkielet rozgałęziony jednym płynnym ruchem.
    2. Alternatywnie, zamontuj szkielet rozgałęziony do góry nogami na jednym szkiełku nakrywkowym, rozchylając każdą stronę grzbietową na boki, tak aby grawitacja nie pozwoliła szkieletowi rozgałęzionemu na ponowne zamknięcie. Następnie przykryj drugim szkiełkiem nakrywkowym o wymiarach 22 mm x 60 mm i odwróć preparat
      Uwaga: Różne techniki montażu zwykle działają lepiej lub gorzej dla każdej osoby. Wypróbuj każdy z nich i zobacz, co jest dla Ciebie najbardziej komfortowe.
  6. Lekko dociśnij górne szkiełko nakrywkowe, aby spłaszczyć gliniane kulki na tyle, aby szkielet rozgałęziony był płasko zamontowany, ale uważaj, aby nie zmiażdżyć próbki.
    1. Podczas procesu montażu ceratobranchials mogą się obracać i zasłaniać rząd grabi. Zaradzić temu, wsuwając kleszcze między szkiełka nakrywkowe i zmieniając orientację ceratobranchials lub całego szkieletu gałęziowego.
  7. Przechowuj preparaty płasko w tackach na suwaki w temperaturze pokojowej. Zamontowane w 100% glicerolu preparaty mogą być przechowywane między zmostkowanymi szkiełkami nakrywkowymi przez co najmniej dekadę. Wyczyść kleszcze i nożyczki izopropanolem lub etanolem i końcówkami zakrywającymi.

figure-protocol-3
Rysunek 3: Płaski montaż szkieletu rozgałęzionego. Pokazano manipulację i montaż szkieletu rozgałęzionego. Niebieskie strzałki wskazują kierunek ruchu. (A) Szkielet rozgałęziony grzbietem do góry. (B-D) Rotacja i nacięcie między grzbietowymi płytkami zębowymi. (E) Boczne cięcie w tkance miękkiej w celu dalszego otwarcia podstawy rurki jelitowej. (F) Szkielet rozgałęziony umieszczony na dnie szkiełka nakrywkowego, gotowy do montażu. (G) Drugie szkiełko nakrywkowe umieszczone na przedniej połowie szkieletu skrzelowego (powyżej grzbietowych blaszek zębowych). (H-I) Płaskie mocowanie szkieletu rozgałęzionego poprzez otwarcie klap grzbietowej płytki zębowej i wsunięcie między dwa szkiełka nakrywkowe. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz kroki od 4.1 do 4.6. Podziałka = 5 mm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ten protokół skutkuje wypreparowanym i płasko zamontowanym szkieletem rozgałęzionym (Rysunek 4), gdzie można określić ilościowo różne ważne cechy troficzne. Z widoku grzbietowego wszystkie rzędy grabi skrzelowych, wszystkie płytki zębowe gardła i prawie wszystkie kości skrzelowe można łatwo uwidocznić i określić ilościowo 22-24,35,36,38,42. Alizaryna Red S fluoryzuje również na czerwonym filtrze rodaminy lub podobnym filtrze, umożliwiając ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Szkielet skrzelowy to złożony zestaw kości w gardle ryby, który manipuluje, filtruje i przeżuwa produkty spożywcze w drodze do przełyku. Wiele interesujących cech troficznych, w tym wzór grabi skrzelowych, zęby gardłowe i kości skrzelowe, różni się w zależności od gatunku i w jego obrębie. Większość tych cech jest trudna lub prawie niemożliwa do dokładnego zmierzenia za pomocą szkieletu skrzelowego in situ (np. długość skrzeli, długość kości skrzelowej). Ten płaski protokół montażu umieszcza wszystkie r...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca została częściowo sfinansowana przez NIH R01 #DE021475 dla CTM i NSF Graduate Research Fellowship dla NAE. Podziękowania dla Milesa Johnsona za pomoc w obrazowaniu i Priscilli Erickson za krytyczną lekturę rękopisu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Wodorotlenek potasu (KOH)EMDPX1480-1
GlicerolSigma-AldrichG7893-4L
10% neutralna buforowana formalina (NBF)Azer ScientificNBF-4-G
Alizaryn Red SEMDAX0485-3
Okulary nakrywkowe do mikroskopu 22 mm x 60 mmVWR16004-350
100 mm x 10 mm Szkło Petri NaczynieKimble Chase23064-10010Do preparowania próbek na
zestawie elastomerów silikonowych Sylgard 184Kleje Ellsworth184 SIL ELAST KIT 0,5 KGMożna wlać do szklanych lub plastikowych szalek Petriego w celu wykonania płytek preparacyjnych
ModelinaSargent Art22-40001 funt kremu
Fiolki scyntylacyjne (opakowanie 500 sztuk)Szkło borokrzemianoweWheaton986586
Kleszcze-Dumont #5 Inox (wskazówka Biologie)FST11252-20Dumostars to alternatywne
nożyczki preparacyjne FST15003-08Dostępne są różne rozmiary w zależności od wielkości próbki
Mikroskop preparacyjnyLeicaS6E z KL300 LEDWiele innych modeli działa ładnie, pomaga płaska podstawa
Probówki do mikrowirówek 1,7 mlDenvilleC2170
Kartonowa taca na suwakiFisher12-587-10
z zakrętką

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Cooper, W. J., Westneat, M. W. Form and function of damselfish skulls: rapid and repeated evolution into a limited number of trophic niches. BMC Evol. Biol. 9 (24), (2009).
  2. Albertson, R. C., Kocher, T. D. Genetic and developmental basis of cichlid trophic diversity. Heredity. 97 (3), 211-221 (2006).
  3. Martin, C. H., Wainwright, P. C. Trophic novelty is linked to exceptional rates of morphological diversification in two adaptive radiations of cyprinodon pupfish. Evolution. 65 (8), 2197-2212 (2011).
  4. Wainwright, P. C., et al. The evolution of pharyngognathy: A phylogenetic and functional appraisal of the pharyngeal jaw key innovation in labroid fishes and beyond. Syst. Biol. 61 (6), 1001-1027 (2012).
  5. Sibbing, F. Food capture and oral processing. Cyprinid Fishes. , 377-412 (1991).
  6. Bell, M., Foster, S. The Evolutionary Biology of the Threespine Stickleback. , Oxford University Press. New York. (1994).
  7. Kimmel, C. B., et al. Evolution and development of facial bone morphology in threespine sticklebacks. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 102 (16), 5791-5796 (2005).
  8. Mcgee, M. D., Wainwright, P. C. Convergent evolution as a generator of phenotypic diversity in threespine stickleback. Evolution. 67 (4), 1204-1208 (2013).
  9. McGee, M. D., Schluter, D., Wainwright, P. C. Functional basis of ecological divergence in sympatric stickleback. BMC Evol. Biol. 13, 277(2013).
  10. McGuigan, K., Nishimura, N., Currey, M., Hurwit, D., Cresko, W. A. Quantitative genetic variation in static allometry in the threespine stickleback. Integr. Comp. Biol. 50 (6), 1067-1080 (2010).
  11. Caldecutt, W. J., Bell, M. A., Buckland-Nicks, J. A. Sexual dimorphism and geographic variation in dentition of threespine stickleback, Gasterosteus aculeatus. Copeia. 2001 (4), 936-944 (2001).
  12. Berner, D., Moser, D., Roesti, M., Buescher, H., Salzburger, W. Genetic architecture of skeletal evolution in european lake and stream stickleback. Evolution. 68 (6), 1792-1805 (2014).
  13. Jamniczky, H. a, Barry, T. N., Rogers, S. M. Eco-evo-devo in the study of adaptive divergence: examples from threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus). Integr. Comp. Biol. 55 (1), 166-178 (2015).
  14. Magnuson, J., Heitz, J. Gill raker apparatus and food selectivity among mackerels, tunas, and dolphins. Fish. Bull. 69 (2), 361-370 (1971).
  15. Kahilainen, K. K., et al. The role of gill raker number variability in adaptive radiation of coregonid fish. Evol. Ecol. 25 (3), 573-588 (2011).
  16. Arnegard, M. E., et al. Genetics of ecological divergence during speciation. Nature. 511 (7509), 307-311 (2014).
  17. Gross, H. P., Anderson, J. M., Gross, H. P., Anderson, J. Geographic variation in the gillrakers and diet of European threespine sticklebacks, Gasterosteus aculeatus. Copeia. 1984 (1), 87-97 (1984).
  18. Hagen, D., Gilbertson, L. Geographic variation and environmental selection in Gasterosteus aculeatus L in the Pacific Northwest, America. Evolution. 26 (1), 32-51 (1972).
  19. McPhail, J. D. Ecology and evolution of sympatric sticklebacks (Gasterosteus): morphological and genetic evidence for a species pair in Enos Lake, British Columbia. Can. J. Zool. 62 (7), 1402-1408 (1984).
  20. Schluter, D., McPhail, J. D. Ecological character displacement and speciation in sticklebacks. Am. Nat. 140 (1), 85-108 (1992).
  21. Robinson, B. Trade offs in Habitat-specific foraging efficiency and the nascent adaptive divergence of sticklebacks in lakes. Behaviour. 137 (7), 865-888 (2000).
  22. Glazer, A. M., Cleves, P. A., Erickson, P. A., Lam, A. Y., Miller, C. T. Parallel developmental genetic features underlie stickleback gill raker evolution. Evodevo. 5 (1), (2014).
  23. Miller, C. T., Glazer, A. M., et al. Modular skeletal evolution in sticklebacks is controlled by additive and clustered quantitative trait loci. Genetics. 197 (1), 405-420 (2014).
  24. Glazer, A. M., Killingbeck, E. E., Mitros, T., Rokhsar, D. S., Miller, C. T. Genome assembly improvement and mapping convergently evolved skeletal traits in sticklebacks with Genotyping-by-Sequencing. G3. 5, 1463-1472 (2015).
  25. Wainwright, P. Functional morphology of the pharyngeal jaw apparatus. Fish Physiol. Fish Biomech. , 77-102 (2006).
  26. Hulsey, C. D., Fraser, G. J., Streelman, J. T. Evolution and development of complex biomechanical systems: 300 million years of fish jaws. Zebrafish. 2 (4), 243-257 (2005).
  27. Lauder, G. Functional design and evolution of the pharyngeal jaw apparatus in euteleostean fishes. Zool. J. Linn. Soc. 77, 1-38 (1983).
  28. Fraser, G. J., et al. An ancient gene network is co-opted for teeth on old and new jaws. PLoS Biol. 7 (2), e1000031(2009).
  29. Stock, D. Zebrafish dentition in comparative context. J. Exp. Zool. B. Mol. Dev. Evol. 308, 523-549 (2007).
  30. Liem, K., Greenwood, P. A functional approach to the phylogeny of the pharyngognath teleosts. Am. Zool. 21 (1), 83-101 (1981).
  31. Anker, G. C. Morphology and kinetics of the head of the stickleback, Gasterosteus aculeatus. Trans. Zool. Soc. London. 32 (5), 311-416 (1974).
  32. Meyer, A. Morphometrics and allometry in the trophically polymorphic cichlid fish, Cichlusomu citrinelfum: Alternative adaptations and ontogenetic changes in shape. J. Zool., Lond. 221, 237-260 (1990).
  33. Huysseune, A. Phenotypic plasticity in the lower pharyngeal jaw dentition of Astatoreochromis alluaudi (Teleostei: Cichlidae). Arch. Oral Biol. 40 (11), 1005-1014 (1995).
  34. Muschick, M., Indermaur, A., Salzburger, W. Convergent Evolution within an adaptive radiation of cichlid fishes. Curr. Biol. 22 (24), 2362-2368 (2012).
  35. Cleves, P. A., et al. Evolved tooth gain in sticklebacks is associated with a cis-regulatory allele of Bmp6. Proc. Natl. Acad. Sci. 111 (38), 13912-13917 (2014).
  36. Ellis, N. A., et al. Distinct developmental and genetic mechanisms underlie convergently evolved tooth gain in sticklebacks. Development. (142), 2442-2451 (2015).
  37. Tucker, A. S., Fraser, G. J. Evolution and developmental diversity of tooth regeneration. Semin. Cell Dev. Biol. 25-26, 71-80 (2014).
  38. Erickson, P. A., Glazer, A. M., Cleves, P. A., Smith, A. S., Miller, C. T. Two developmentally temporal quantitative trait loci underlie convergent evolution of increased branchial bone length in sticklebacks. Proc. R. Soc. B. 281, (2014).
  39. Leary, S., et al. AVMA Guidelines for the Euthanasia of Animals. , American Veterinary Medical Association. Schaumburg, IL. (2013).
  40. Bell, M. A. Evolutionary phenetics and genetics. Evol. Genet. Fishes. , 431-528 (1984).
  41. Taylor, W. R., Van Dyke, G. C. Revised procedures for staining and clearing small fishes and other vertebrates for bone and cartilage study. Cybium. 9 (2), 107-119 (1985).
  42. Erickson, P. A., et al. A 190 base pair, TGF-β responsive tooth and fin enhancer is required for stickleback Bmp6 expression. Dev. Biol. 401 (2), 310-323 (2015).
  43. Miller, C. T., et al. cis-Regulatory changes in Kit ligand expression and parallel evolution of pigmentation in sticklebacks and humans. Cell. 131 (6), 1179-1189 (2007).
  44. Aigler, S. R., Jandzik, D., Hatta, K., Uesugi, K., Stock, D. W. Selection and constraint underlie irreversibility of tooth loss in cypriniform fishes. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 111 (21), 7707-7712 (2014).
  45. Pasco-Viel, E., et al. Evolutionary trends of the pharyngeal dentition in Cypriniformes (Actinopterygii Ostariophysi). PLoS One. 5 (6), e11293(2010).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Branchial Skeleton DissectionFlat mounting TechniqueThreespine SticklebackGill Raker AnalysisPharyngeal Tooth QuantificationCraniofacial MorphologyGlycerol Clearing MethodCover Slip MountingFish Skeleton PreparationEvolutionary Development Biology

Related Articles