Методическая статья

Анализы для обнаружения УФ-отражающих структур и определить их значение в Mate Предпочтение используя SailFin Молли

6.1K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/54453

⸱

14 сентября 2016 г.

 , 
1Department of Zoology, Ohio Wesleyan University, 2Department of Ecology, Evolution, & Behavior, University of Minnesota

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает использование спектрофотометрии для обнаружения ультрафиолетового отражающей структуры на организмы (в данном примере SailFin Molly Poecilia latipinna) и описывает дихотомические тесты выбора для рыб , которые позволяют умозаключения быть сделан на роли ультрафиолетовых репликами во время выбора партнера.

Аннотация

Многие организмы используют сигналы и сигналы за пределами человеческой чувствительности во время социальных взаимодействий. Важно учитывать, как организмы воспринимают свои миры, пытаясь понять их поведение и экологию. Чувствительность к ультрафиолетовым (УФ спектра; 300 - 400 нм) встречается по нескольким родам птиц, рыб, рептилий, амфибий и даже млекопитающих. Этот протокол описывает методику изучения организмов на наличие УФ-отражающих структур и способ тестирования, используются ли эти сигналы в качестве социальных сигналов в контексте выбора партнера. Спектрофотометр используется для обнаружения присутствия УФ-отражательной способности и изменения в отражательной интенсивности между отдельными лицами и полов. Примером этого метода представлен в котором тест дихотомичным выбор партнера подвергает сексуально восприимчивых лиц к противоположным секс лицам, внешний вид можно манипулировать с помощью фильтров, которые либо передают полный спектр или блок ультрафиолетового излучения. ЭтаСистема позволила для определения , что женщины, но не мужчины, SailFin молли (Poecilia latipinna) были с использованием УФ - маркировки в рамках своих брачных решений. Такого рода исследования служат для расширения наших знаний о разнообразных организмов, которые используют УФ и обеспечить понимание того, как УФ играет определенную роль в их жизни.

Введение

Понимание сигналы и сигналы, используемые в социальных взаимодействиях животных позволяет нам понять изменение фенотипического как внутри, так и среди видов. Это изменение играет важную роль в эволюционных процессах, таких как дивергенции населения, половой отбор и видообразование. Часто, однако, исследователи ограничиваются исследуя сигналы наиболее очевидные для сенсорных систем человека, особенно в зрительных или слуховых областей. Использование спектрофотометрии, однако, позволяет нам расширить наши исследования за пределами видимого спектра человеческого и в длинах волн, которые могут иметь важное значение в социальных взаимодействиях в других видах.

В частности, малой дальности связи , обеспечиваемая ультрафиолетовым (УФ, 300 - 400 нм) чувствительность имеет потенциал , чтобы быть весьма выгодным во время выбора партнера 1. Многие визуально охота хищников птиц и рыб, например, не в состоянии обнаружить УФ-излучение. В системах, где самцы проявляют продуманнодля женщин, мужчин эти бы снизить риск хищничества при сохранении их способности привлекать помощников за счет использования УФ - спектр , а не разрабатывать киев обнаружить в видимой области спектра 2,3 .. Если не удается рассмотреть вопрос о возможности того, что организмы общаются друг с другие, использующие эти "частные каналы связи", значимые драйверы поведения и эволюции могут быть упущены.

Этот протокол описывает расследование с использованием УФ - киев для выбора партнера в SailFin Molly, Poecilia latipinna, полигамный рыбы, не имеющая ранее известный способность обнаруживать UV или использовать УФ - маркировки. Эта рыба вид имеет тесную близость к филогенетическое других УФ-чувствительных живородящих рыб 4 и есть microspectroscopic доказательства того, что П. latipinna, наряду с другими видами Molly , такие как P. Mexicana и P. Формоза, обладают классом конусов (фоторецепторов клетки , ответственные за участиелор зрения) , которые наиболее чувствительны к УФ - длинах волн 5. В этой половой диморфизм видов, женский выбор играет важную роль в эволюции самцов ярко цветные и увеличенными плавниками 6-9. Данная методика позволяет исследовать УФ является ли дополнительная среда, с помощью которого женщины оценивают мужчин качество.

Обнаружение и измерение УФ - маркировки на P. latipinna с использованием спектрофотометра с волоконно - оптический зонд подробно описаны здесь. Кроме того, является ли восприимчивые женские молли дифференцированно ассоциировать с самцами просмотрены через оптический фильтр пропускания света полного спектра, включая УФ-А ([UV +]; 320 - 700 нм) и самцы смотрел через фильтр УФ-блокировки ([УФ-]; 400 - 700 нм) обсуждается. Этот метод имеет широкое применение для обнаружения моделей УФ-чувствительности и цвета у рыб и других организмов, позволяя исследование различных вопросов, связанных с УФ и его роль в поведении.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

Все эксперименты были проведены с одобрения Institutional Animal Care и использование комитета Ohio Wesleyan университета.

1. Запись UV отражательной рыбы с использованием спектрофотометра

  1. Откалибруйте спектрофотометр и источник света с известным белым стандартом во всем диапазоне длин волн, чтобы быть измерены в соответствии с рекомендациями документа или программного обеспечения.
  2. Обезболить рыбы путем размещения в 0,5% растворе этилового эфира 3-аминобензойной кислоты метансульфокислоты соли (МС-222) буферном с равным количеством бикарбоната натрия до тех пор, пока рыба перестает отвечать на запросы. После того, как отвечать на запросы, немедленно поместите рыбу на черном, антибликовым фоне. Примечание: MS-222 является потенциально токсичным, и следует надевать перчатки во все времена.
  3. Все измерения в затемненной комнате, чтобы минимизировать избыток света сверх того, что от источника света спектрометра.
  4. Мера отражательной способности с использованием волоконно-оптического зонда удерживается на теле организма. Делатьобязательно образуют угол 45 последовательного ° между волоконной оптики и тела, а встроен в некоторых конструкциях зонда. Примечание: Для согласованности измерений, может быть желательно, чтобы среднее значение по нескольким сканирований (2 - 5) в области тела.
  5. Запись отражательной данных с помощью соответствующего программного обеспечения для анализа отражательной способности. Примечание: Программное обеспечение, используемое здесь было установлено значение: время интегрирования = 2000 сек, в среднем сканирования = 2, а пиксель сглаживания = 5. Данные были скопированы и вставлены в электронную таблицу.
  6. Повторите на нескольких участках тела, чтобы определить наличие или отсутствие УФ-отражательной способности и диапазона фенотипической изменчивости поперек организмов. Примечание: Предварительные просмотры могут быть необходимы, чтобы определить, какие, если таковые вообще имеются, участки тела, последовательно показывают UV маркировки.
  7. Вернуть рыбу в хорошо окисленной удерживающей аквариуме, пока полностью не выздоровел, о чем свидетельствует нормальными крышечкой ударах и плавательными поведения. Примечание: Коммерческий защищающее для восстановления слизистой оболочки полости на организм может быть добавлен, чтобы помочь в восстановлении кожи.
  8. репседят между несколькими лицами, в том числе представителей обоих полов при желании.
  9. В таблице, где все данные были скопированы, сюжетные данные, используя диаграмму рассеяния, с отражательной способностью на Y-оси и длины волны на оси абсцисс. Амплитудные пики в УФ-диапазоне (300 - 400 нм), указывают на наличие УФ-отражательной способности на рыбу.

2. Испытания Дихотономические Спаривание

Примечание: Выполните контрольные наблюдения, в которых фокусного рыбы, УФ-фильтры, и непрозрачные фильтры на месте. В этих испытаниях, когда непрозрачные фильтры удаляются, очаговый рыба будет подвергаться воздействию части резервуара, отображающих наличие и отсутствие УФ-излучения, но не имеющих потенциальных брачных партнеров. Более подробную информацию о правомерности дихотомичных испытаний выбор в этом эксперименте см Палмер и Hankison (2015) 10, хотя и отмечают , что эти тесты также имеют свои недостатки 11.

  1. Использование сексуально восприимчивых лиц в качестве координаторов организмов. Использование женского P. latipinna <48 ч послеродового 5 ай самцы выделяли в течение по крайней мере 24 часов до тестирования, чтобы повысить вероятность сексуальной мотивации.
  2. Поместите единого координатора индивида в нейтральной зоне, прилегающей к двум выбора отсеков. Для P. latipinna, использовать тестовый аквариум 75,7 L (30,5 см х 30,5 см х 75 см; рисунок 1) , разделенный на три секции прозрачного плексигласа перегородок, образуя центральную зону для фокусного индивидуальной между двух одинакового размера выбора отсеков. Убедитесь в том, что вода или обонятельные сигналы не распределяются между отдельными секциями цистерн. Повторите эти действия для каждого человека, чтобы наблюдать.

figure-protocol-1
Рисунок 1. Экспериментальная установка аквариума Прямоугольный аквариум разделен на три секции:. Центральная область , которая провела фокусного индивидуальные и две концевые отсеки , которые держали пары объектов (на рисунке показана женщина в среднем с объекта самцов на концах). Сменная филраметров, либо блокируется или разрешается УФ коэффициент отражения может быть помещен над стеклянными перегородками, разделяющих мужские и женские секции аквариума. Эта цифра изменяется от Palmer и Hankison (2015) 10. Пожалуйста , нажмите здесь , чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

  1. Под полным спектром условий освещения (освещения, спектр которого простирается в УФ-A диапазон), изолировать одного потенциального партнера спаривания в каждом конце отсека (выбор отсека) тестового аквариума. Убедитесь в том, что потенциальные партнеры соединяемые похожи друг на друга как можно более точно по размеру, окраске и отображения характеристик, так что основное различие между двумя изолированными партнерами спаривание появляются ли они за фильтром, который блокирует или пропускает УФ-излучение.
    Примечание: Может быть предпочтительным, чтобы записывать отражательную способность в видимой области спектра, с тем чтобы наилучшее соответствие цвета, Alхотя здесь сопоставление было сделано глазом.
  2. Акклиматизироваться лиц, находящихся под визуальной изоляции (непрозрачные фильтры) в течение 15 мин. Убедитесь в том, что УФ + и - фильтры на месте в это время. После акклиматизации, удалите непрозрачные фильтры. Для того, чтобы гарантировать , что боковые уклоны нет (присущая предпочтение одной стороне резервуара независимо от объекта), случайным образом назначать УФ + и УФ - стенок резервуара для каждого каждого испытания.
  3. Запишите количество времени, что фокусное человек тратит в пределах конкретных предпочтений зон (областей вблизи выбора отсеков, в этом случае длин примерно два стандартных тела) с помощью секундомера. Для женской рыбы, это количество времени, которое тратит около каждого из двух мужчин, и наоборот для мужского фокальной рыбы.
    Примечание: Регистратор событий программное обеспечение также может быть использован для записи. Через пятнадцать минут испытания были использованы в этом эксперименте и рыб, которые не посещают каждую зону предпочтение по крайней мере один раз были исключены из результатов как отвечать на запросы,
  4. Запись и анализ времени , что рыба провести рядом с пустым УФ + и УФ - отсеков , чтобы обеспечить , что не существует врожденная уклон в сторону конкретного освещения окружающей среды , которые могут повлиять на выбор брачного рыбы. Используйте спаренные т-тесты, чтобы определить, есть ли люди предпочитают определенный УФ состояние.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

На рисунках 1 и 2 показаны сопрягаемой предпочтения аквариума настроить и места измерения ультрафиолетового излучения для наших экспериментов.

Измерение УФ отражения разрешено для определения того, что П. latipinna действительно обладают УФ - характеристики, особенно по бокам их тела (рисунок 3), в дополнение к индивидуальной изменчивости этих признаков. После т...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Спектрофотометрия был успешным в выявлении УФ - маркировки на P. latipinna. Оба пола из P. latipinna обладают УФ - маркировки вдоль их сторон. Кроме того, некоторые мужчины имели УФ - маркировки на их спинных плавников, черты ранее установлено, что важную роль в женских половых предпочтений 7.

Мы рекомендуем использовать УФ-спектрофотометрии в качестве механизма для обнаружения присутствия УФ-маркировки. Дальнейшее тестирование может определить свою роль в социал...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Авторам нечего раскрывать.

Благодарности

Мы благодарны анонимным рецензентам за комментарии и предложения, которые значительно улучшили эту рукопись. Мы благодарим Р. Боуза, Р. Карреньо и Т. Панхейса за помощь в сборе рыбы. Мы также благодарим М. Ли за помощь в проведении испытаний мужских предпочтений. Мы благодарны факультету зоологии Уэслианского университета штата Огайо за полезные советы и предложения на протяжении всего этого исследования, а также Университету штата Аризона (McGraw Lab) за советы по программному обеспечению.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Спектрофотометр, P1000Ocean Opticsдоступны новые модели
1000 ксеноновый источник ультрафиолетового излученияOcean Opticsдоступны новые модели
Optics Overture SoftwareДоступно более новое программное обеспечение
R200-Angle-UV разветвленный волоконно-оптический зонд (управляемая волна)новые моделиOcean Optics
Сертифицированный стандарт отражения, белыйлабораторный аквариум
75,7 л, разделенныйэкспериментальный строитель
Лампочка полного спектраNature's Sunlight
УФ-блокирующий листУФ-лист GAM UV Sheet
DT Ocean Доступны

Ссылки

  1. Endler, J. A., Zaret, T. M. Natural and sexual selection on color patterns in poeciliid fishes. Evolutionary ecology of neotropical freshwater fishes. , Anonymous Springer Netherlands. 95-111 (1984).
  2. Cummings, M. E., Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. A private ultraviolet channel in visual communication. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 270 (1518), 897-904 (2003).
  3. Siebeck, U. E., Parker, A. N., Sprenger, D., Mäthger, L. M., Wallis, G. A Species of Reef Fish that Uses Ultraviolet Patterns for Covert Face Recognition. Curr. Biol. 20 (5), 407-410 (2010).
  4. Hrbek, T., Seckinger, J., Meyer, A. A phylogenetic and biogeographic perspective on the evolution of poeciliid fishes. Mol. Phylogenet. Evol. 43 (3), 986-998 (2007).
  5. Körner, K. E., Schlupp, I., Plath, M., Loew, E. R. Spectral sensitivity of mollies: comparing surface- and cave-dwelling Atlantic mollies, Poecilia mexicana. J. Fish Biol. 69 (1), 54-65 (2006).
  6. Farr, J. A., Travis, J. Fertility Advertisement by Female Sailfin Mollies, Poecilia latipinna (Pisces: Poeciliidae). Copeia. 1986 (2), 467-472 (1986).
  7. Ptacek, M. B., Travis, J. Mate Choice in the Sailfin Molly, Poecilia latipinna. Evolution. 51 (4), 1217-1231 (1997).
  8. Ptacek, M. Mating signal divergence, sexual selection and species recognition in mollies (Poeciliidae: Poecilia: Mollienesia). Proceedings from the Second International Symposium on Livebearing Fishes. Grier, H. J., Uribe, M. C. , New Life Publications. Homestead, FL. 71-87 (2005).
  9. MacLaren, R. D. The effects of male proximity, apparent size, and absolute size on female preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Behavior. 143 (12), 1457-1472 (2006).
  10. Palmer, M. S., Hankison, S. J. Use of ultraviolet cues in female mate preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Acta Ethol. 18 (2), 153-160 (2014).
  11. Wagner, W. E. Measuring female mating preferences. Anim. Behav. 55 (4), 1029-1042 (1998).
  12. Rémy, A., Grégoire, A., Perret, P., Doutrelant, C. Mediating male-male interactions: the role of the UV blue crest coloration in blue tits. Behav. Ecol. Sociobiol. 64 (11), 1839-1847 (2010).
  13. Guillermo-Ferreira, R., Therézio, E. M., Gehlen, M. H., Bispo, P. C., Marletta, A. The Role of Wing Pigmentation, UV and Fluorescence as Signals in a Neotropical Damselfly. J. Insect Behav. 27 (1), 67-80 (2013).
  14. Ord, T. J., Stamps, J. A., Losos, J. B. Convergent evolution in the territorial communication of a classic adaptive radiation: Caribbean Anolis lizards. Anim. Behav. 85 (6), 1415-1426 (2013).
  15. Siebeck, U. E., Witzany, G. Communication in the Ultraviolet: Unravelling the Secret Language of Fish. Biocommunication of Animals. , Anonymous Springer Netherlands. 299-320 (2014).
  16. Modarressie, R., Rick, I. P., Bakker, T. UV matters in shoaling decisions. Proc. Biol. Sci. 273 (1588), 849-854 (2006).
  17. Lim, M. L. M., Li, J., Li, D. Effect of UV-reflecting markings on female mate-choice decisions in Cosmophasis umbratica, a jumping spider from Singapore. Behav. Ecol. 19, 61-66 (2008).
  18. Rick, I. P., Bakker, T. Color signaling in conspicuous red sticklebacks: do ultraviolet signals surpass others? BMC Evol. Biol. 8, 189(2008).
  19. Siebeck, U. E. Communication in coral reef fish: the role of ultraviolet colour patterns in damselfish territorial behaviour. Anim. Behav. 68 (2), 273-282 (2004).
  20. Cummings, M. E., De Leòn, F. J. G., Mollaghan, D. M., Ryan, M. J. Is UV ornamentation an amplifier in swordtails? Zebrafish. 3, 91-100 (2006).
  21. Macìas Garcia, c, de Perera, T. Ultraviolet-based female preferences in a viviparous fish. Behav. Ecol. Sociobiol. 52 (1), 1-6 (2002).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

MS222Poecilia latipinna

Похожие статьи