ओइकोपलौरा डायोइका जीव विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में एक ट्यूनिकेट मॉडल जीव है। हम जानवरों और शैवाल फ़ीड के लिए नमूना विधियों, प्रजातियों की पहचान, खेती सेटअप और खेती प्रोटोकॉल का वर्णन करते हैं। हम उन प्रमुख कारकों को उजागर करते हैं जिन्होंने संस्कृति प्रणाली को मजबूत करने और संभावित समस्याओं और संकल्पों पर चर्चा करने में मदद की ।
ओइकोपलुरा डायोिका असाधारण फ़िल्टर-फीडिंग क्षमता, तेजी से उत्पादन समय, संरक्षित प्रारंभिक विकास और एक कॉम्पैक्ट जीनोम के साथ एक प्लैंक्टोनिक तार है। इन कारणों से, इसे समुद्री पारिस्थितिक अध्ययन, विकासवादी विकासात्मक जीवविज्ञान और जीनोमिक्स के लिए एक उपयोगी मॉडल जीव माना जाता है। चूंकि अनुसंधान के लिए अक्सर पशु संसाधनों की स्थिर आपूर्ति की आवश्यकता होती है, इसलिए एक विश्वसनीय, कम रखरखाव संस्कृति प्रणाली स्थापित करना उपयोगी है। यहां हम एक ओ डायोनिका संस्कृति की स्थापना के लिए एक कदम-दर-कदम विधि का वर्णन करते हैं । हम संभावित नमूना साइटों, संग्रह विधियों, लक्षित पशु पहचान और संस्कृति प्रणाली के सेट-अप का चयन करने का वर्णन करते हैं। हम अपने अनुभवों के आधार पर समस्या निवारण सलाह प्रदान करते हैं । हम महत्वपूर्ण कारकों को भी उजागर करते हैं जो एक मजबूत संस्कृति प्रणाली को बनाए रखने में मदद करते हैं । हालांकि यहां प्रदान की गई संस्कृति प्रोटोकॉल ओ डायोनिकाके लिए अनुकूलित है, हमें उम्मीद है कि हमारी नमूना तकनीक और संस्कृति सेटअप अन्य नाजुक पेलाजिक अकशेरुकी को बनाए रखने के लिए नए विचारों को प्रेरित करेगा।
विकास, आनुवंशिकी और शरीर विज्ञान से संबंधित कई जैविक प्रश्नों को संबोधित करने में मॉडल जीवों की महत्वपूर्ण भूमिका रही है । इसके अलावा , अतिरिक्त मॉडल जीव नई खोजों को सुविधाजनक बनाते हैं और इसलिए प्रकृति की अधिक समझ प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण हैं1,2. समुद्री ज़ूप्लैंकटन जीवों के विविध समूह हैं जो महासागर पारिस्थितिकी प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं3,4,5,6. उनकी बहुतायत और पारिस्थितिक महत्व के बावजूद, प्लैंक्टोनिक ट्यूनिशेट्स जैसे जिलेटिन जीवों को अक्सर प्लैंकटन जैव विविधता अध्ययनों में कम प्रतिनिधित्व दिया जाता है क्योंकि उनकी पारदर्शिता और कमजोरी क्षेत्र संग्रह और पहचान को चुनौतीपूर्ण बनाती है7,,8। अनुकूलित नमूना तकनीक और प्रयोगशाला संस्कृति विट्रो में जानवरों के करीब अवलोकन की अनुमति देती है, जिसने प्लैंक्टोनिक ट्यूनिकेट्स11,9,10, 11,,12के जीव विज्ञान में ज्ञान को आगे बढ़ाया है।,
लारवेकियन (परिशिष्ट) मुक्त तैराकी समुद्री ट्यूनिशेट का एक वर्ग है जिसमें दुनिया भर में लगभग 70 वर्णित प्रजातियां शामिल हैं8,,13। चूंकि वे ज़ूप्लैंकटन समुदायों के भीतर सबसे प्रचुर समूहों में से एक हैं14,15,16,,17, लार्वा बड़े प्लैंक्टोनिक जीवों जैसे मछली के लार्वा 18,19के लिए एक प्राथमिक खाद्य स्रोत का प्रतिनिधित्व करते हैं ।19 ascidians के विपरीत-sessile ट्यूनिकेट्स-लार्वा एक टैडपोल की तरह आकृति विज्ञान बनाए रखने और उनके जीवन भर प्लैंक्टोनिक रहते हैं20। प्रत्येक जानवर एक स्वयं निर्मित, जटिल फिल्टर खिला संरचना के अंदर रहता है जिसे घर के रूप में जाना जाता है। वे अपनी पूंछ की लहरदार गति के माध्यम से जल धाराओं का निर्माण करके अपने घरों में कण जमाकरतेहैं । भरे हुए घरों को पूरे दिन छोड़ दिया जाता है, जिनमें से कुछ कार्बन समुच्चय बनाते हैं और अंततः समुद्रतल22में डूब जाते हैं; इस प्रकार, लार्वा ग्लोबल कार्बन फ्लक्स23में एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं . अधिकांश प्रजातियों को पानी के कॉलम13के ऊपरी 100 मीटर के भीतर पेलाजिक क्षेत्र में रहने की सूचना दी जाती है ; हालांकि, विशाल लार्वान बाथोकॉर्डियस 300 मीटर24की गहराई में निवास करने के लिए जाना जाता है। मॉन्टेरी बे, कैलिफोर्निया में बाथोकॉर्डियस पर एक अध्ययन से पता चला है कि जानवर माइक्रोप्लास्टिक के जैविक वेक्टर के रूप में भी काम करते हैं, जो महासागरों में ऊर्ध्वाधर परिवहन और माइक्रोप्लास्टिक के वितरण में परिशिष्ट की भूमिका को समझने में संभावित महत्व का सुझाव देते हैं25।
ओइकोपलुरा डायोइका,लार्वा की एक प्रजाति, ने हाल के वर्षों में कई उल्लेखनीय विशेषताओं के कारण एक मॉडल जीव के रूप में ध्यान आकर्षित किया है। यह आमतौर पर दुनिया के महासागरों में सूचित किया जाता है । यह तटीय जल26में विशेष रूप से प्रचुर मात्रा में है, जो किनारे से आसान नमूना लेने की अनुमति देता है। 27, 28, 29प्राकृतिक और कृत्रिम समुद्री जल दोनों के साथ29दीर्घकालिक,,स्थिर खेती संभव है।, तापमान पर निर्भर पीढ़ी के समय प्रयोगशाला की स्थिति में 4-9 दिनों के रूप में कम कर रहे हैं । इसमें प्रत्येक मादा के साथ उच्च मलचुने की मात्रा है जो पूरे वर्ष में और 300 अंडे का उत्पादन करने में सक्षम है। एक ट्यूनिकेट के रूप में, यह तार विकास30, 31,31को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण फिलोजेनेटिक स्थिति में है। 70 एमबी में, ओ डायोनिका में सभी तारों के बीच सबसे छोटा पहचाना गया जीनोमहै 32। लार्वा के बीच, ओ डायोइका एकमात्र वर्णित गैर-हर्मेफ्रोडिटिक प्रजातियां हैं जो अब तक33हैं।
प्रयोगशाला उगाए गए माइक्रोल्गा के साथ पहली सफल ओ डायोनिका संस्कृति की सूचना पफेनहोफर34द्वारा दी गई थी । सिंक्रोनस मोटर्स और पैडल का उपयोग करके मूल संस्कृति प्रोटोकॉल फेनॉक्स और गोर्स्की35 द्वारा विकसित किया गया था और बाद में कई प्रयोगशालाओं द्वारा अपनाया गया था। हाल ही में, फुजी एट अल36 ने कृत्रिम समुद्री जल में ओ डायोनिका कल्चर की सूचना दी, एक मजबूत संस्कृति प्रणाली और क्षेत्र संग्रह को गुलदस्ता एट अल द्वारा वर्णित किया गया था।27 और एक सरलीकृत, सस्ती प्रणाली के लिए एक अनुकूलित प्रोटोकॉल मार्टी-सोलंस एट अलद्वारासूचित किया गया था। पारंपरिक Oikopleura संस्कृति प्रणाली के अलावा, एक डबल ट्यूब पालन टैंक के साथ एक नए डिजाइन की रिपोर्ट भी संस्कृति Oikopleura सपा की क्षमता है । 37.
हम सार्स इंटरनेशनल सेंटर फॉर मरीन मॉलिक्यूलर बायोलॉजी27,यूनिवर्सिटी ऑफ बार्सिलोना29,ओसाका विश्वविद्यालय28,और हमारी अपनी टिप्पणियों में प्रमुख ओइकोपलुरा अनुसंधान समूहों द्वारा विकसित प्रोटोकॉल के संयोजन के आधार पर ओ डायोनिका मोनोकल्चर शुरू करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं। पहले प्रकाशित संस्कृति प्रोटोकॉल में, शैवाल मीडिया, किनारे नमूना तकनीकों, और ओइकोपलुरा पहचान की संरचना के बारे में विस्तृत जानकारी केवल मोटे तौर पर वर्णित की गई थी, जिससे बहुत सारी अस्पष्टता छोड़ दी गई थी। यहां, वीडियो प्रोटोकॉल में दृश्य जानकारी की सहायता से, हमने एक सरल, कदम-दर-कदम तरीके से जमीन से ओ डायोनिका संस्कृति स्थापित करने के लिए आवश्यक सभी महत्वपूर्ण जानकारी को इकट्ठा किया है। हम वर्णन करते हैं कि ओ डायोिका को एक और आमतौर पर रिपोर्ट की गई प्रजातियों, ओ लोंगिकाडासे कैसे अलग किया जाए, जो सबसे चुनौतीपूर्ण चरणों में से एक है। हालांकि मौजूदा संस्कृति प्रणाली दुनिया भर में ओ डायोनिका की खेती के लिए लागू हैं, हम स्थानीय पर्यावरण की स्थिति के आधार पर प्रोटोकॉल समायोजन के महत्व पर प्रकाश डाला । प्रस्तुत जानकारी व्यापक रूप से प्रकाशित डेटा के साथ ही अनुभव के माध्यम से प्राप्त ज्ञान को जोड़ती है । वर्तमान प्रोटोकॉल आदर्श रूप से खरोंच से एक संस्कृति स्थापित करने में रुचि शोधकर्ताओं के लिए अनुकूल है ।
ओ डायोनिका संस्कृति की स्थापना में लचीलेपन को सुगम बनाने के लिए जानवरों के प्राकृतिक आवास को समझना जरूरी है । मौसमी डेटा भौतिक मापदंडों की श्रेणियों के बारे में जानकारी प्रदान करता है, जिसका उपयोग प्रयोगशाला खेती की स्थिति का मार्गदर्शन करने के लिए किया जा सकता है। यह जानवरों की प्रचुरता में मौसमी उतार-चढ़ाव को समझने में भी मदद करता है। ओकिनावा में, ओ डायोनिका सबसे मज़बूती से जून से अक्टूबर तक पाया जाता है । हालांकि, टोक्यो खाड़ी में, फरवरी औरअक्टूबर ४१में आबादी पीक । यद्यपि ओ डायोनिका की खेती अक्सर 20 डिग्री सेल्सियस या उससे कम27, 28,,,29पर बताई जाती है, ओकिनावान ओ डायोनिका 20 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर बेहतर अस्तित्व दिखाता है;28 इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि ओकिनावा में न्यूनतम सतह समुद्री जल का तापमान ~ 20 डिग्री सेल्सियस(चित्र 6)है। ओ डायोनिका की प्रचुरता फाइटोप्लैंकटन खिलता42 और शिकारी बहुतायत43,44से भी प्रभावित हो सकता है । चाहे जहां ओ डायोनिका एकत्र कर रहे हैं, स्थानीय आबादी की मौसमी को समझने के नमूने और संस्कृति सफलता का मौका अधिकतम ।
उपयुक्त मौसम और स्थान को देखते हुए, शुद्ध नमूना न्यूनतम प्रयास के साथ बड़ी संख्या में ओइकोपलुरा एकत्र करने का एक प्रभावी तरीका है। छोटे जाल आकार (60-70 माइक्रोन) वाले प्लैंकटन जाल का उपयोग जानवरों के सभी चरणों को इकट्ठा करने के लिए भी किया जा सकता है। पूरी तरह से परिपक्व जानवरों को शायद ही कभी नेट में पाया जाता है, शायद जीवनचक्र के अंत में उनकी कमजोरी के कारण। इसलिए, नमूने के बाद प्रजातियों की पहचान उपकोशिक कोशिकाओं के सूक्ष्म अवलोकन द्वारा प्राप्त की जाती है। परिपक्व व्यक्ति आमतौर पर प्रयोगशाला में जानवरों के बढ़ने के साथ-साथ नमूने के बाद एक या दो दिन दिखाई देते हैं। हालांकि शुद्ध नमूना कुशल है, वैकल्पिक नमूना विधियों विभिन्न परिस्थितियों में आवश्यक हो सकता है। उदाहरण के लिए, शहरी क्षेत्रों के पास शुद्ध नमूना बड़ी संख्या में फाइटोप्लैंकटन एकत्र कर सकता है, जिससे ओइकोपलुराको अलग करना मुश्किल हो जाता है। ऐसे मामलों में, बंदरगाह से परे क्षेत्रों से सतह समुद्री जल या नाव नमूना एकत्र करने के लिए सरल बाल्टी नमूने की सिफारिश की जाती है। परिणामों से पता चला है कि लगातार बारिश के दिनों के कारण लवणता में क्रमिक परिवर्तन ओ डायोनिकाकी बहुतायत को प्रभावित नहीं करता था । हालांकि, उष्णकटिबंधीय चक्रवातों जैसे चरम मौसम की घटनाओं के तुरंत बाद किनारे नमूने से बचा जाना चाहिए। इन घटनाओं के कारण पानी के आश्रय शरीर में अचानक और कठोर जैव – रासायनिक परिवर्तन होते हैं ,46.46 तूफानी पानी के अपवाह में प्रदूषक, तलछट और अतिरिक्त पोषक तत्व हो सकते हैं, जो टर्बिडिटी और कम पानी की गुणवत्ता४७को बढ़ाते हैं । फ़िल्टर-फीडिंग प्लैंकटन, जैसे ओइकोपलुरा,अपने भोजन और सीमित गतिशीलता के कारण इन परिवर्तनों के लिए विशेष रूप से अतिसंवेदनशील हो सकते हैं। ऐसी परिस्थितियों में, हम कुछ दिनों के लिए नमूना स्थगित करने की सलाह देते हैं जब तक कि स्थानीय स्थिति सामान्य न हो जाए।
ओ डायोनिकाजैसे छोटे, फिल्टर-फीडिंग जीवों को बनाए रखने के लिए मल्टी-स्टेप फिल्टर सिस्टम की शुरुआत आवश्यक है। खराब फ़िल्टर किए गए समुद्री जल (उदाहरण के लिए, पिछली संस्कृति प्रणाली में 25 माइक्रोन जाल) का उपयोग करना, संस्कृति अक्सर विशेष रूप से गर्मियों के दौरान अस्थिर थी, संभावित रूप से फाइटोप्लैंकटन की उच्च बहुतायत के कारण। यद्यपि कुछ फाइटोप्लैंकटन ओ डायोनिका विकास के लिए फायदेमंद हैं, अन्य बायोटॉक्सिन का उत्पादन करते हैं जो ओ डायोनिका भ्रूण48के असामान्य विकास का कारण बन सकते हैं। इसके अलावा, चैटोसेरोस एसपीपी जैसे डायटोम्स की उच्च एकाग्रता ओ डायोनिका विकास के लिए संभावित रूप से हानिकारक होती है क्योंकि उनके पास लंबे सेटे हो सकते हैं जो घर को रोक सकते हैं और कुशल भोजन49को रोक सकते हैं। हम अक्सर छोटे जानवरों के घरों को सी कैल्सिट्रांस सेटे द्वारा भरा हुआ देखा जाता है; इसलिए, अब हम दिन 2 और पुराने(तालिका 3)में केवल जानवरों के लिए सी कैल्शियम फ़ीड करते हैं।
हालांकि यह यहां एक समस्या नहीं थी, ओ डायोनिका के छोटे पैमाने पर दीर्घकालिक खेती एक आनुवंशिक अड़चन के कारण जनसंख्या के आकार में अचानक बूंदों का अनुभव कर सकते हैं; ऐसे मामलों में, मार्टी-सोलंस एट अल29 हर 20 पीढ़ियों में संस्कृति में नए जंगली व्यक्तियों को जोड़ने की सलाह देते हैं।
ओइकोपलुरा संस्कृति प्रणाली लचीली है। एक सप्ताह के भीतर एक स्थिर संस्कृति स्थापित की जा सकती है। ओ डायोनिका की दीर्घकालिक खेती गैर-विशेषज्ञ उपकरणों के साथ एक मामूली बजट पर संभव है। ओइकोपलुरा के 5-10 बीकर्स के रखरखाव के लिए आवश्यक दैनिक प्रयास आम तौर पर 2 लोगों के साथ 2 घंटे से कम होता है। ओ डायोनिका को कृत्रिम समुद्री जल में भी बनाए रखा जा सकता है, जो प्राकृतिक समुद्री जल तक पहुंच के बिना उन लोगों के लिए फायदेमंद है28। ठोस संस्कृति और क्रायोप्रिजर्वेशन29का उपयोग करके शैवाल भोजन का दीर्घकालिक भंडारण संभव है। इसके अलावा, ओ डायोइका शुक्राणु क्रायोप्रीडिव किया जा सकता है, और एक वर्ष से अधिक50के लिए व्यवहार्य रहते हैं। इन सभी कारकों का मतलब है कि संस्कृतियों को आसानी से फिर से स्थापित किया जा सकता है । अंत में, Pleurobrachia सपाके आकस्मिक खेती के साथ पिछले अनुभव । सुझाव दे सकते हैं कि ओइकोपलुरा के लिए विकसित संस्कृति प्रणाली को संभावित रूप से नाजुक पेलाजिक जीवों के व्यापक समुदाय तक बढ़ाया जा सकता है।
O. डायोनिका विभिन्न जैविक क्षेत्रों में शक्तिशाली अंतर्दृष्टि प्रदान करना जारी रखता है। स्थानीय मौसमी की समझ, एक सावधानीपूर्वक संस्कृति प्रणाली, और कुछ समर्पित व्यक्ति प्रभावी संस्कृति को कम प्रयास के साथ स्थापित करने की अनुमति देते हैं। ओइकोपलुरा संस्कृति प्रणाली पारिस्थितिकी, विकास, जीनोमिक्स और इस अद्वितीय समुद्री तार के विकास से संबंधित जैविक क्षेत्रों की एक विस्तृत श्रृंखला की जांच करने के लिए आधारभूत संसाधन प्रदान करती है।
The authors have nothing to disclose.
हम संस्कृति प्रणाली की स्थापना में उनके समर्थन के लिए गर्थ इल्स्ले के आभारी हैं । हम जल्दी नमूना और प्रजातियों की पहचान के प्रयासों के लिए रित्सुको सुयामा और सिल्वेन गिलोट के योगदान को स्वीकार करते हैं । विशेष धन्यवाद हिरोकी निशिदा, ताकेशी ओनुमा और तात्सुया ओमोटेज़ाको के कारण उनके उदार समर्थन और मार्गदर्शन के लिए हैं, जिसमें स्थानीय संस्कृति प्रणाली की प्रारंभिक स्थापना और जानवरों और माइक्रोलगल संस्कृति को साझा करना शामिल है। हम डैनियल चौरउट, जीन-मैरी बुकी, ऐनी अजोर्ड, क्रिस्टियन कैनेस्ट्रो और अल्फोन्सो फेरांडेज़-रुल्डन को नमूना और खेती पर अपनी विशेषज्ञता साझा करने के लिए भी धन्यवाद देते हैं। जय डेंटन, चार्ल्स प्ली और जेफरी जॉली ने पांडुलिपि पर अमूल्य प्रतिक्रिया प्रदान की। शार्लोट वेस्ट ने शैवाल गणना के लिए एक सामान्यीकृत समीकरण तैयार किया। अंत में, हम धन के लिए OIST धन्यवाद, मैरी कोलिंस और सुरक्षित नमूना प्रक्रियाओं पर सलाह के लिए OIST फील्डवर्क सुरक्षा समिति, culturing और नमूना उपकरण के निर्माण के लिए OIST मशीन की दुकान के कर्मचारियों, और समुद्री जल देने के लिए कोइची टोडा ।
Activated charcoal | Sigma | C2764-2.5KG | |
Alluminum pulley | Rainbow Products | 10604-10607 | |
Biotin | Sigma | B4501-100MG | |
Boric acid | Wako | 021-02195 | |
Cobalamin (B12) | Sigma | V2876-100MG | |
Cobalt(II) chloride hexahydrate | Wako | 036-03682 | |
Copper(II) sulfate pentahydrate | Wako | 039-04412 | |
Disodium edetate hydrate | Wako | 044-29525 | |
Hexaammonium heptamolybdate tetrahydrate | Wako | 019-03212 | |
Hexagon wrench | Anex | No.6600 | |
Hydrochloric acid | Wako | 080-01066 | |
Iron(III) chloride hexahydrate | Wako | 091-00872 | |
Jebao programmable auto dosing pump | Jebao | DP-4 | |
Magnet pump | REI-SEA | RMD-201 | |
Manganese(II) chloride tetrahydrate | Wako | 134-15302 | |
Polypropylene wound cartridge filter | Advantec | TCW-10N-PPS | |
TCW-5N-PPS | |||
TCW-1N-PPS | |||
Screwless terminal block | SATO PARTS | SL4500 | |
Simple plankton net | RIGO, Japan | 5512-C | |
Sodium metasilicate | Sigma | 307815-1KG | |
Sodium nitrate | Wako | 195-02545 | |
Sodium phosphate monobasic anhydrous | MP Biomedicals | 194740 | |
Streptomycin sulfate salt | Sigma | S6501-25G | |
Synchronous electric motor | Servo | D5N6Z15M | |
Thiamin hydrochloride | Wako | 201-00852 | |
UV sterilizer | Iwaki | UVF-1000 | |
Zinc chloride | MP Biomedicals | 194858 |