Новости

Nov 03, 2023

Влияние отдельных абиотических факторов на процесс вылупления артемий в реальных условиях

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 6370 (2023) Цитировать эту статью

461 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Текущие исследования абиотического воздействия на артемию, ракообразных, широко используемых в аквакультуре и экотоксикологии, часто фокусируются на анализе конечных результатов (например, показателей вылупления, выживаемости). Здесь мы демонстрируем, что понимание механизма может быть получено путем измерения потребления кислорода в режиме реального времени в течение длительного периода времени на микрофлюидной платформе. Платформа обеспечивает высокий уровень контроля микросреды и прямое наблюдение за морфологическими изменениями. В качестве демонстрации выбраны температура и соленость, представляющие критические абиотические параметры, которым также угрожает изменение климата. Процесс вылупления артемий состоит из четырех различных стадий: гидратации, дифференциации, появления и вылупления. Показано, что различные температуры (20, 35 и 30 °C) и соленость (0, 25, 50 и 75 ppt) существенно изменяют продолжительность стадий вылупления, скорость метаболизма и выводимость. В частности, возобновление метаболизма спящих цист артемии значительно усиливалось при более высоких температурах и умеренной солености, однако время, необходимое для этого возобновления, зависело только от более высоких температур. Выводимость была обратно пропорциональна продолжительности стадии дифференциации вылупления, которая сохранялась дольше при более низких температурах и солености. Современный подход к изучению метаболизма и соответствующих физических изменений может быть использован для изучения процессов вылупления других водных видов, даже с низкой скоростью метаболизма.

Рост концентрации парниковых газов, вызванный антропогенной деятельностью, изменяет глобальный климат, и одним из непосредственных результатов является повышение температуры окружающей среды1,2,3. Океаны по всему миру, действуя как поглотители тепла, поглощают большую часть этого тепла4,5. Тепловое расширение океанов в результате увеличения содержания тепла, а также таяния ледников приводит к увеличению объема океана, что оказывает прямое влияние на соленость океанской воды6,7, что еще больше усугубляется изменениями в глобальном водном цикле8,9 . Влияние изменений этих параметров на воспроизводство и здоровье может влиять на численность и распространение различных водных видов. Были исследованы точные механизмы действия различных изменяющихся факторов окружающей среды, таких как абиотические факторы10,11 и токсиканты окружающей среды12,13, на фенотипическую реакцию различных видов. Здесь мы стремимся получить механистическое понимание влияния изменений в абиотической среде на процесс вылупления артемии, обычно называемой артемией, посредством мониторинга в реальном времени. Артемия является популярным живым кормом, используемым в аквакультуре, благодаря своей высокой питательной ценности, простоте выращивания и относительно небольшому размеру, что делает этот вид оптимальным для кормления морских личинок с небольшим раскрытием рта14,15. Он также широко используется в качестве модельного организма в биохимических, физиологических, генетических, экологических и экотоксикологических исследованиях16,17,18. Несмотря на то, что артемии живут в гиперсоленой среде, которая является их единственным защитным механизмом от хищников19,20, механистическое понимание воздействия абиотических факторов на процесс вылупления артемий потенциально может дать представление о влиянии изменения температуры и солености на вылупление других широко распространенных в морской среде ракообразных, например веслоногих.

У самок артемии во время яйцекладного способа размножения (эндогенная диапауза) развивается киста диапаузы без заметной метаболической активности21. На этой стадии покоя цисты могут быть обезвожены путем высушивания на воздухе или осмотического удаления воды, после чего цисты находятся в состоянии покоя и могут жить до 28 лет22. Метаболизм цист может быть возобновлен и инициирован вылупление, когда условия окружающей среды благоприятны23, при этом основными абиотическими параметрами окружающей среды, влияющими на выводимость, являются температура воды и соленость17,24,25. В ряде предыдущих исследований изучалось влияние этих абиотических параметров окружающей среды на вылупление артемий26,27,28,29,30,31, однако оценка ограничивалась измерением скорости вылупления в конечной точке эксперимента. Например, Кумар и др. заметили, что оптимальные показатели вылупления артемий наблюдаются при 29 °C и солености 29 частей на тысячу (ppt)26, в то время как Sharahi et al. обнаружили, что оптимальные условия составляют 27–28 °C и 35 ppt соответственно30. Хасан и др. показали, что максимальная доля артемий вылупилась, когда соленость и температура составляли 30 ppt и 24 °C соответственно, и что скорость вылупления снижалась при повышении температуры от 24 до 32 °C, в то время как соленость колебалась от 20 до 40 ppt27. Ахмед и др. сообщили, что оптимальная соленость для выводимости составляет 20 ppt31. В другом исследовании, проведенном Bahr et al. Что касается влияния солености на вылупление, то оптимальная выводимость была обнаружена при солености 60 ppt и температуре около 30 °C28. Изменение оптимальных параметров может быть связано с различиями в настройках испытаний (например, освещением25,30,32) или различиями в условиях окружающей среды (размер контейнера, градиенты температуры/солености в объемных средах).