Υπεύθυνος συγγραφής: Γκάνιας Κώστας ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ

Transcript

1 Υπεύθυνος συγγραφής: Γκάνιας Κώστας ΓΟΝΙΜΟΤΗΤΑ 1. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Η γονιμότητα στα ψάρια (F: fecundity) εκφράζει τον αριθμό των αβγών που παράγονται από ένα θηλυκό άτομο είτε σε μία αναπαραγωγική προσπάθεια (γονιμότητα ομάδας, Fb: batch fecundity) είτε καθ όλη την αναπαραγωγική περίοδο (ετήσια γονιμότητα, Fa: annual fecundity). Στους απλούς αποθέτες (single spawners, π.χ. σολομοί, χέλια) οι δύο αυτοί τύποι γονιμότητας ταυτίζονται, καθώς το σύνολο των αβγών της αναπαραγωγικής τους περιόδου αποβάλλεται σε ένα μόνο αναπαραγωγικό γεγονός. Αντίθετα, στους πολλαπλούς αποθέτες (multiple spawners) η παραγωγή κι αποβολή των αβγών είναι τμηματική και πραγματοποιείται ανά ομάδες (batches), οι οποίες απελευθερώνονται σε μια συνήθως εκτεταμένη αναπαραγωγική περίοδο. Στην περίπτωση αυτή η ετήσια γονιμότητα ισούται με το άθροισμα των αβγών του συνόλου των ομάδων που έχουν απελευθερωθεί κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγικής περιόδου. Επίσης η γονιμότητα μπορεί να εκφράζει είτε τον απόλυτο αριθμό αβγών που παράγονται από ένα θηλυκό (απόλυτη γονιμότητα ή absolute fecundity) είτε το σχετικό αριθμό αβγών, δηλαδή τα αβγά που παράγονται ανά μονάδα βάρους σώματος (σχετική γονιμότητα, Fr: relative fecundity). Επειδή οι περισσότεροι τελεόστεοι έχουν πολύ υψηλή γονιμότητα ο υπολογισμός της γίνεται συνήθως μετρώντας τον αριθμό των ωοκυττάρων σε υποδείγματα ωοθήκης γνωστού βάρους/όγκου και ανάγοντας την πυκνότητα των ωοκυττάρων στο συνολικό βάρος/όγκο της ωοθήκης (βαρυμετρική ή ογκομετρική μέθοδος αντίστοιχα). Έτσι, η εξίσωση υπολογισμού της γονιμότητας μέσω της βαρυμετρικής μεθόδου είναι η:

2 F n ( Wg (1) W o ) s όπου no ο αριθμός των ωοκυττάρων σε υποδείγμα ωοθήκης βάρους Ws, ενώ Wg είναι το βάρος της ωοθήκης. Το πηλίκο n0/ws εκφράζει την πυκνότητα των ωοκυττάρων. Η πλέον ευρέως διαδεδομένη μέθοδος υπολογισμού της γονιμότητας στους πολλαπλούς αποθέτες είναι η μέθοδος των ενυδατωμένων ωοκυττάρων ( hydrated oocytes method ). Η μέθοδος αυτή στηρίζεται σε αλλαγές (κυρίως στο μέγεθος) που προκαλεί η ενυδάτωση στην προηγμένη ομάδα ωοκυττάρων λίγο πριν την απελευθέρωσή τους, γεγονός που διευκολύνει το διαχωρισμό τους (μικροσκοπικό ή μηχανικό) από τα υπόλοιπα ωοκύτταρα και κατά συνέπεια τη μέτρησή τους (Εικόνα 1). Εικόνα 1. Μικροφωτογραφία παρασκευάσματος ιστού ωοθήκης της σαρδέλας, Sardina pilchardus, στο στάδιο της ενυδάτωσης. Με βέλη σημειώνονται ωοκύτταρα από την ομάδα των ενυδατωμένων ωοκυττάρων.

3 Παραδοσιακά η μέτρηση αυτή γίνεται με απευθείας μέτρηση των ενυδατωμένων ωοκυττάρων με τη χρήση στερεοσκοπίου, γεγονός που καθιστά τις εκτιμήσεις της γονιμότητας αρκετά επίπονες και συχνά ανακριβείς. Εναλλακτικά οι μετρήσεις αυτές μπορούν να γίνουν λαμβάνοντας φωτογραφίες των υποδειγμάτων της ωοθήκης με κάμερα προσαρμοσμένη σε στερεοσκόπιο και μετρώντας τον αριθμό των ενυδατωμένων ωοκυττάρων στην φωτογραφία.

4 2. ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 1 Εγκαταστήσετε στον υπολογιστή σας το δωρεάν λογισμικό ψηφιακής ανάλυσης εικόνας ImageJ ( Επιλέξτε τυχαία τέσσερις από τις 100 μικροφωτογραφίες ενυδατωμένων ωοθηκών με τις οποίες θα εργαστείτε. Για κάθε ένα απο τα τέσσερα αρχεία μικροφωτογραφιών ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: Α. Ανοίξτε το αρχείο της φωτογραφίας μέσα από το ImageJ (αυτό μπορεί να γίνει πιο εύκολα σύροντας το αρχείο απευθείας από τον Windows Explorer μέσα στο παράθυρο του προγράμματος). Μετρήστε τον αριθμό των ενυδατωμένων ωοκυττάρων στην ψηφιακή φωτογραφία. Για να το κάνετε αυτό μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το εργαλείο μέτρησης Cell Counter που υπάρχει στο μενού Plugins/Analyze. Για το σκοπό αυτό θα πρέπει να κάνετε Initialize και να επιλέξετε ένα Counter Type (π.χ. Type 1 ) Β. Μετρήστε τη μέση επιφάνεια των ενυδατωμένων ωοκυττάρων [1] Φορτώστε το αρχείο της μικρομετρικής κλίμακας (scale.jpg) [2] Επιλέξτε το μετρητή μήκους (Straight) από την εργαλειοθήκη [3] Μετρήστε την κλίμακα από τα 2 της άκρα [4] Πηγαίνετε σε Analyze/Set Scale και συμπληρώστε 0.8 στο πεδίο Known distance, mm στο πεδίο Unit of length και τέλος επιλέξτε Global. Γ. Μετρήστε τη μέση επιφάνεια των ενυδατωμένων ωοκυττάρων [1] Φορτώστε το αρχείο της μικροφωτογραφίας (με τον ίδιο τρόπο όπως την κλίμακα) [2] Για να έχετε καλύτερο πεδίο μέτρησης κάντε zoom με Ctrl+. 1 για την άσκηση αυτή χρησιμοποιείται αρχείο μικροφωτογραφιών ωοθηκών σαρδέλας, Sardina pilchardus, που συγκεντρώθηκε κατά την πρακτική άσκηση του φοιτητή του Τμ. Βιολογίας του ΑΠΘ Θεοχάρη Βαβαλίδη στο Ινστιτούτο IPIMAR της Πορτογαλίας στο πλαίσιο του προγράμματος LLP- Erasmus

5 [3] Επιλέξτε το εργαλείο μέτρησης επιφάνειας ( Polygon ) από την εργαλειοθήκη. [4] Προσπαθήστε να σχεδιάσετε με όση ακρίβεια μπορείτε την περίμετρο του ενυδατωμένου ωοκυττάρου, κάνοντας διαδοχικά αριστερά κλικ. Όταν ολοκληρώσετε την περίμετρο κάντε διπλό αριστερό κλικ. [5] Πατήστε Ctrl-M. Θα εμφανιστεί ένα παράθυρο με το όνομα Results που θα έχει τη μέτρηση της επιφάνειας (Area) του ωοκυττάρου [6] Για να μετρήσετε το επόμενο ωοκύτταρο επιλέξετε ξανά το εργαλείο μέτρησης επιφάνειας [7] Επαναλάβετε τη διαδικασία για 10 ενυδατωμένα ωοκύτταρα [8] Τα αποτελέσματά σας εμφανίζονται στο παράθυρο Results [9] Υπολογίστε τη μέση επιφάνεια των ενυδατωμένων ωοκυττάρων (σε mm 2 ) Γ. Συμπληρώστε τον παρακάτω πίνακα Κωδικός ατόμου no Ws* no/ws Wg* F W* Fr Μέση επιφάνεια ωοκυττάρων (mm 2 ) no : αριθμός ωοκυττάρων, Ws: βάρος υποδείγματος, Wg: βάρος ωοθήκης, F: γονιμότητα, W: βάρος θηλυκού, Fr: σχετική γονιμότητα (F/W). *: τα δεδομένα για αυτές τις παραμέτρους θα τα βρείτε στο αρχείο fecundity.xls/φύλλο εργασίας Α, κάνοντας αντιστοίχιση με τους κωδικούς των ατόμων που επεξεργαστήκατε (π.χ. η φωτογραφία _29_0.5X6.25n.m θα αντιστοιχεί στα δεδομένα της γραμμής με a/a 12).

6 Δ. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του αρχείου Fecundity.xls/φύλλο εργασίας Β πραγματοποιήστε ανάλυση γραμμικής παλινδρόμησης μεταξύ α) της γονιμότητας και του βάρους των θηλυκών και β) της πυκνότητας των ωοκυττάρων και του μέσου μεγέθους των ωοκυττάρων (δώστε γράφημα, εξίσωση και R 2 ). Τι παρατηρείτε σε κάθε μία από τις δύο αυτές εξισώσεις; Προσπαθήστε να δώσετε κάποια εξήγηση για τα αποτελέσματά σας.