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Modelling Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816) reproduction through nutrition and temperature
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Abstract(s)
The sea urchin Paracentrotus lividus is highly appreciated in Europe for its gonads. The reddish-orange pigmentation of the gonads is the result of the accumulation of echinenone, a carotenoid pigment, resulting of the transformation, in the digestive tube, of dietary β-carotene present in a variety of algae which P. lividus feeds on. These carotenoids play a significant role in various biological functions of sea urchins, including oocyte production and development. Temperature has also been shown to influence the progression of sea urchins through their developmental stages and elevated temperatures have been demonstrated to exert a considerable degree of stress on the animals. The present study was conducted following the hypothesis that a diet abundant in carotenoids will have a beneficial effect on the reproduction and early development of sea urchins. The principal objective of this study was to evaluate the combined effect of different temperatures and diets on the maturity, oocyte size and embryonic development of P. lividus. To achieve such objective, adult sea urchins were subjected to a maturity enhancement trial of 120 days, where these were fed two jellified diets, one rich in carotenoids (HC) and the other without (LC). During the trial, the sea urchins were conditioned to two different temperatures, an ambient temperature (18ºC) and an ocean warming scenario (21.5ºC), in a crossed design with four conditioning treatments (18LC, 18HC, 21LC and 21HC). After this trial, the females from each treatment were induced to spawn, crossing their oocytes with the males from the 18HC treatment. The resulting eggs were then incubated for 48 hours at the same temperature as the females. The results obtained demonstrated a general increase in the gonadosomatic index in all treatments. Histological analysis showed that males had a higher percentage of maturation regardless of the conditioning treatment. Furthermore, the oocytes from the 18LC females were found to be larger than those produced by females from the remaining treatments. The embryos obtained from females of the 21HC treatment demonstrated accelerated development, with malformations affecting the position/shape of the spicules. The study concluded that all four treatments promoted maturation, partially supporting the initial hypothesis. It was also concluded that temperature at which the progeny is kept can have a greater influence on malformations than the diet consumed by the progeny, not supporting the initial hypothesis proposed.
O ouriço-do-mar Paracentrotus lividus é muito apreciado na Europa pelas suas gónadas. A pigmentação laranja-avermelhada das gónadas é o resultado da acumulação de equinenona, um pigmento carotenóide, resultante da transformação, no tubo digestivo, do β-caroteno presente numa variedade de algas de que o P. lividus se alimenta. Estes carotenóides desempenham um papel significativo em várias funções biológicas dos ouriços-do-mar, incluindo a produção e o desenvolvimento de ovos. Foi igualmente demonstrado que a temperatura influencia a progressão das fases de desenvolvimento dos ouriços-do-mar, tendo sido demonstrado que temperaturas elevadas exercem um grau considerável de stress sobre os animais. O presente estudo foi realizado com base na hipótese de que uma dieta abundante em carotenóides terá um efeito benéfico na reprodução e no desenvolvimento das fases iniciais dos ouriços-do-mar. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o efeito combinado de diferentes temperaturas e dietas na maturação, tamanho dos oócitos e desenvolvimento embrionário de P. lividus. Para tal, ouriços-do-mar adultos foram submetidos a um ensaio de maturação de 120 dias, onde estes foram alimentados com duas dietas gelatinosas, uma rica em carotenóides (HC) e outra sem carotenóides (LC). Durante o ensaio, os ouriços-do-mar foram condicionados a duas temperaturas diferentes, uma temperatura ambiente (18ºC) e uma temperatura correspondente a um cenário de aquecimento do oceano (21,5ºC), criando quatro tratamentos de acondicionamento (18LC, 18HC, 21LC e 21HC). Após este ensaio, as fêmeas de cada tratamento foram induzidas a desovar, cruzando os seus ovos com os machos do tratamento 18HC. Os ovos resultantes foram incubados durante 48 horas à mesma temperatura que as progenitoras. Os resultados obtidos demonstraram um aumento geral do índice gonadossomático em todos os tratamentos. A análise histológica mostrou que os machos tinham uma maior percentagem de maturação, independentemente do tratamento de acondicionamento. Para além disso, os oócitos das fêmeas 18LC apresentavam um tamanho superior. Os embriões obtidos das fêmeas do tratamento 21HC apresentaram um desenvolvimento acelerado, com malformações que afetam a posição/forma das espículas. Neste estudo concluiu-se que os quatro tratamentos favoreceram a maturação, apoiando parcialmente a hipótese inicial. Concluiu-se também que a temperatura a que os progenitores são mantidos pode ter uma maior influência nas malformações do que a dieta consumida pelos progenitores, contrariando a hipótese proposta inicialmente.
O ouriço-do-mar Paracentrotus lividus é muito apreciado na Europa pelas suas gónadas. A pigmentação laranja-avermelhada das gónadas é o resultado da acumulação de equinenona, um pigmento carotenóide, resultante da transformação, no tubo digestivo, do β-caroteno presente numa variedade de algas de que o P. lividus se alimenta. Estes carotenóides desempenham um papel significativo em várias funções biológicas dos ouriços-do-mar, incluindo a produção e o desenvolvimento de ovos. Foi igualmente demonstrado que a temperatura influencia a progressão das fases de desenvolvimento dos ouriços-do-mar, tendo sido demonstrado que temperaturas elevadas exercem um grau considerável de stress sobre os animais. O presente estudo foi realizado com base na hipótese de que uma dieta abundante em carotenóides terá um efeito benéfico na reprodução e no desenvolvimento das fases iniciais dos ouriços-do-mar. O principal objetivo deste estudo foi avaliar o efeito combinado de diferentes temperaturas e dietas na maturação, tamanho dos oócitos e desenvolvimento embrionário de P. lividus. Para tal, ouriços-do-mar adultos foram submetidos a um ensaio de maturação de 120 dias, onde estes foram alimentados com duas dietas gelatinosas, uma rica em carotenóides (HC) e outra sem carotenóides (LC). Durante o ensaio, os ouriços-do-mar foram condicionados a duas temperaturas diferentes, uma temperatura ambiente (18ºC) e uma temperatura correspondente a um cenário de aquecimento do oceano (21,5ºC), criando quatro tratamentos de acondicionamento (18LC, 18HC, 21LC e 21HC). Após este ensaio, as fêmeas de cada tratamento foram induzidas a desovar, cruzando os seus ovos com os machos do tratamento 18HC. Os ovos resultantes foram incubados durante 48 horas à mesma temperatura que as progenitoras. Os resultados obtidos demonstraram um aumento geral do índice gonadossomático em todos os tratamentos. A análise histológica mostrou que os machos tinham uma maior percentagem de maturação, independentemente do tratamento de acondicionamento. Para além disso, os oócitos das fêmeas 18LC apresentavam um tamanho superior. Os embriões obtidos das fêmeas do tratamento 21HC apresentaram um desenvolvimento acelerado, com malformações que afetam a posição/forma das espículas. Neste estudo concluiu-se que os quatro tratamentos favoreceram a maturação, apoiando parcialmente a hipótese inicial. Concluiu-se também que a temperatura a que os progenitores são mantidos pode ter uma maior influência nas malformações do que a dieta consumida pelos progenitores, contrariando a hipótese proposta inicialmente.
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Keywords
Sea urchin Nutrition Temperature Maturation Embryonic development Malformations