Διαειδικές διαφορές στη λεπτή δομή των ωoκυττάρων και στη δυναμική της ωογένεσης σε πελαγικούς ιχθύες
Creators: name: Χαριτωνίδου, Κατερίνα Σ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Αναπαραγωγή βιολογία
Ωογόνια
Δυναμική ωοκυττάρων
Τύπος γονιμότητας
Reproductive biology
Oogonia
Oocyte dynamics
Fecundity type

description: Τα διάφορα είδη ιχθύων έχουν αναπτύξει μεγάλη ποικιλότητα στα αναπαραγωγικά χαρακτηριστικά, προκειμένου να επιβιώσουν στα ενδιαιτήματα και να αναπαραχθούν με επιτυχία, αυξάνοντας την επιβίωση των απογόνων. Η εις βάθος γνώση των αναπαραγωγικών τους χαρακτηριστικών προϋποθέτει τη σύνδεση μεταξύ της δυναμικής των ωοκυττάρων, κατά τη διάρκεια της ωογένεσης, και της ωοτοκίας κατά τη διάρκεια του χρόνου. Ο τύπος γονιμότητας των ιχθύων (καθορισμένη, ακαθόριστη) ορίζεται από το μοτίβο στρατολόγησης των ωοκυττάρων ανάλογα με την περίοδο ωοτοκίας. Ο τύπος γονιμότητας είναι μια σημαντική παράμετρος στη διαχείριση της αλιείας, για την επιλογή της κατάλληλης μεθόδου παραγωγής αυγών (EPM) με σκοπό την εκτίμηση της βιομάζας του αποθέματος αναπαραγωγής (SSB). Ωστόσο, πολλές λεπτομέρειες σχετικά με τον τύπο γονιμότητας πολλών αποθεμάτων ιχθύων είναι ακόμη ασαφείς ή αμφιλεγόμενες. Έτσι, ο κύριος στόχος αυτής της μελέτης ήταν να διαλευκάνει προηγούμενες άγνωστες πτυχές των διαφορετικών φάσεων της ωογένεσης σε είδη πελαγικών ιχθύων με υψηλό εμπορικό ενδιαφέρον, που έχουν διαφορετική δυναμική ωοτοκίας, και να δείξει τη σχέση μεταξύ της δυναμικής της ωοτοκίας και των ωοθηκών, καθώς και το πώς αυτή η σχέση διαμορφώνει τον τύπο γονιμότητας των ειδών και τον αντίκτυπό της στην εφαρμογή των μεθόδων παραγωγής αυγών. Τα είδη ιχθύων αυτής της μελέτης επιλέχθηκαν κυρίως με βάση τη διαφορετική δυναμική ωοτοκίας τους. Συγκεκριμένα, η πρώιμη φάση της ωογένεσης μελετήθηκε καθ' όλη τη διάρκεια του αναπαραγωγικού κύκλου στη Μεσογειακή σαρδέλα, Sardina pilchardus, και στον Ευρωπαϊκό γαύρο, Engraulis encrasicolus, δύο φυλογενετικά στενά συγγενικά είδη με διαφορετική συχνότητα ωοτοκίας και στρατηγικές διατροφής. Η δευτερογενής φάση της ωογένεσης διερευνήθηκε στη σαρδέλα του Ατλαντικού, Sardina pilchardus, το γκριζοσαύριδο του Ατλαντικού, Trachurus trachurus και το σκουμπρί του Ατλαντικού, Scomber scombrus, εξετάζοντας τη δυναμική των ωοθηκών στα τρία είδη που έχουν διαφορετική δυναμική ωοτοκίας. Έτσι, τα επιλεγμένα είδη παρείχαν την ευκαιρία να διερευνηθεί η πρώιμη φάση της ωογένεσης σε είδη με απροσδιόριστο τύπο γονιμότητας και να εξεταστεί σε διαειδικό επίπεδο η σχέση μεταξύ της δυναμικής των ωοθηκών και της δυναμικής της ωοτοκίας στη δευτερογενή φάση της ωογένεσης και η επίδρασή της στην εφαρμογή των μεθόδων παραγωγής αυγών. Τρία κύρια επιστημονικά ερωτήματα διερευνήθηκαν στην παρούσα μελέτη. Τα κεφάλαια οργανώθηκαν με βάση τις φάσεις της ωογένεσης, ξεκινώντας από την πρώιμη φάση της ωογένεσης και συνεχίζοντας με τη δευτερογενή φάση. Συγκεκριμένα, η λεπτή δομή των πρώιμων ωοκυττάρων κατά τη διάρκεια της ανάπτυξής τους, καθώς και ο πολλαπλασιασμός των ωογονίων και η δυναμική των πρώιμων ωοκυττάρων στα είδα S. pilchardus και E. encrasicolus αναλύονται στο κεφάλαιο 3. Στο κεφάλαιο 4, εξετάζεται η δυναμική των ωοκυττάρων δευτερογενούς ανάπτυξης σε διαφορετικά στάδια της ωοθήκης τριών εμπορικά σημαντικών ειδών ιχθύων με απροσδιόριστο τύπο γονιμότητας αλλά διαφορετική δυναμική ωοτοκίας, S. pilchardus, T. trachurus και S. scombrus. Επιπλέον, διερευνήθηκε η δυναμική των υπολειμμάτων από τα απελευθερωμένα αυγά (κενά ωοθυλάκια, POFs) στην ωοθήκη, σε δύο είδη ιχθύων, S. pilchardus και S. scombrus, με διαφορετική συχνότητα ωοτοκίας. Συνοψίζοντας, από αυτή τη μελέτη εξάγονται γενικά συμπεράσματα για κάθε ένα από τα κύρια επιστημονικά ερωτήματα. Συγκεκριμένα, το μοτίβο πολλαπλασιασμού των ωογονίων και η δυναμική των πρώιμων ωοκυττάρων διέφεραν σε όλο τον αναπαραγωγικό κύκλο μεταξύ των δύο ειδών με απροσδιόριστο τύπο γονιμότητας, και η κυτταροπλασματική ανάπτυξη μεταξύ των ωοκυττάρων πρωτογενούς και πρώιμης δευτερογενούς ανάπτυξης διέφερε μεταξύ ειδών ιχθύων με στενή φυλογενετική σχέση, υποδεικνύοντας διαφορές στα λειτουργικά μονοπάτια κατά τη διαδικασία ανάπτυξης των ωοκυττάρων τους. Επίσης, το ποσοστό των ωοκυττάρων που από την πρωτογενή εισέρχονται στη δευτερογενή φάση ανάπτυξης, καθώς και η δυναμική των δευτερογενών ωοκυττάρων δεν ήταν η ίδια μεταξύ των τριών ειδών με απροσδιόριστο τύπο γονιμότητας αλλά με διαφορετική δυναμική ωοτοκίας, δείχνοντας ότι ο τύπος γονιμότητας είναι ευέλικτος από προσδιορισμένο σε απροσδιόριστο με ποικίλλες ενδιάμεσες καταστάσεις. Επιπλέον, η δυναμική των κενών ωοθυλακίων (POF) ήταν διαφορετική μεταξύ των ειδών με διαφορετικά διαστήματα ωοτοκίας, δείχνοντας ότι η σαρδέλα, με μεγάλο διάστημα ωοτοκίας, είχε μόνο μία ημερήσια κοόρτη POF στην ωοθήκη, ενώ το σκουμπρί, με μικρότερο διάστημα ωοτοκίας, εμφάνισε συνύπαρξη πολλαπλών ημερήσιων κοορτών POF. Η συνύπαρξη πολλαπλών ημερήσιων κοόρτων POF στις ωοθήκες αποτελεί εμπόδιο στη σωστή εκτίμηση σημαντικών παραμέτρων, όπως το κλάσμα ωοτοκίας, που χρησιμοποιείται στην εφαρμογή της μεθόδου ημερήσιας παραγωγής αυγών (DEPM).
description: Fish species have a high diversity of reproductive traits in order to survive in their habitats and successfully reproduce increasing the survival of offspring. Extended knowledge of their reproductive traits is provided by the connection between oocyte dynamics during oogenesis and spawning throughout time. The fish fecundity type (determinate, indeterminate) is defined by the pattern of oocyte recruitment according to the spawning period. The fecundity type is an important parameter in fisheries management for selecting the appropriate egg production method (EPM) for estimating spawning-stock biomass (SSB). However, many details concerning the fecundity type of many fish stocks are still unclear or controversial. In that respect, the principal aim of this study was to shed light on previously undiscovered aspects of different phases of oogenesis in highly commercial pelagic fish species with distinct spawning dynamics and to show the link between the spawning and ovarian dynamics as well as how both shape the fecundity type of species and their impact on the applicability of egg production methods. The fish species in this study were selected mainly based on their distinct spawning dynamics. Specifically, the early phase of oogenesis was studied throughout the reproductive cycle in the Mediterranean sardine, Sardina pilchardus, and the European anchovy, Engraulis encrasicolus, two closely related phylogenetic species with different spawning frequency and feeding strategies. The secondary phase of oogenesis was investigated using the Atlantic sardine, Sardina pilchardus, the Atlantic horse mackerel, Trachurus trachurus, and the Atlantic mackerel, Scomber scombrus, examining the ovarian dynamics of those species with different spawning dynamics. Thus, the selected species provided the opportunity to investigate the early phase of oogenesis in indeterminate spawners, and to examine the link between ovarian and spawning dynamics in the secondary phase of oogenesis, and its impact on egg production methods application. Three main scientific questions were explored in the present study. The chapters were organized based on the phases of oogenesis, beginning with the early phase of oogenesis and continuing with the secondary phase of oogenesis. Specifically, the fine structure of early oocytes during their development, as well as the oogonial proliferation and early oocyte dynamics were investigated in S. pilchardus and E. encrasicolus in chapter 3. In chapter 4, the dynamics of secondary growth oocytes were studied in different ovarian stages of three commercially important fish species with indeterminate fecundity but distinct spawning dynamics, S. pilchardus, T. trachurus, and S. scombrus. Furthermore, the dynamics of released egg remnants in the ovary (postovulatory follicles, POFs) were investigated in two fish species, S. pilchardus, and S. scombrus, with different spawning frequency. In conclusion, this study provided important answers for each one of the main scientific questions. Specifically, the pattern of oogonial proliferation and early oocyte dynamics was different throughout the reproductive cycle among indeterminate spawners, and the cytoplasmic development of primary and early secondary growth oocytes varied among closely related phylogenetic fish species indicating differences in the functional path during the development of their oocytes. In addition, the intensity of oocyte recruitment from the primary to secondary growth phase as well as the secondary growth oocyte dynamics differed among indeterminate species with distinct spawning dynamics, showing that the fecundity type is flexible from determinacy to indeterminacy along a continuum. Moreover, POF dynamics varied among species with distinct spawning intervals, showing that sardine, with long spawning interval, had only a single daily POF cohort in the ovaries, whereas mackerel, with shorter spawning interval, exhibited co-occurrence of multiple daily POF cohorts. The coexistence of multiple daily POF cohorts in ovaries is an obstacle in the proper assessment of important parameters, such as spawning fraction, used in the application of the daily egg production method (DEPM).