Preliminary results of temperature effect s on reproduction of four pupfishes (Cyprinodontidae) from hot-water springs

Authors: Valdés-Gonzalez, Arcadio, Angeles-Vileda, Maria Elena

Year: 2006 (xxxviii)

Abstract

The laboratory culture of pupfishes from hot-water sp rings has proven difficult for most researchers attempting to maintain long-term breeding populations. It has been suggested that some taxa may represent phenotypes resulting from high-temperature environments altering genotypic expression. To gain a better understanding of this situation, we are raising pupfishes from hot-water springs, as well as from nearby cooler environments, at different temperatures (26*-40°C) and co mparing them meristically and morphologically. Study populations include: 1) Cyprinodon pachycephalus, bighead pupfish, from San Diego de Alcalá, Chihuahua, which normally lives at 38-40°C ; 2) an undescribed species, C. n. sp. cf. C. pachycephalus , from nearby Julimes Hot Spring (42-46°C); 3) C. eximius , Conchos pupfish, from nearby Chuviscar River (low-teens to 28°C); and 4) C. bobmilleri, San Ignacio pupfish, from San Ignacio Hot Springs at Linares, Nuevo León (32- 34°C). Fish were sexually paired in 20-gallon aquariums and observed for ten days during acclimation, prior to egg searches and counts at 14 days . Three yarn mopheads (for egg de position sites) were placed in each aquarium and checked daily. Fish were fed to satiation with Tetramin ® flake-food early each morning and provided sufficient mosquito larvae to last through the day. The C. pachycephalus pair deposited 0-42 eggs per day and produced a total of 136 eggs, of which 118 hatched. The C. n. sp. cf. C. pachycephalus (“Julimes”) pair laid 0-39 eggs/day and produced a total of 289 eggs, of which 243 hatched. The C. eximius pair laid 0-67 eggs/day and produced a total of 403 eggs, of which 353 hatched. The C. bobmilleri pair deposited 0-12 eggs/day and produced a total of 37 eggs, of which 31 hatched. No reproduction occurred below 26°C, suggesting that relatively high temperature is a decisive factor for onset of reproduction and egg production. Cyprinodon eximius was the most productive pupfish, followed by C. n. sp. cf. C. pachycephalus (“Julimes”). Overall, 18-100 percent fertile eggs were observed for all tested taxa. Interestingly, in a second set, a C. bobmilleri pair produced only 11 eggs during one day and none during the rest of the experiment*. [*Evidently, some experiments were with temperatures below 26°C; **Total duration of experiments not provided by the authors – Eds.]

Resumen

Resultados preliminares de los efectos de la temperatura sobre la reproducción de cuatro cachorritos (Cyprinodontidae) de manantiales de agua caliente El cultivo en laboratorio de cachorritos de manantiales de agua caliente ha sido difícil para la mayoría de los investigadores que han intentado mantener poblaciones reproductoras a largo plazo. Se ha sugerido que algunos taxa pueden representar fenotipos resultantes de un ambiente de alta temperatura que altera la expresión genética. Para tener un mejor entendimiento de esta situación, se están cultivando cachorritos de manantiales de agua caliente, así como de ambientes cercanos más fríos, a diferentes temperaturas (26* a 40°C), comparándolos merística y morfológicamente. El estudio de poblaciones incluye: 1) Cyprinodon pachycephalus, cachorrito cabezón , de San Diego de Alcalá, Chihuahua, que normalmente vive a temperaturas de 38 a 40°C; 2), una forma no descrita de C. n. sp. cf. C. pachycephalus, del cercano manantial caliente de Julimes (42 a 46°C); 3); C. eximius, cachorrito del Conchos, cerca al Río Chuviscar (por debajo de los 15 a 28°C); y 4); y C. bobmilleri, cachorrito de San Ignacio, del manantial caliente San Ignacio en Linares, Nuevo León (32 a 34°C). Los cachorritos se pusieron por parejas en acuarios de 20 galones y se observaron por diez días durante la aclimatación, antes de buscar y contar huevecillos a los 14 días**. Se colocaron tres cabezas de trapeador (como sitios de deposición de huevecillos) en cada acuario

y se revisaron diariamente. Los peces se alimentaron hasta la saciedad c on hojuelas de Tetramin® cada mañana temprano, y se les dieron suficientes larvas de mosquitos que duraran hasta el final del día. La pareja de C. pachycephalus depositó de 0 a 42 huevecillos por día y produjo un total de 136 huevos, de los cuales 118 eclosionaron. La pareja de C. n. sp. cf. C. pachycephalus (“Julimes”) puso de 0 a 39 huevos/día y produjo un total de 289, de los cuales 243 eclosionaron. La pareja de C. eximius depositó de 0 a 67 huevos/día y produjo un total de 403, de los cuales 353 eclosionaron. La pareja de C. bobmilleri depositó de 0 a 12 huevos/día y produjo un total de 37 de los que 31 eclosionaron. No se observó reproducción por debajo de los 26°C*, sugiriendo que las temperaturas relativamente altas son un factor decisivo para disparar la reproducción y producción de huevecillos. Cyprinodon eximius fue el cachorrito más productivo, seguido por C. n. sp. cf. C. pachycephalus (“Julimes”). En general, se observaron del 18 al 100% de huevos fértiles para todas las taxa examinadas. De forma interesante, en un segundo grupo, una pareja de C. bobmilleri produjo sólo 11 huevecillos en un día y ninguno el resto del experimento.**. [*Evidentemente, algunos experimentos fueron por debajo de los 26°C; **La duración total de los experimentos no se menciona por los autores – Eds.] Varela-Romero, Alejandro *1; Yepiz-Plascencia, Gloria 2; Hendrickson, Dean A.3 (1-Department of Scientific and Technologi cal Research (DICTUS), University of Sonor a, Hermosillo; 2-Aquatic Molecular Biology Laboratory, Centro de Investigación en Alim entación y Desarrollo (CIAD), A.C., Hermos illo; 3-Texas Natural Science Center, Univ ersity of Texas at Austin) Mitochondrial and morphological advances in knowledge on northern Mexico’s native catfishes, genus Ictalurus ABSTRACT Species of the genus Ictalurus are among the most abundant and commonly encountered members of the family Ictaluridae, which ranges from southern Canada to southern Mexico and Central America. The genus is comprised of two clades: the furcatus clade, containing the species furcatus, meridionalis and balsanus; and the punctatus clade, containing punctatus, lupus, australis, dugesii, mexicanus and pricei. Most of the diversity in the genus clearly resides in Mexico, yet Mexican species are very little studied and a number of forms remain undescribed. Some undescribed taxa are members of what has been referred to as the (poorly known) “ I. pricei complex.” Our work reveals at least two distinct , undescribed forms from the Fuerte, Culiacán and San Lorenzo river basins. Phylogenetic relationships of these and many other native catfishes from northern and northwestern Mexico were estimated by analyses of complete sequences of mitochondrial genes 12SrRNA (954 bp) and Cytb (1138 bp). Both genes have fixed inter-specific differences, and high levels of intra-specific variation were found among individuals from the Yaqui, Fuerte, Culiacán, San Lorenzo, Conchos, and Cuatro Ciénegas basins. Maximum parsimony and maximum likelihood analyses of each gene separately and both genes together support monophyly of the punctatus and furcatus clades. Relationships derived from only Cyt b exclude specimens from the Fuerte, Culiacán, and San Lorenzo rivers from a “pricei clade,” grouping them instead with specimens from the Conchos basin and I. lupus from northeastern Mexico, and other native catfishes of northwestern Mexico. Traditional morphological characters tend to agree with the molecular data but do not provide useful diagnostic characters for all new taxa. A search for new diagnostic characters has been initiated to help workers make specific identifications on the basis of morphology, but hybridization with widely introduced I. punctatus is recognized as a confounding factor for both molecular and morphological analyses. RESUMEN Avances en el conocimiento mitocondrial y morfológico de los bagres nativos del género Ictalurus del norte de México Las especies del género Ictalurus están entre los miembros más abundantes y comúnmente encontradas de la familia Ictaluridae, la cual se distribuye desde el sur de Canadá hasta el sur de México y Centro América. El género está compuesto por dos clados: el clado furcatus, que contiene a las especies furcatus, meridionalis y balsanus; y el clado punctatus que incluye a las especies punctatus, lupus, australis, dugesii, mexicanus y pricei. La mayor parte de la diversidad del género radica en México pero las especies mexicanas están poco estudiadas y se conocen de varias formas aún sin describirse. Algunos taxa no descritos son miembros del complejo íctico referido como el (poco conocido) “complejo I. pricei”. Nuestro trabajo revela al menos dos formas no descritas distintas para las cuencas de los ríos Fuer te, Culiacán y San Lorenzo. Las relaciones filogenéticas de estos y muchos otros bagres nativos del norte y noroeste de México fueron estimadas por los análisis de secuencias completas de los genes mitocondriales 12SrRNA (954 bp) y Cytb (1138 bp). Ambos genes definen di-

ferencias interespecíficas fijas, y se encontraron altos niveles de variación intraes pecífica entre los individuos de las cuencas del Yaqui, Fuerte, Culiacán, San Lorenzo, Conchos, y Cuatro Ciénegas. Los análisis de máxima parsimonia y máxima verosimilitud de cada gen por separado y ambos genes juntos apoyan la monofilia de los clados punctatus y furcatus. Las relaciones derivadas del Cyt b solo excluyen a los especímenes de los ríos Fuerte, Culiacán y San Lorenzo del “clado pricei”, agrupándolos con los especímenes de la cuenca del Conchos e I. lupus del noreste de México y con otros bagres nativos del noroeste de México. Los caracteres morfológicos tradicionales tienden a concordar con los datos moleculares pero no proveen aún caracteres diagnósticos útiles para los nuevos taxa. Se ha iniciado una búsqueda de nuevos caracteres diagnósticos para apoyar a los ictiólogos en las identificaciones específicas basa das en la morfología, pero se reconoce que el factor de hibridación con el ampliamente introducido I. punctatus causa confusión en los análisis moleculares y morfológicos.