Permanent germinal epithelium and reproductive cycle of Atractosteus tropicus (Lepisosteiformes: Lepisosteidae) males, Tabasco, Mexico / Epitelio germinal permanente y ciclo reproductivo en machos de Atractosteus tropicus (Lepisosteiformes: Lepisosteidae) Tabasco, México

Abstract:The tropical gar A. tropicus plays an important ecological role as it regulates other fish stocks in different water bodies in Southeastern México. Nevertheless, wild populations are declining, and one conservation alternative is the aquaculture production and basic knowledge of reproductive biology; for males, this requires the study of germ and somatic structures of testes, to characterize the reproductive cycle, and to provide basic knowledge for exploitation and conservation models and strategies. With this aim, a total of 24 males with an average sL = 47.2 cm were collected from wild populations from the Laguna Pomposú, municipality of Jalpa de Mendez (18°19' - 93°01'12" W), Tabasco, Mexico. Fish were collected with a trawl net and were transported live to the Tropical Aquaculture Laboratory, División Académica de Ciencias Biológicas (DACBiol), Universidad Juárez Autónoma de Tabasco (UJAT). Males were killed by prolonged immersion in MS222. Testes samples were collected from each specimen and were processed using the standard histological procedures, that consisted of dehydration in an ascending ethanol series, xylol, embedding in paraffin, sectioning at 7 µm, and staining with hematoxylin-eosin (HE). The diameter of 20 seminiferous tubules (Dst), height of germinal epithelium (Hge), gonadosomatic index (GSI) and gonad volume (gV) were determined monthly. Based on morphometric and morpho-physiological characteristics, the testes consisted of a network of anastomosed tubules with non-restricted cystic spermatogenesis, and a permanent germinal epithelium. This is the first report of a permanent germinal epithelium in A. tropicus. Five reproductive classes were histologically identified: Class I Regressed; Class II Early Maturation; Class III Mid Maturation; Class IV Late Maturation; Class V Regression. Monthly GSI, gV and Dst values were lower in January and February, the testis showed spermatozoa remains and a regenerating discontinuous germinal epithelium. In March spermiogenesis increased and proliferation of spermatogonia decreased. Male tropical gar followed a seasonal reproductive cycle, indicated by the monthly variation of the reproductive classes and the reproductive season processes observed, and for which temperature and rainfall seem to stimulate reproductive activity and spermiation. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1597-1609. Epub 2016 December 01.

Resumen:A. tropicus tiene un papel ecológico importante, como regulador de otras poblaciones de peces, en los cuerpos de agua de México, pero sus poblaciones silvestres se reducen. Una alternativa de conservación es el cultivo, el cual requiere caracterizar el ciclo reproductivo por medio del estudio de estructuras germinales y somáticas de los testículos, conocimientos que son básicos para formar modelos de aprovechamiento y conservación. Se capturaron mensualmente tres machos sexualmente maduros (N = 24), con un promedio de sL = 47.2 cm en Laguna de Pomposú, Jalpa de Méndez (18°19´59" N - 93°01´12" W), Tabasco, México, de octubre 2009 a septiembre 2010. La técnica de captura fue red de arrastre, se transportaron vivos al laboratorio de acuicultura tropical, DACBiol, UJAT. Los machos recolectados se sacrificaron con baños de inmersión en sobredosis de MS222, los testículos se procesaron para análisis histológico. Se determinó mensualmente el diámetro de 20 túbulos seminíferos (Dst), altura de epitelio germinal (Hge), índice gonadosomático (GSI) y volumen de gónada (gV). Características morfo-fisiológicas del testículo muestran que está constituido de una red de túbulos anastomosados con espermatogénesis quística no restringida, y un epitelio germinal permanente, de nuestro conocimiento es la primera vez que se reporta este tipo de epitelio en Holostei (Lepisosteiformes: Lepisosteidae). Se identificaron cinco clases reproductivas: Clase I Recrudescencia, Clase II Madurez temprana, Clase III Madurez intermedia, Clase IV Maduración tardía, Clase V Regresión, que al contrastarlo con el valor mensual de los indicadores sexuales "GSI, gV, Dst" muestra un patrón de variación; durante enero-febrero se presentan valores bajos, se observa un epitelio germinal discontinuo en regeneración; durante marzo se incrementa la proliferación de espermatogonias disminuyendo la espermatogénesis. Los machos de A. tropicus muestran una actividad reproductora estacional anual, explicado por las variaciones mensuales de los indicadores reproductores, donde la temperatura y la precipitación parecen tener un papel importante como factores que estimulan la actividad reproductora y por tanto la espermiación.

Histología del ciclo reproductor de hembras del pejelagarto Atractosteus tropicus (Lepisosteiformes: Lepisosteidae) enTabasco, México / Histology of reproductive cycle of tropical gar Atractosteus tropicus females (Lepisosteiformes: Lepisosteidae) in Tabasco, Mexico.

En el sureste de México A. tropicus es una especie de gran importancia ecológica, económica, cultural y para acuicultura, sin embargo, sus poblaciones silvestres han disminuido a causa de diversas actividades antropogénicas, por lo que se caracterizó el ciclo reproductor de A. tropicus, a partir de los cambios en los elementos germinales y somáticos durante la ovogénesis y la estructura de toda la gónada, información valiosa para el mejor manejo y aprovechamiento de la especie. Mensualmente se capturaron con redes de arrastres, seis hembras sexualmente maduras (N=72), durante un ciclo anual (octubre 2003-septiembre 2004), en poblaciones silvestres de la laguna de Pomposu del municipio de Jalpa de Méndez; Tabasco, México. Las hembras fueron sacrificadas por decapitación y los ovarios se procesaron por métodos histológicos convencionales, se determinó el diámetro entre 10-20 ovocitos en los diferentes estadios de desarrollo al azar. Se determinó mensualmente el índice gonadosomático (IGS), volumen gonadal (gV) y el diámetro del folículo (fD). Además, se identificaron ocho estadios de desarrollo de la ovogénesis: I: cromatina nucléolo, II: perinucléolo temprano, III: perinucléolo avanzado, IV: alvéolos corticales, V: vitelogénesis temprana, VI: vitelogénesis media, VII: vitelogénesis avanzada, VIII: maduración final. El ciclo reproductor la constituye cuatro clases: I.-Proliferativa, II.-Maduración inicial, III.-Maduración tardía, IV.-Regresión-proliferación. El análisis de la información obtenida de los valores encontrados del IGS, gV, fD, estadios de la ovogénesis y clases reproductivas, indican que en diciembre se reinicia el crecimiento de los folículos (previtelogenesis), de mar-zo-julio se presenta la captación del vitelo (vitelogenesis) y en agosto-noviembre se presenta la máxima actividad reproductora, al contrastar este patrón con los factores ambientales (temperatura, precipitación) se sugiere que estos pueden funcionar como un gatillo ambiental, en el desarrollo de la ovogénesis y el desove.

In Southeast Mexico, A. tropicus is a species with great ecological, economic, cultural and aquaculture value, however wild populations have diminished due to diverse anthropological causes. The objective of this study was to characterize the reproductive cycle of A. tropicus, with a description of complete gonad structure and the changes in germinal and somatic elements during oogenesis, for better management and use of this species. Six sexually mature females (N=72) were captured monthly with drag nets during one year cycle (October 2003-October 2004) in wild populations of Pomposu lagoon, municipality of Jalpa de Mendez, Tabasco, Mexico. Females were sacrificed by decapitation and the ovaries were processed by standard histological methods; the diameter of 10-20 oocytes taken at random was determined in different stages of development. Gonadosmatic index (GSI), gonadal volume (gV) and follicule diameter (fD) were determined monthly. Among results we could determine eight oogenesis developmental stages: I: chromatin nucleolus stage, II: early perinucleolus stage, III: mid perinucleolus stage, IV: advanced perinucleolus stage, V: early vitellogenesis stage, VI: mid vitellogenesis stage, VII) advanced vitellogenesis stage and VIII: final maturation stage. The reproductive cycle could be divided in four phases: I: proliferative phase, II: initial maturation phase, III: late maturation phase, IV: regressing phase. Analysis of the data obtained from the IGS, gV and fD values, oogenesis stages and reproductive phases, indicate that in December previtellogenesis phase restarts, from March through July yolk deposition (vitellogenesis) occurs, and from August to November the maximum reproductive activity takes place. Contrasting this pattern with local environmental factors such as temperature and precipitation, we suggested that these may serve as an environmental activator in the development of oogenesis and spawning of this species. Rev. Biol. Trop. 60 (4): 1857-1871. Epub 2012 December 01.

Acute toxicity and cholinesterase inhibition of the nematicide ethoprophos in larvae of gar Atractosteus tropicus (Semionotiformes: Lepisosteidae)

Biomarkers are a widely applied approach in environmental studies. Analyses of cholinesterase (ChE), glutathione S-transferase (GST) and lipid peroxidation (LPO) are biomarkers that can provide information regarding early effects of pollutants at different biochemical levels on an organism. The aim of this study was to evaluate the biomarker approach on a Costa Rican native and relevant species. For this, larvae of gar (Atractosteus tropicus) were exposed to the organophosphorus nematicide, ethoprophos. Acute (96hr) exposure was conducted with pesticide concentrations ranging from 0.1μg/L to 1 500μg/L. The 96hr LC50 calculated was 859.7μg/L. After exposure, three biomarkers (ChE, GST and LPO) were analyzed in fish that survived the acute test. The lowest observed effect concentration (LOEC) regarding ChE activity inhibition was 50μg/L. This concentration produced a significant inhibition (p<0.05) of the enzyme by 20%. The highest concentration tested without showing any effect on ChE activity and therefore considered as no observed effect concentration (NOEC) was 10μg/L. Ethoprophos concentration of 400μg/L caused a ChE inhibition by 79%. In this study, no significant variations (p>0.05) in GST activity and LPO were observed in A. tropicus larvae after exposure to ethoprophos.

El proceso de reproducción inducida de Atractosteus tropicus es útil para la acuicultura y la reintroducción en zonas donde las poblaciones silvestres se han reducido considerablemente. En larvas de esta especie se evaluó la toxicidad aguda, así como la respuesta de tres biomarcadores: actividad colinesterasa (ChE), actividad de Glutation S-transferasa (GST) y peroxidación de lípidos (LPO). Asimismo, se realizaron exposiciones agudas (96hr) a etoprofos (nematicida organofosforado), en donde se utilizaron concentraciones entre 0.1μg/L y 1 500μg/L del nematicida. La concentración letal 50 (LC50) calculada fue de 859.7μg/L; la máxima concentración sin efecto en los organismos (NOEC) 10μg/L y la concentración más baja en la cual se observó algún efecto (LOEC) 50μg/L. A esa concentración, el efecto observado fue una reducción significativa (p<0.05) en la actividad de la ChE. Una concetración de etoprofos de 400μg/L causó una inhibición del 79% en la actividad ChE. La actividad GST y la LPO no mostraron una respuesta significativa (p>0.05) luego de la exposición de los organismos a etoprofos.

Cariotipo del pejelagarto tropical Atractosteus tropicus (Lepisosteiformes: Lepisosteidae) y variación cromosómica en sus larvas y adultos

Karyotype of the tropical gar Atractosteus tropicus Lepisosteiformes: Lepisosteidae) and chromosomal variation in their larval and adults. The karyotype of the tropical gar Atractosteus tropicus is described from conventional Giemsa-staining of 295 mitotic chromosome slides from 120 larvae and 15 adults (five females and ten males) from Tabasco, southern of Mexico. The diploid number 2n = 56 chromosomes was calculated (73 spreads from 206 larval and 208 adult metaphases). Variation on chromosome number was from 46 (4.4%) to 64 (3.9%) chromosome elements on larval samples, whereas 58 (11.7 %) chromosomes were the second most abundant after the diploid number of 2n = 56 (35%). Such variation was related with the presence of mobile microchromosomes. The karyotype was determined from six clear chromosome spreads photographed from three females and three males. The averaged karyotype was integrated by eight pairs of metacentric (m) chromosomes, four submetacentric (sm) pairs, eight telocentric (t) pairs and eight pairs of telocentric micro-chromosomes (*t). The fundamental number was FN = 80 chromosome arms. We saw no sexual differences on chromosome structure. Rev. Biol. Trop. 57 (3): 529-539. Epub 2009 September 30.

El cariotipo del pejelagarto Atractosteus tropicus se describe por medio de tinción Giemsa de 295 preparaciones cromosómicas en mitosis a partir de 120 larvas y 15 adultos (5 hembras y diez machos) de la población que habita en Tabasco, sureste de México. El número diploide 2n=56 cromosomas se dio en 281 dispersiones cromosómicas de un total de 445 muestras, de ellas 73 dispersiones provinieron de 206 metafases larvales, y 208 dispersiones de 239 metafases de adultos. Se observó variación en el número de cromosomas desde 46 hasta 64 elementos cromosómicos (larvas). Las metafases con 58 cromosomas fueron el segundo valor más abundante, después del número diploide 2n=56 (35%). En los adultos esa variación no fue relevante. Esta variación cromosómica se relaciona con microcromosomas móviles. El cariotipo se determinó de seis dispersiones cromosómicas bien definidas de tres hembras y tres machos; y el cariotipo promedio se integró de ocho pares de cromosomas metacéntricos (m), cuatro pares de cromosomas submetacéntricos (sm), ocho pares de telocéntricos (t), y ocho pares de microcromosomas telocéntricos (*t) El número fundamental observado en el cariotipo típico promedio fue NF = 80 brazos cromosómicos. No se detectaron diferencias sexuales.