Dynamics of ovarian maturation during the reproductive cycle of Metynnis maculatus, a reservoir invasive fish species (Teleostei: Characiformes)

In this study, we evaluated the dynamics of ovarian maturation and the spawning processes during the reproductive cycle of Metynnis maculatus. Adult females (n = 36) were collected bimonthly between April 2010 and March 2011. The mean gonadosomatic index (GSI) was determined, ovarian and blood samples were submitted for morphometric evaluation and the steroid plasma concentration was determined by ELISA. This species demonstrated asynchronous ovarian development with multiple spawns. This study revealed that, although defined as a multiple spawning species, the ovaries of M. maculatus have a pattern of development with a predominance of vitellogenesis between April and August and have an intensification in spawning in September; in October, a drop in the mean GSI values occurred, and the highest frequencies of post-ovulatory follicles (POFs) were observed. We observed a positive correlation between the POF and the levels of 17α-hydroxyprogesterone. Metynnis maculatus has the potential to be used as a source of pituitary tissue for the preparation of crude extracts for hormonal induction; the theoretical period for use is from September to December, but specific studies to determine the feasibility of this approach must be conducted.

Neste estudo, avaliamos a dinâmica da maturação ovariana a desova durante o ciclo reprodutivo de Metynnis maculatus. Fêmeas adultas (n = 36) foram coletadas bimestralmente entre abril de 2010 e março de 2011. O índice gonadossomático (IGS) foi calculado e amostras de ovário e de sangue foram submetidas à avaliação morfométrica e das concentrações plasmáticas dos esteroides por ELISA, respectivamente. A espécie apresenta desenvolvimento ovariano assincrônico, com múltiplas desovas. Neste estudo revelamos que mesmo sendo de desova parcelada, os ovários do M. maculatus mostraram um padrão de desenvolvimento com predomínio de atividade vitelogênica entre abril a agosto e intensificação da desova em setembro. Em outubro houve uma diminuição nos valores médios de IGS, bem como registramos as maiores frequências de folículos pós-ovulatórios (FPOs). Observamos uma correlação positiva entre a frequência de FPOs e a concentração plasmática de 17 α-OHP. O M. maculatus tem potencial para ser usado como fonte para uso de hipófise para preparo de extrato bruto para indução hormonal, sendo o período teórico para coleta de hipófises de setembro a outubro, mas estudos específicos para esta finalidade ainda precisam ser desenvolvidos.

Gonadal steroids levels and vitellogenesis in the formation of oocytes in Prochilodus lineatus (Valenciennes) (Teleostei: Characiformes)

The objective of this study was to obtain information about the possible mechanisms related to poor reproductive performance in tropical rheophilic fish. To that effect, cages (Cs) and earthen ponds (EPs) were used as experimental systems to provide unsuitable and suitable conditions, respectively, for curimbatá (Prochilodus lineatus) breeders. Fish were maintained under experimental conditions for 18 months, and during this period females were randomly sampled every two months for biometric analysis (n=30), blood (n=5/sampling) and ovary (n=5/sampling). After this period EPs females (EPFs) and Cs females (CFs) were submitted to the induced breeding experiments. The results showed that rearing curimbatá for such long time in a cage at this stocking density, reduces its growth, plasma E2 levels and vitellogenesis. During vitellogenesis, the mean plasma estradiollevels of CFs were three times lower than those of EPFs (P<0.01). CFs presented poorer results than EPFs for all the examined parameters of reproductive performance. Taken together these data showed that the reduced estradiol levels during vitellogenesis (and the consequently less intense transition from the previtellogenic to vitellogenic phase) and reduced amounts of yolk are mechanisms associated with the formation of low quality oocytes and shortened and delayed breeding season in this species. Moreover, our data showed that the onset of vitellogenesis (six months before the spawning season) must be considered as a key period related to the formation of oocytes of good quality, and adequate management should be provided throughout the year.

Este estudo teve como objetivo gerar informações básicas sobre os possíveis mecanismos relacionados com os resultados desfavoráveis obtidos com o desempenho reprodutivo em peixes reofílicos tropicais. Para isso tanques-rede (Cs) e viveiros escavados (EPs) foram utilizados como sistemas experimentais para propociar respectivamente condições inadequadas e adequadas para reprodutores de Prochilodus lineatus. Os peixes foram mantidos por 18 meses em viveiros escavados (EPs) e tanques-rede (Cs), e durante este período, foram aleatoriamente coletados a cada dois meses para análise biométrica (n=30), coleta de sangue (n=5/tratamento) e amostragem do ovário (n=5/tratamento). Após este período as fêmeas mantidas em EPs (EPFs) e as fêmeas mantidas em Cs (CFs) foram submetidas aos experimentos de reprodução induzida. Os resultados mostraram que manter curimbatás por este período em Cs, na densidade de estocagem utilizada, reduz seu crescimento, níveis plasmáticos de E2 e vitelogênese. Durante a vitelogênese, os níveis plasmáticos de estradiol das CFs foram três vezes menores do que os das EPFs (P <0,01). As CFs apresentaram resultados inferiores aos das EPFs para todos os parâmetros analisados de desempenho reprodutivo. Em conjunto, estes dados mostram que os níveis reduzidos de estradiol durante a vitelogênese (bem como o consequente atraso na transição da fase previtelogênica para a vitelogênica) e as quantidades reduzidas de vitelo são mecanismos associados com a formação de ovócitos de baixa qualidade; redução e atraso na época de desova nesta espécie. Além disso, nossos dados mostraram que o início da vitelogênese (seis meses antes da época de desova) é um período-chave para formação de ovócitos de boa qualidade, e o manejo adequado deve ser aplicado durante todo o ano.

Social and reproductive physiology and behavior of the Neotropical cichlid fish Cichlasoma dimerus under laboratory conditions

In this work we describe for the first time the social and reproductive behavior of the Neotropical fish Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) [Perciformes: Cichlidae], endemic to the Paraná River basin, using a comprehensive-integral approach, including morphological and physiological features. This substrate breeding fish has biparental care of the fry and presents a dominance hierarchy that determines access to breeding territories among males, and to males with territories among females. Gregarious behavior associated with a pale body color, was observed before reproductive behaviors started. Afterwards, a dominance hierarchy was established through aggressive interactions. Territorial individuals had bright body color patterns and non territorial an opaque grey one. Black ventral coloration was associated with reproductive individuals. Courtship displays, which were similar to threatening displays, had the common effect of increasing the visible area of the individual. The dominant male was always the largest one suggesting that size is probably a major factor determining the hierarchy establishment and that these intra-sexually selected traits may have been reinforced by inter-sexual selection. Reproductive males had higher pituitary levels of β-follicle stimulating hormone (β-FSH) and somatolactin (SL) than non reproductive ones, while no differences were found among females. No differences were found among male gonadosomatic indexes. Non reproductive individuals had higher plasma cortisol levels for both sexes. It is possible that dominant reproductive individuals may be inhibiting reproduction of subordinate fish through physical contact, increasing their cortisol levels and diminishing FSH and SL pituitary content. However, this was not reflected as an inhibition at the gonadal level in our experimental design.

En este trabajo se describen por primera vez el comportamiento social y reproductivo del pez cíclido neotropical Cichlasoma dimerus (Heckel, 1840) [Perciformes: Cichlidae], endémico de la cuenca del Paraná, desde un enfoque integral y abarcador, incluyendo características morfológicas y fisiológicas. Éste pez incubador de substrato, tiene cuidado biparental de las crías y presenta una jerarquía de dominancia que determina el acceso a territorios reproductivos entre los machos, y a machos con territorios entre las hembras. Se observó un comportamiento gregario con una coloración corporal pálida característica, antes que comenzaran los comportamientos reproductivos. Luego, una jerarquía de dominancia se estableció a través de interacciones agresivas. Los individuos territoriales presentaron patrones de coloración corporal brillantes y los individuos no territoriales uno gris opaco. Una coloración ventral oscura fue observada asociada a individuos reproductivos. Los despliegues de cortejo fueron similares a los de amenaza y tuvieron la característica común de aumentar el área visible de los peces. El macho dominante fue siempre el más grande, sugiriendo que probablemente la fuerza (tamaño) es un factor preponderante determinando el establecimiento de las jerarquías y que éstas características seleccionadas intrasexualmente pueden haber sido reforzadas por selección intersexual. Los machos reproductivos presentaron un mayor contenido hipofisario de β-FSH y SL que aquellos no reproductivos, mientras que no se encontraron diferencias entre las hembras. No se encontraron diferencias entre los índices gonadosomáticos de los machos. Los individuos no reproductivos presentaron niveles plasmáticos mayores de cortisol para ambos sexos. Aunque los individuos reproductivos dominantes podrían estar inhibiendo la reproducción de los peces menos dominantes a través de interacciones de contacto físico, aumentando sus niveles de cortisol y disminuyendo el contenido hipofisario de FSH y SL, esto no se vería reflejado a nivel gonadal en nuestro diseño experimental.