Morphology and ultrastructure of the freshwater rotifer Brachionus bidentatus (Monogononta: Brachionidae) using scanning and transmission electron microscopy / Morfología y ultraestructura del rotífero de agua dulce Brachionus bidentatus (Monogononta: Brachionidae), utilizando microscopía electrónica de barrido y transmisión

The study of sexual reproductive behavior supported by ultrastructural evidence is important in rotifers to describe differences among potential cryptic species. In this research, the morphology of the rotifer Brachionus bidentatus is described at the ultrastructural level, using electronic microscopy, together with a brief description and discussion of its sexual reproductive behavior. The characteristics of the (a) male,(b) the female, (c) the sexual egg or cyst, (d) the partenogenic egg, (e) the no-fecundated sexual egg (male egg), and (f) the trophi, were described. Another part of this research is dedicated to the ultrastructure of the sex cells of the male rotifer B. bidentatus. Samples were obtained from La Punta pond in Cosio, Aguascalientes, Mexico (22°08’ N - 102°24’ W), and a culture was maintained in the laboratory. Fifty organisms, from different stages of the rotifer Brachionus bidentatus, were fixed in Formol at 4% and then prepared; besides, for the trophi, 25 female rotifer Brachionus bidentatus were prepared for observation in a JEOL 5900 LV scanning electronic microscope. In addition, for the observation of male sex cells, 500 males of Brachionus bidentatus were isolated, fixed and observed in a JEOL 1010 transmission microscope. Females of B. bidentatus in laboratory cultures had a lifespan of five days (mean±one SD=4.69±0.48; N=13), and produced 4.5+3.67 (N=6) parthenogenetic eggs during such lifespan. In the case of non-fertilized sexual eggs, they produced up to 18 eggs (mean±one SD=13±4.93; N=7). Sexual females produced a single cyst on average (mean±one SD=1±0; N=20). For the sexual cycle, the time of copulation between male and female ranged from 10 to 40 seconds (mean±one SD=17.33±10.55, N=7). The spermatozoa are composed of a celular body and a flagellum, the size of the body is of 300nm while the flagellum measures 1 700nm. The rods have a double membrane. Their mean length is almost 2.45µm±0.74, N=6; and their mean wide is 0.773µm±0.241, N=11. The evidence on the specific ultrastructural characteristics of the rotifer B. bidentatus is notorious, even more in the male and in the cyst cell. Regarding the ultrastructure of the spermatozoa and the rods, compared to other species they only differ in size, despite their structural resemblance. Our study of the ultraestructure of this species adds useful information that along with molecular data will help clarify the taxonomy of brachionid rotifers. Rev. Biol. Trop. 61 (4): 1737-1745. Epub 2013 December 01.

El estudio del comportamiento reproductivo sexual apoyado en evidencias ultraestructurales en rotíferos, es importante para describir diferencias entre especies potencialmente crípticas. En este trabajo se describe a nivel ultraestructural la morfología del rotífero Brachionus bidentatus, usando microscopía electrónica, junto con una breve descripción y discusión de su comportamiento sexual reproductivo. Se presentan las características del: (a) macho, (b) hembra, (c) huevo partenogenético, (d) huevo sexual no fecundado, (e) trofos. También se muestra un apartado sobre la ultra estructura de las células sexuales de rotíferos macho B. bidentatus. Para el estudio se utilizó una cepa proveniente del bordo La Punta (22°08’ N - 102°24’ W), ubicado en Cosió, estado de Aguascalientes, México y se cultivaron en el laboratorio. Para el procesamiento de las muestras se tomaron 50 organismos fijados en Formol al 4%, de los diferentes estadios del rotífero Brachionus bidentatus, mientras que para el trofos se tomaron 25 organismos hembra del rotífero Brachionis bidentatus y se prepararon para observarse en un microscopio electrónico de barrido JEOL 5900 LV, mientras que para las observaciones de las células sexuales del macho se aislaron 500 organismos machos del rotífero Brachionus bidentatus, se fijaron e incluyeron en resina epóxica (EPON) para su observación en un microscopio electrónico de transmisión JEOL 1010 operado a 80kv. Los análisis obtenidos de hembras de B. bidentatus en cultivos de laboratorio demuestran un ciclo de vida de cinco días (4.69±0.48; N=13), y una producción de 4.5±3.67 (N=6) huevos partenogenéticos. En el caso de los huevos no fertilizados, la hembra produce más de 18 huevos (13±4.93; N=7). Para los huevos sexuales solo se produce uno solo por hembra (1±0; N=20). En el ciclo sexual, los tiempos de copula entre el macho y la hembra están en el rango de 10 a 40 segundos (17.33±10.55, N=7). Los espermatozoides se componen de un cuerpo celular y un flagelo, el tamaño del cuerpo celular es de 300nm mientras que el flagelo mide 1 700nm. Los bastones presentan una doble membrana y su tamaño a lo largo va de 2.45µm±0.74; N=6 mientras que el ancho es de 0.773µm±0.241; N=11. La evidencia sobre las características específicas ultraestructurales del rotífero B. bidentatus son notorias, más aun en el macho y en el quiste. En cuanto a la ultraestructura de los espermatozoides y los bastones respecto a otras especies sólo difieren en su tamaño, a pesar de las similitudes estructurales las estructuras de los bastones se evidencian con mayor claridad y dan más evidencias sobre su funcionalidad. Nuestro estudio de la ultraesturctura de esta especie añade información útil que junto con un análisis molecular ayudarán a clarificar la taxonomía de rotíferos brachionidos.

Immunodetection of Luteinizing Hormone (LH), Follicle-Stimulating Hormone (FSH), Thyroid Stimulating Hormone (TSH) and Prolactin (PRL) in Brachionus calyciflorus (Rotifera: Monogononta)

The endocrine system controls and coordinates behavioral, biochemical, and physiological processes through signal mechanisms using neuropeptides or products of neurosecretory cells. Among invertebrates, this system is poorly studied in rotifers, in which estrogens and androgens significantly affect sexual reproduction. This is the first report of the presence of the Luteinizing Hormone (LH), Follicle-Stimulating Hormone (FSH), Thyroid Stimulating Hormone (TSH) and Prolactin (PRL) in rotifers. Analyses included the avidin-biotin-peroxidase complex method with primary antibodies LH (Anti-Rat LH serum for RIA), PRL (Anti-Rat PRL serum for RIA), FSH (Anti-Rat FSH serum for RIA) and TSH (Anti-Rat TSH serum for RIA). These hormones were found in females, males and parthenogenetic and sexual eggs of the freshwater Brachionus calyciflorus. The immunoreactivity of FSH, LH, TSH and PRL in females was observed in: ovaries, cerebrum, mastax, stomach, lorica, and the stomach gland. However, in males LH was observed only at the trochal disk and cerebrum. The hormones FSH, TSH and PRL, were observed in testicles, contractil vesicles, and cementary gland of males. Regarding amictic or parthenogenetic eggs, the hormones LH, FSH, TSH, and PRL were located mainly in the micromeres, and the staining in the macromeres was weak. On the other hand, in the mictic or sexual eggs the inner shell is stained for the hormones PRL and LH, opposite to the staining of FSH and TSH, located mainly in the embryo. In general, immuno-reactivity was observed in areas important for the reproductive, excretory, digestive and developmental processes. Rev. Biol. Trop. 57 (4): 1049-1058. Epub 2009 December 01.

Se logró detectar la presencia de las hormonas: Hormona Luteinizante (LH), Hormona Folículo Estimulante (FSH), Hormona Estimulante de la Tiroides (TSH) y Prolactina (PRL) en Brachionus calyciflorus siendo el primer reporte de la presencia de dichas hormonas en rotíferos. Estas hormonas fueron identificadas por un método inmunológico-histológico-químico usando el complejo avidina-biotina- peroxidasa con los siguientes anticuerpos primarios: LH (Anti-Rata LH suero para RIA), PRL (Anti-Rata PRL suero para RIA), FSH (Anti-Rata FSH suero para RIA) y TSH (Anti-Rata TSH en suero para RIA). Estas hormonas se encontraron en las hembras, machos, huevos partenogenéticos y huevos sexuales del rotífero dulceacuícola B. calyciflorus. La reactividad inmunológica de FSH, LH, PRL y TSH en las hembras se observó en ovarios, cerebro, mástax, estómago, lorica, y la glándula del estómago. Sin embargo, en machos, la LH se observó sólo en el disco trocal y cerebro mientras que las hormonas FSH, PRL y TSH, se observaron en testículos, vesícula contráctil, y la glándula cementaria. En cuanto a los huevos partenogenéticos o amícticos, las hormonas LH, FSH, TSH, y PRL, se encontraron principalmente en los micrómeros, y en los macrómeros la tinción es débil. Por otra parte, el huevo sexual o míctico muestra reactividad inmunológica en la cubierta interior del huevo para las hormonas LH y PRL, lo contrario para FSH y TSH, las cuales se observaron principalmente en el embrión. La reactividad inmunológica fue observada, en general, en áreas importantes para los procesos reproductivos, excretorios, digestivos y del desarrollo.