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

ABSTRACT

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.

RESUMEN

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.