ABSTRACT
In high-latitude environments where seasonal changes include periods of harsh conditions, many arthropods enter diapause, a period of dormancy that is hormonally regulated. Diapause is characterized by very low metabolism, resistance to environmental stress, and developmental arrest. It allows an organism to optimize the timing of reproduction by synchronizing offspring growth and development with periods of high food availability. In species that enter dormancy as pre-adults or adults, termination of diapause is marked by the resumption of physiological processes, an increase in metabolic rates and once transitioned into adulthood for females, the initiation of oogenesis. In many cases, individuals start feeding again and newly acquired resources become available to fuel egg production. However, in the subarctic capital-breeding copepod Neocalanus flemingeri, feeding is decoupled from oogenesis. Thus, optimizing reproduction limited by fixed resources such that all eggs are of high quality and fully-provisioned, requires regulation of the number of oocytes. However, it is unknown if and how this copepod limits oocyte formation. In this study, the phase in oocyte production by post-diapause females that involved DNA replication in the ovary and oviducts was examined using incubation in 5-Ethynyl-2'-deoxyuridine (EdU). Both oogonia and oocytes incorporated EdU, with the number of EdU-labeled cells peaking at 72 hours following diapause termination. Cell labeling with EdU remained high for two weeks, decreasing thereafter with no labeling detected by four weeks post diapause, and three to four weeks before spawning of the first clutch of eggs. The results suggest that oogenesis is sequential in N. flemingeri with formation of new oocytes starting within 24 hours of diapause termination and limited to the first few weeks. Lipid consumption during diapause was minimal and relatively modest initially. This early phase in the reproductive program precedes mid-oogenesis and vitellogenesis 2, when oocytes increase in size and accumulate yolk and lipid reserves. By limiting DNA replication to the initial phase, the females effectively separate oocyte production from oocyte provisioning. A sequential oogenesis is unlike the income-breeder strategy of most copepods in which oocytes at all stages of maturation are found concurrently in the reproductive structures.
Em ambientes de alta latitude, onde as mudanças sazonais incluem períodos de condições adversas, muitos artrópodes entram em diapausa, um período de dormência regulado por hormônios. A diapausa é caracterizada por metabolismo muito baixo, resistência ao estresse ambiental e interrupção do desenvolvimento. Ele permite que um organismo otimize a reprodução sincronizando o crescimento e desenvolvimento da prole com períodos de alta disponibilidade de alimentos. Em espécies que entram em dormência como pré-adultos ou adultos, o término da diapausa é marcado pela retomada dos processos fisiológicos, um aumento nas taxas metabólicas e o início da oogênese. Em muitos casos, os indivíduos começam a se alimentar novamente e os recursos recém-adquiridos ficam disponíveis para abastecer a produção de ovos. No oceano subártico, a alimentação do copépode Neocalanus flemingeri é dissociada da oogênese e a reprodução é limitada por recursos fixos obtidos durante a pré-diapausa. No entanto, não se sabe como este copépode regula a formação de ovócitos para garantir que todos os óvulos sejam de alta qualidade e bem fornecidos. Neste estudo, a fase de produção de oócitos por fêmeas pós-diapausa foi examinada usando incubação em 5-Etinil-2'-desoxiuridina (EdU) para caraterizar a replicação do DNA no ovário e nos ovidutos. Tanto as oogônias quanto os oócitos incorporaram EdU, com o número de células marcadas atingindo o pico 72 horas após o término da diapausa. A marcação das células com EdU permaneceu alta por duas semanas, diminuindo na terceira e cessando na quarta semana. Desova da primeira ninhada de ovos ocorre três a quatro semanas depois. Os resultados sugerem que a oogênese é sequencial em N. flemingeri com a formação de novos oócitos começando dentro de 24 horas após o término da diapausa e limitado às primeiras semanas. O consumo de lipídios durante a diapausa foi mínima e relativamente modesto inicialmente. Essa fase inicial do programa reprodutivo precede a vitelogênese 2, quando os ovócitos aumentam de tamanho e acumulam reservas de vitelo e lipídios. Ao limitar a replicação do DNA à fase inicial, as fêmeas efetivamente separam a produção de oócitos do seu fornecimento. Uma oogênese sequencial é diferente da estratégia de reprodução da maioria dos copépodes que mantem oócitos em todos estágios de maturação nas estruturas reprodutivas.
