The effects of manipulating water temperature, photoperiod, and eyestalk ablation on gonad maturation of the swimming crab, Portunus trituberculatus

Abstract

[An experiment to induce maturation and spawning of Portunus trituberculatus by manipulating seawater temperature, photoperiod, and eyestalk ablation, and to study the effect these factors have on the variation of nucleic acid content in gonadal tissue, was conducted. Non-incubating adult females were divided among three temperature treatments (natural, 10°C, and 20°C) and two photoperiod treatments (15 h and 9 h daylight periods per day, respectively). Within each temperature-photoperiod combination, subjects were further divided into each of two groups, i.e., unilaterally eyestalk ablated and unablated. The gonadosomatic index, spawning rate, and nucleic acid variation were examined for each treatment at 3-week intervals. Holding ablated females at 20°C and providing 15 h of light photoperiod had the most profound effect on the induction of ovarian maturation and spawning. Gonad maturation also occurred in the unablated, 20°C, 15 h light group, although to a lower extent. Gonad maturation did not take place for groups exposed to lower temperatures, despite either ablation or photoperiod treatments. RNA to DNA ratios were strongly correlated to the state of gonad maturation, with the highest values obtained for the ablated groups held at temperatures under 20°C for the 15 h light photoperiod. Under these conditions, increasing DNA concentration, reflecting gonad differentiation (small cell size and a large number of cells per unit of tissue), began three weeks earlier than for the other treatments. These results suggest that P. trituberculatus requires not only a raised temperature but also another stimulus, such as eyestalk ablation or a long photoperiod, to induce off-season maturation and spawning. Une experimentation a ete conduite pour induire la maturation et la ponte de Portunus trituberculatus en manipulant la temperature de l'eau de mer, la photoperiode et l'ablation des pedoncules oculaires, et pour etudier les effets de ces facteurs sur la variation de la composition en acides nucleiques du tissu gonadique. Des femelles adultes non incubatrices ont ete divisees dans trois temperatures (naturelle, 10°C, et 20°C) et deux photoperiodes (15 h et 9 h de lumiere par jour). A l'interieur de chaque combinaison de temperature-photoperiode les individus ont ete re-divises en deux groupes, avec pedoncules et unilateralement epedoncules. L'index gonadosomatique, le taux de ponte et les variations des acides nucleiques ont ete examines pour les trois traitements chaque trois semaines. L'effet le plus accentue sur l'induction de la maturation ovarienne et la ponte a ete observe pour les femelles maintenues a 20°C avec 15 h de lumiere. La maturation des gonades ne se realise pas chez les groupes exposes aux plus faibles temperatures quel que soit leur traitement pour les pedoncules ou en photoperiode. Les taux d'ARN et ADN ont ete fortement correles a l'etat de maturation de la gonade, avec les valeurs maximum obtenues pour les groupes epedoncules maintenus a des temperatures inferieures a 20°C avec 15 h de lumiere. Dans ces conditions l'augmentation de la concentration en ADN, reflet de la differentiation de la gonade (petite taille cellulaire et un grand nombre de cellules par unite de tissus) debute trois semaines plus tot que pour les autres traitements. Ces resultats suggerent que P. trituberculatus necessite pour induire une maturation et une ponte hors saison, non seulement une augmentation de temperature mais aussi un autre stimulus, comme l'ablation des pedoncules ou une photoperiode longue. , An experiment to induce maturation and spawning of Portunus trituberculatus by manipulating seawater temperature, photoperiod, and eyestalk ablation, and to study the effect these factors have on the variation of nucleic acid content in gonadal tissue, was conducted. Non-incubating adult females were divided among three temperature treatments (natural, 10°C, and 20°C) and two photoperiod treatments (15 h and 9 h daylight periods per day, respectively). Within each temperature-photoperiod combination, subjects were further divided into each of two groups, i.e., unilaterally eyestalk ablated and unablated. The gonadosomatic index, spawning rate, and nucleic acid variation were examined for each treatment at 3-week intervals. Holding ablated females at 20°C and providing 15 h of light photoperiod had the most profound effect on the induction of ovarian maturation and spawning. Gonad maturation also occurred in the unablated, 20°C, 15 h light group, although to a lower extent. Gonad maturation did not take place for groups exposed to lower temperatures, despite either ablation or photoperiod treatments. RNA to DNA ratios were strongly correlated to the state of gonad maturation, with the highest values obtained for the ablated groups held at temperatures under 20°C for the 15 h light photoperiod. Under these conditions, increasing DNA concentration, reflecting gonad differentiation (small cell size and a large number of cells per unit of tissue), began three weeks earlier than for the other treatments. These results suggest that P. trituberculatus requires not only a raised temperature but also another stimulus, such as eyestalk ablation or a long photoperiod, to induce off-season maturation and spawning. Une experimentation a ete conduite pour induire la maturation et la ponte de Portunus trituberculatus en manipulant la temperature de l'eau de mer, la photoperiode et l'ablation des pedoncules oculaires, et pour etudier les effets de ces facteurs sur la variation de la composition en acides nucleiques du tissu gonadique. Des femelles adultes non incubatrices ont ete divisees dans trois temperatures (naturelle, 10°C, et 20°C) et deux photoperiodes (15 h et 9 h de lumiere par jour). A l'interieur de chaque combinaison de temperature-photoperiode les individus ont ete re-divises en deux groupes, avec pedoncules et unilateralement epedoncules. L'index gonadosomatique, le taux de ponte et les variations des acides nucleiques ont ete examines pour les trois traitements chaque trois semaines. L'effet le plus accentue sur l'induction de la maturation ovarienne et la ponte a ete observe pour les femelles maintenues a 20°C avec 15 h de lumiere. La maturation des gonades ne se realise pas chez les groupes exposes aux plus faibles temperatures quel que soit leur traitement pour les pedoncules ou en photoperiode. Les taux d'ARN et ADN ont ete fortement correles a l'etat de maturation de la gonade, avec les valeurs maximum obtenues pour les groupes epedoncules maintenus a des temperatures inferieures a 20°C avec 15 h de lumiere. Dans ces conditions l'augmentation de la concentration en ADN, reflet de la differentiation de la gonade (petite taille cellulaire et un grand nombre de cellules par unite de tissus) debute trois semaines plus tot que pour les autres traitements. Ces resultats suggerent que P. trituberculatus necessite pour induire une maturation et une ponte hors saison, non seulement une augmentation de temperature mais aussi un autre stimulus, comme l'ablation des pedoncules ou une photoperiode longue. ]