Ecological aspects of nematode parasites of introduced salmonids from Valdivia river basin, Chile

Between 1986 and 1987 fishes distributed among the following species introduced in Chile, and from different sectors of the Valdivia river basin (39º30' - 40º00', 73º30' - 71º45'W), were examined: 348 Salmo trutta, 242 Salmo gairdneri, 24 Cyprinus carpio and 52 Gambusia affinis holbrooki. The presence of Camallanus corderoi and Contracaecum sp. in S. gairdneri and of C. corderoi in S. trutta is recorded in Chile for the first time. Cyprinus carpio and G. a. holbrooki did not present infections by nematodes. The prevalence and mean intensity of the infections by nematodes presented significant differences among some sectors of the Valdivia river basin. In general, the prevalence and intensity of the infections by C. corderoi were greater than those by Contracaecum sp. The infections in S. gairdneri were higher than in S. trutta. The sex of the hosts had no influence on the prevalence and intensity of the infections by both nematodes. The length of the hosts did have an influence, except in the case of the infections by Contracaecum sp. in S, gairdneri. The infrapopulations of both nematode species showed over dispersion in most cases. The diet of the examined salmonids suggests that they would become infected principally throught the consuption of autochthonous fishes.

Genetic and environmental effects on early life-history traits in salmonids

Les changements environnementaux, tels la température ou les maladies infectieuses, peuvent influencer l'évolution en induisant de la sélection, mais ceci à la seule condition qu'il y ait assez de diversité génétique pour les traits en question ou pour l'expression plastique de ces traits. Au cours cette thèse, nous avons étudié l'effet de potentielles pressions environnementales sur différents phénotypes de trois représentants des sous familles des salmonidés: l'ombre commun (Thymallus thymallus; Thymallinae), la truite de rivière {Salmo trutta; Salmoninae) et le corégone Coregonus palaea (Coregoninae). Les salmonidés se prêtent particulièrement bien à ce type d'expériences car étant hautement sensibles aux conditions environnementales, ils montrent une large variabilité dans leurs traits morphologiques, comportementaux ainsi que d'histoire de vie, tout en bénéficiant d'un large intérêt général. Nous avons testé si le sexe de l'ombre commun pouvait être modifié par la température, ce qui pourrait ainsi expliquer un changement abrupte de sex ratio observé dans l'une des plus grandes populations de Suisse. Nous n'avons trouvé aucun indice permettant de conclure que la température puisse induire ce changement chez l'ombre commun ou chez la truite de rivière. De plus nous avons étudié la plasticité de développement ainsi que d'éclosion, et avons observé des différences entre familles ainsi qu'entre populations. Alors que ces différences comportementales entre populations suggéraient une adaptation aux conditions environnementales locales, cette prédiction n'a pas été confirmée par une expérience de transplantation réciproque d'embryons entre cinq rivières de la même région. Cette étude a montré que les embryons ne survivaient pas mieux dans leur rivière d'origine, indiquant donc une absence d'adaptation locale. Nous avons aussi montré que la mortalité embryonnaire était influencée autant par des "bons gènes" que par des "gènes compatibles", que la qualité des mâles pouvait être signalée par leur coloration, et que le fait d'élever des poissons dans une pisciculture pouvait aboutir a des relations contre-intuitives entre la coloration des mâles et la qualité de leur jeunes. Nos résultats contribuent ainsi à une meilleure compréhension de l'effet de diverses pressions environnementales sur la morphologie, le comportement ou les traits d'histoire de vie chez les salmonidés. - Environmental changes, such as changes in temperatures or infection levels, can induce selection and drive evolution if there is sufficient genetic variation for the traits or the plasticity in trait expression. In this thesis, we investigated the influence of potential environmental stressors on various phenotypes in representatives of the three salmonid subfamilies: the European grayling (Thymallus thymallus; Thymallinae), the brown trout (,Salmo trutta; Salmoninae), and the whitefish Coregonus palaea (Coregoninae). Salmonids are ideal study species, as they seem sensitive to changing environmental conditions, show considerable variability in morphological, behavioral, and life history traits, and are of broad public interest. We investigated whether temperature-induced sex reversal could explain the sex-ratio distortion found in one of Switzerland's largest grayling populations. We found no evidence of temperature-induced sex reversal in either graylings or brown trout. We also examined plasticity in embryo development and the timing of hatching. We found variation at the level of family and population. Although behavioral differences between populations suggested adaptation to local environmental conditions, no indications of local adaptation could be found in reciprocal transplant experiments carried out over five rivers in the same region. We also demonstrate that embryo development and viability is influenced by 'good genes' and 'compatible genes', that the genetic quality of sires can be signaled by their grey coloration, and that raising larvae in a hatchery environment can produce counter-intuitive relationships between male phenotypes and offspring viability. Our results contribute to the understanding of how changing environmental conditions affect the phenotypes and the heritability of early life-history traits in salmonids.

Genetic and maternal contributions to offspring viability under different environmental conditions in various salmonids

Summary : Due to anthropogenic impacts and natural fluctuations, fish usually have to cope with constantly changing and often hostile environments. Whereas adult fish have various possibilities to counteract unfavourable environmental conditions, embryos have much fewer options. Besides by their developing immune system, they are protected by the egg envelopes and several immune substances provided by their mothers. In addition to this, they may also adjust their hatching timing in reaction to various risks. However, individuals may vary in their defensive potential. This variation may be either based on their genetics and/or on differential maternal investments and may be dependent on the experienced stress. Nevertheless, in fish, the impact of such parental contributions on embryo and/or juvenile viability is still poorly investigated. The main objective of this thesis was to investigate the importance of paternal (i.e. genetic) and maternal (i.e. genetic + egg investment) contributions to offspring viability under different environmental conditions and at different life stages. In order to investigate this, we used gametes of various salmonids for in vitro fertilisation experiments based on full-factorial breeding designs. The individual studies are summarised in the following chapters: In the first chapter, we tested the effectiveness of the embryonic immune system in Lake whitefish (Coregonus palaea). Namely, we investigated paternal and maternal contributions to the embryos' tolerance to different kinds of pathogen exposure. Additionally, we tested whether an early sub-léthal exposure has a positive or a negative effect on an embryo's susceptibility to later pathogen exposures with the same pathogen. We found that pre-challenged embryos were more susceptible to future challenges. Moreover, pathogen susceptibility was dependent on maternal investments and/or the embryos' own genetics, depending on the challenge level. Chapter 2 summarises a similar study with brown trout (Salmo trutta). In addition to the previously described investigations, we analysed if genetic effects on offspring viability are mediated either by parental MHC genotypes or relatedness based on neutral microsatellite markers, and we tested if males signal their genetic quality either by their body size or their melanin-based skin colouration. We found that embryo survival was lower at higher stress levels and dependent on the embryos' genetics. Addirionally, parents with similar and/or, very common MHC genotypes had higher offspring viabilities. Finally, darker males produced more viable offspring. In the first two chapters we investigated the embryos' defensive potential based on their immune system, i.e. their pathogen tolerance. In chapter 3 we investigate whether hatching timing of Lake whitefìsh (C. palaea) is dependent on parental contributions and/or on pathogen pressure, and whether there are parental-environmental interactions. We found that whitefish embryos hatch earlier under increasing pathogen pressure. Moreover, hatching timing was affected by embryo genetics and/or maternally provided resources, but the magnitude of the effect was dependent on the pathogen. pressure. We also found a significant paternal-environmental interaction, indicating that the hatching efficiency of a certain sib group is dependent on the pathogen environment. Chapter 4 describes an analogous study with brown trout (S. trutta), with similar findings. In the former chapters, we only looked at offspring performance during the embryonic period, and only under semi-natural conditions. In chapter 5 we now test the performance and viability of embryonic and juvenile brown trout (S. trutta) under natural conditions. To measure embryo viability, we put them in brood boxes, buried them in the gravel of a natural river, and analysed survival after several months. To investigate juvenile survival and performance, wé reared embryos under different stress levels in the laboratory and subsequently released the resulting hatchlings in to a closed river section. Juvenile size and survival was then determined one year later. Additionally, we investigated if sires differ in their genetic quality, determined by embryo and juvenile survival as well as juvenile size, and if they signal their quality by either body size or melanin-based body darkness. We found hat juvenile size was dependent on genetic effects and on maternal investment, whereas this was neither the case for embryo nor for juvenile survival. Additionally, we found that offspring of darker males grew larger, and larger juveniles had also an increased survival. Finally, we found acarry-over effect of the early non-lethal challenge: exposing embryos to higher stress levels resulted in smaller juveniles. To evaluate the long-term performance of differently treated groups, mark-recapture studies are inevitable. For this purpose, effective mass-marking techniques are essential. In chapter 6 we tested the suitability of the fluorescent pigment spray marking method for the mass marking of European graylings (Thymallus thymallus), with very promising results. Our in vitro fertilisation studies on whitefish may reveal new insights on potential genetic benefits of mate choice, but the mating system of whitefish under natural conditions is still poorly investigated. In order to study this, we installed underwater cameras at the spawning place of a Coregonus suidteri population, recorded the whole mating period and subsequently analysed the recordings. Confirmations of previous findings as well as exciting new observations are listed and discussed in chapter 7. Dus aux impacts anthropogéniques et aux fluctuations naturelles, les poissons doivent faire face à des environnements en perpétuel changement. Ces changements font que les poissons doivent s'adapter à de nouvelles situations, souvent hostiles pour eux. Les adultes ont différentes possibilités d'échapper à un environnement peu favorable, ce n'est par contre pas le cas des embryons. Les embryons sont protégés d'une part par leur système immunitaire en développement, d'autre part, par la coquille de l'eeuf et différentes substances immunitaires fournies par leur mère. De plus, ils sont capables d'influencer leur propre date d'éclosion en réponse à différents facteurs de stress. Malgré tout, les individus varient dans leur capacité à se défendre. Cette variation peut être basé sur des facteurs génétiques et/ou sur des facteurs maternels, et est dépendante du stress subi. Néanmoins, chez les poissons, l'impact de telles contributions parentales sur la survie d'embryons et/ou juvéniles est peu étudié. L'objectif principal de cette thèse a été d'approfondir les connaissances sur l'importance de la contribution paternelle (c.a.d. génétique) et maternelle (c.a.d. génétique + investissement dans l'oeuf) sur la survie des jeunes dans différentes conditions expérimentales et stades de vie. Pour faire ces analyses, nous avons utilisé des gamètes de divers salmonidés issus de croisements 'full-factorial'. Les différentes expériences sont résumées dans les chapitres suivants: Dans le premier chapitre, nous avons testé l'efficacité du système immunitaire des embryons chez les corégones (Coregonus palea). Plus précisément nous avons étudié la contribution paternelle et maternelle à la tolérance des embryons à différents niveaux de stress pathogène. Nous avons aussi testé, si une première exposition non létale à un pathogène avait un effet positif ou négatif sur la susceptibilité d'un embryon a une deuxième exposition au même pathogène. Nous avons trouvé que des embryons qui avaient été exposés une première fois étaient plus sensibles au pathogène par la suite. Mais aussi que la sensibilité au pathogène était dépendante de l'investissement de la mère et/ou des gènes de l'embryon, dépendamment du niveau de stress. Le deuxième chapitre résume une étude similaire avec des truites (Salmo truffa). Nous avons examiné, si la survie des jeunes variait sous différentes intensités de stress, et si la variance observée était due aux gènes des parents. Nous avons aussi analysé si les effets génétiques sur la survie des juvéniles étaient dus au MHC (Major Histocompatibility Complex) ou au degré de parenté des parents. De plus, nous avons analysé si les mâles signalaient leur qualité génétique par la taille du corps ou par leur coloration noire, due à la mélanine. On a trouvé que la survie des embryons était plus basse quand le niveau de stress était plus haut mais que la variation restait dépendante de la génétique des embryons. De plus, les parents avec des MHC similaires et/ou communs avaient des embryons avec une meilleure survie. Par contre, des parents avec un degré de parenté plus haut produisent des embryons avec une survie plus mauvaise. Finalement nous avons montré que les mâles plus foncés ont des embryons qui survivent mieux, mais que la taille des mâles n'a pas d'influence sur la survie de ces mêmes embryons. Dans les deux premiers chapitres, nous avons étudié le potentiel de défense des embryons basé sur leur système immunitaire, c.a.d. leur tolérance aux pathogènes. Dans le troisième chapitre, nous nous intéressons à la date d'éclosion des corégones (C. palea), pour voir si elle est influencée par les parents ou par la pression des pathogènes, et si il y a une interaction entre ces deux facteurs. Nous avons trouvé que les jeunes naissent plus rapidement lorsque la pression en pathogènes augmente. La date d'éclosion est influencée par la génétique des embryons et/ou l'investissement des parents, mais c'est la magnitude des effets qui est dépendante de la pression du pathogène. Nous avons aussi trouvé une interaction entre l'effet paternel et l'environnement, ce qui indique que la rapidité d'éclosion de certains croisements est dépendante des pathogènes dans l'environnement. Le chapitre 4 décrit une étude analogue avec de truites (S. truffa), avec des résultats sitzimilaires. Dans les précédents chapitres nous nous sommes uniquement concentrés sur les performances des jeunes durant leur stade embryonnaire, et seulement dans des conditions semi naturelles. Dans le chapitre 5 nous testons la performance et la viabilité des embryons et de juvéniles de truites (S. truffa) dans des conditions naturelles. Nous avons trouvé que la taille des juvéniles était dépendante d'effets génétiques et de l'investissement maternel, mais ceci n'était ni les cas pour les survie des embryons et des juvéniles. De plus, nous avons trouvé que les jeunes des mâles plus foncés devenaient plus grands et que les grands ont un meilleur taux de survie. Finalement nous avons trouvé un 'carry-over effect' d'une première exposition non létale à un pathogène: exposer des embryons à des plus hauts niveaux de stress donnait des juvéniles plus petits. Pour évaluer la performance à long terme de groupes traités dé manières différentes, une méthode de marquage-recapture est inévitable. Pour cette raison, des techniques de marquage en masse sont nécessaires. Dans le chapitre 6, nous avons testé l'efficacité de la technique `fluorescent pigment spray marking' pour le marquage en masse de l'Ombre commun (Thymallus thymallus), avec des résultats très prometteurs. Les études de fertilisations in vitro avec les corégones nous donnent une idée du potentiel bénéfice génétique que représente la sélection d'un bon partenaire, même si le système d'accouplement des corégones en milieu naturel reste peu connu. Pour combler cette lacune, nous avons installé des caméras sous-marines autour de la frayère d'une population de corégones (C. suidteri), nous avons enregistré toute la période de reproduction et nous avons analysé les données par la suite. Ainsi, nous avons été capables de confirmer bien des résultats trouvés précédemment, mais aussi de faire de nouvelles observations. Ces résultats sont reportés dans le septième chapitre, où elles sont comparées avec des observations antérieures.

Inhibition du pathogène des salmonidés Saprolegnia parasitica par des bactéries aquatiques

Les maladies constituent présentement la cause la plus importante de perte économique en aquaculture moderne. Chez certaines espèces, notamment les salmonidés (Oncorhynchus sp. et Salmo sp.), on rapporte des pertes annuelles atteignant cinquante pour cent de la production. À l’heure actuelle, les infections fongiques occupent le second rang derrière les maladies bactériennes en fonction de leur importance économique. Ces poissons sont particulièrement vulnérables à une infection fongique causée par Saprolegnia sp. qui infecte habituellement les oeufs morts. Le saprophyte ubiquitaire se propage ensuite aux oeufs sains et aux individus matures. Malheureusement, le traitement efficace de cette infection, souvent primaire et parfois secondaire, est de plus en plus difficile en raison de nouvelles réglementations restrictives entourant le vert de malachite. Jadis, ce colorant constituait le fongicide le plus efficace dans la lutte contre la saprolégniose, mais son potentiel cancérigène en limite maintenant l’utilisation. Jusqu'à présent, aucun traitement disponible n’est aussi efficace que le vert de malachite pour le contrôle de la saprolégniose. Récemment, nous sommes parvenus à isoler trois bactéries capables d’inhiber la croissance de Saprolegnia sp. in vitro. Ces trois Pseudomonas fluorescens proviennent d’une pisciculture dans laquelle survenaient des cas d’infections à Saprolegnia parasitica. En poussant la caractérisation de l’activité grâce à des analyses de chromatographie liquide haute performance et de spectrométrie de masse, nous avons réussi à isoler et à identifier la molécule responsable. L’acide phénazine-1-carboxylique (PCA), sécrété par deux de nos trois souches, cause l’inhibition de la croissance de Saprolegnia.

Southwest regional approach to data collection on California coastal Salmonids : report of a workshop held August 12-13 1998, Tiburon California /

Mode of access: Internet.

Migration and Residence Patterns of Salmonids in Puget Sound, Washington

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Glomerular Nucleus of the Weakly Electric Fish, Gymnotus sp.: Cytoarchitecture, Histochemistry, and Fiber Connections-Insights from Neuroanatomy to Evolution and Behavior

The present study provides a detailed description of morphological and hodological aspects of the glomerular nucleus in the weakly electric fish Gymnotus sp., and explores the evolutionary and functional implications flowing from this analysis. The glomerular nucleus of Gymnotus shows numerous morphological similarities with the glomerular nucleus of percomorph fish, although cytoarchitectonically simpler. In addition, congruence of the histochemical acetylcholinesterase (AChE) distribution with cytoarchitectonic data suggests that the glomerular nucleus, together with the ventromedial cell group of the medial subdivision of the preglomerular complex (PGm-vmc) rostrally, and the subglomerular nucleus (as identified by Maler et al. [1991] J Chem Neuroanat 4:1-38) caudally, may form a distinct longitudinally organized glomerular complex. Our results show that an important source of sensory afferents to the glomerular nucleus originates in the pretectal and electrosensorius nuclei. The glomerular nucleus in turn projects to the hypothalamus (inferior lobe and anterior hypothalamus), to the anterior tuberal nucleus, and to the medial region of the preglomerular nucleus (PGm). These data suggest that visual and electrosensory information reach the glomerular nucleus and are relayed to the hypothalamus and, via PGm, to the pallium. Such connections are similar to those of the glomerular nucleus in percomorphs and the posterior pretectal nucleus in osteoglossomorph, esocids, and salmonids, where they comprise one component of a visual processing pathway. In Gymnotiform fish, however, the pretectal region that projects to the glomerular nucleus is dominated by electrosensory input (visual input is minor), which is consistent with the dominant role of electroreception in these fish. J. Comp. Neurol. 519:1658-1676, 2011. (c) 2011 Wiley-Liss, Inc.

Experimental susceptibility of some reef fish species to Benedenia lutjani (Monogenea : Capsalidae), a parasite of Lutjanus carponotatus (Pisces : Lutjanidae)

The susceptibility of species of lutjanid, lethrinid and serranid fish to infection by either larval or post-larval (juvenile and adult) specimens of the capsalid monogenean Benedenia lutjani Whittington and Kearn (1993) was examined experimentally. Four species of lutjanids became infected when exposed to larvae of B. lutjani, but three species of lethrinids and four species of serranids were not susceptible to larvae under the same conditions. Variability in the intensity of infection by larvae occurred within and between lutjanid species. Few post-larval specimens of B. lutjani transferred between individuals of the specific host Lutjanus carponotatus (Richardson 1842) in 60-l aquaria and none transferred between specimens of L. carponotatus in a 7,500-l concrete tank. These results indicate that transfer of post-larval B. lutjani between individuals of the specific host is unlikely to occur in the wild. Other lutjanid species did not become infected when exposed to specimens of L. carponotatus infected heavily by post-larval B. lutjani, but two lethrinid species were susceptible to infection under the same conditions. These data indicate that different factors may mediate host-specificity for larval and post-larval B. lutjani.

Adaptation of rainbow fish to lake and stream habitats

Fish occupy a range of hydrological habitats that exert different demands on locomotor performance. We examined replicate natural populations of the rainbow fishes Melanotaenia eachamensis and M. duboulayi to determine if colonization of low-velocity (lake) habitats by fish from high-velocity (stream) habitats resulted in adaptation of locomotor morphology and performance. Relative to stream conspecifics, lake fish had more posteriorly positioned first dorsal and pelvic fins, and shorter second dorsal fin bases. Habitat dimorphism observed between wild-caught fish was determined to be heritable as it was retained in M. eachamensis offspring raised in a common garden. Repeated evolution of the same heritable phenotype in independently derived populations indicated body shape divergence was a consequence of natural selection. Morphological divergence between hydrological habitats did not support a priori expectations of deeper bodies and caudal peduncles in lake fish. However, observed divergence in fin positioning was consistent with a family-wide association between habitat and morphology, and with empirical studies on other fish species. As predicted, decreased demand for sustained swimming in takes resulted in a reduction in caudal red muscle area of lake fish relative to their stream counterparts. Melanotaenia duboulayi lake fish also had slower sustained swimming speeds (U-crit) than stream conspecifics. In M. eachamensis, habitat affected U-crit of males and females differently. Specifically, females exhibited the pattern observed in M. duboulayi (lake fish had faster U-crit than stream fish), but the opposite association was observed in males (stream males had slower Ucrit than lake males). Stream M. eachamensis also exhibited a reversed pattern of sexual dimorphism in U-crit (males slower than females) relative to all other groups (males faster than females). We suggest that M. eachamensis males from streams responded to factors other than water velocity. Although replication of muscle and U,,it phenotypes across same habitat populations within and/or among species was suggestive of adaptation, the common garden experiment did not confirm a genetic basis to these associations. Kinematic studies should consider the effect of the position and base length of dorsal fins.

Physiological responses of pirarucu (Arapaima gigas) to acute handling stress

Pirarucu (Arapaima gigas) is an obligatory air-breathing fish from the Amazon basin. Previous study showed that pirarucu juveniles present a latency period in their response to moderate stress (transportation). Therefore the objective of this study was to verify the effects of a prolonged air exposure stress in lactate, glucose, cortisol, haematocrit, haemoglobin, and liver glycogen in pirarucu. Thirty-six fish were handled by netting and subjected to air exposure for 75-min. Six fish were sampled before handling and at 0, 6, 24, 48, and 96h after handling. Fish cortisol, lactate and haematocrit rose after handling, returning to previous unstressed values on the following sampling (6h after handling). Glucose increased significantly after handling and that was maintained for 24 h. There were no changes in haemoglobin and liver glycogen as a consequence of handling. The results demonstrate a quick response when exposed to an acute stressor and a fast recovery, suggesting that pirarucu does not use their glycogen reserves during an acute stress. The results suggest that pirarucu exhibit physiological stress responses to handling similar in magnitude to those previously documented for many teleostean fishes, including salmonids.

DNA barcodes de peixes marinhos da Europa: compilação de uma biblioteca de referência validada e investigação de padrões de divergência genética

Dissertação de mestrado em Ecologia