Assessing developmental errors in branchiostegal rays as indicators of chronic stress in two species of Pacific salmon

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Abstract:

Stress during ontogeny reduces homeostasis, increasing the formation of developmental errors. Fused and partial branchiostegal rays were assessed as indicators of stress throughout embryogenesis in coho salmon (Oncorhy nchus kisutch Walbaum) and chinook salmon (Oncorhynchus tshawytscha Walbaum). Error frequencies and the proportion of fish possessing them should increase when development is stressed. Coho parr were examined from reciprocal crosses between two hatchery stocks experiencing artificially fluctuated (between 7 and 12 °C) or ambient (natural) temperatures throughout embryogenesis. Temperature means and ranges were equivalent between treatments, allowing patterns of thermal variance to be compared. Chinook presmolts, having high versus low levels of infection with bacterial kidney disease owing to similar levels of parental infection, also were examined. Sampled fish were cleared and stained and the errors analyzed using categorical linear models and observations of positional distributions. Although partial rays in coho were genetically influenced, fusion frequency increased significantly under fluctuating (551) versus ambient temperatures (163), as did the number of fish with fusions (207 versus 104, respectively). No significant difference between bacterial kidney disease groups was observed, indicating the disease had little influence over error development. Positional distributions of fused rays were bimodal in both species, showing anterior and posterior zones of weaker developmental control. Partial rays occurred at initial and terminal positions in the series, suggesting evolutionary vestigialization in both species. Branchiostegal ray fusions are shown to be useful traits for further investigation of thermal stress during embryogenesis in salmon.

Le stress durant l'ontogenèse réduit l'homéostasie et augmente ainsi la production d'anomalies au cours du développement. Les rayons branchiostèges fusionnés ou partiels ont servi d'indicateurs de stress durant l'embryogenèse chez des saumons coho (Oncorhynchus kisutch Walbaum) et quinnat (Oncorhynchus tshawytscha Walbaum). La fréquence des anomalies et le pourcentage de poissons qui en ont devraient augmenter lorsqu'il y a du stress au cours du développement. Des tacons du saumon coho issus de croisements réciproques entre deux stocks de pisciculture ont été soumis à des températures fluctuantes artificielles (de 7–12 °C) ou à des températures ambiantes (naturelles) pendant toute la durée de l'embryogenèse. Dans les deux situations, les moyennes et les étendues des températures étaient équivalentes, ce qui a permis la comparaison des patterns de variance thermique. Des pré-saumoneaux du saumon quinnat affectés par des niveaux élevés ou bas de la maladie rénale bactérienne résultant de niveaux semblables d'infection chez leurs parents ont aussi été examinés. Les poissons échantillonnés ont été éclaircis et colorés et les anomalies ont été analysées au moyen de modèles catégoriques linéaires et par l'observation de leur répartition spatiale. Alors que la présence de rayons partiels chez les saumons coho est influencée par des facteurs génétiques, la fréquence des fusions augmente de façon significative chez les poissons soumis aux températures fluctuantes (551) plutôt qu'aux températures ambiantes (163); il en est de même du nombre de poissons qui possèdent des fusions, soit respectivement 207 et 104 individus. Il n'y a pas de différence significative entre les groupes affectés par la maladie rénale bactérienne, ce qui indique que la maladie a peu d'effets sur l'apparition d'anomalies. La répartition des rayons fusionnés est bimodale chez les deux espèces, indiquant ainsi un contrôle réduit du développement dans les zones antérieures et postérieures. Les rayons partiels se retrouvent dans les positions initiales et terminales des séries, ce qui laisse croire à l'apparition de rayons vestigiaux au cours de l'évolution chez les deux espèces. Les fusions des rayons branchiostèges sont donc des caractères utiles pour l'étude des effets du stress thermique durant l'embryogenèse chez le saumon.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2003

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