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Sperm performance under hypoxic conditions in the intertidal fish Porichthys notatus

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Hypoxia (low oxygen) exposure generally leads to decreased reproductive capacity, exhibited by reductions in testicular mass, reproductive hormones, and sperm swimming speed. However, in many fish species, reproduction occurs either periodically or exclusively under hypoxic conditions. In this study we assessed how hypoxia influences sperm performance in the plainfin midshipman (Porichthys notatus Girard, 1854), a species that lives in intertidal nests that become hypoxic during low tides. We exposed sperm from the same male to normoxic or hypoxic conditions and compared sperm characteristics and oxygen consumption between treatments. Sperm exposed to hypoxic water swam faster and consumed more oxygen than sperm swimming in normoxic conditions. Sperm swimming speed was positively related with oxygen consumption. For each male, the percentage of motile spermatozoa did not differ between treatments, suggesting that the same number of sperm were active but their performance was dependent on the dissolved oxygen content in the water. We discuss the implications of our results in the context of sperm competition and fertilization success under hypoxic conditions.

Une exposition à l’hypoxie (faibles concentrations d’oxygène) mène généralement à une diminution de la capacité reproductive, ce qui se manifeste par une réduction de la masse testiculaire, des hormones reproductives et de la vitesse de nage des spermatozoïdes. Cependant, chez plusieurs espèces de poissons, la reproduction a lieu périodiquement ou même exclusivement dans des conditions d’hypoxie. Dans notre étude, nous évaluons les influences de l’hypoxie sur la performance des spermatozoïdes chez le pilotin tacheté (Porichthys notatus Girard, 1854), une espèce qui vit dans des nids intertidaux qui deviennent hypoxiques à marée basse. Nous avons exposé les spermatozoïdes d’un même mâle à des conditions normoxiques ou hypoxiques et avons comparé les caractéristiques des spermatozoïdes et leur consommation d’oxygène dans les deux conditions expérimentales. Les spermatozoïdes exposés à l’eau hypoxique nagent plus rapidement et consomment plus d’oxygène que les spermatozoïdes qui nagent en conditions normoxiques. Il y a une relation positive entre la vitesse de nage des spermatozoïdes et leur consommation d’oxygène. Chez un même mâle, le pourcentage de spermatozoïdes mobiles ne varie pas d’un traitement à l’autre, ce qui laisse croire qu’il y a le même nombre de spermatozoïdes en activité, mais que leur performance dépend de la concentration d’oxygène dissous dans l’eau. Nous discutons des implications de nos résultats dans le cadre de la compétition spermatique et du succès de la fécondation dans des conditions hypoxiques.

Document Type: Research Article

Publication date: May 1, 2009

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