Reproduction, olfaction and dominance behaviour in Senegalese sole (Solea senegalensis)

Abstract

Senegalese sole is a flatfish species with increasing importance for the aquaculture industry due to its good performance (survival and growth) in captivity and high market price.However,one of the principal bottlenecks to the expansion of the species culture is the reproductive behavioural dysfunction in cultured males,which complicates establishing a closed cycle in captivity.The reproductive behavioural dysfunction is exhibited by the cultured males that do not participate in the courtship.Therefore, Senegalese sole production relies on wild males,which is unsustainable in the long term.With the aim to understand and look for solutions to this bottleneck,the present thesis focuses on different aspects of behaviour related to reproduction and the olfactory system. The effect of the presence of spawning wild Senegalese sole breeders on the reproductive behaviour and reproductive success of cohabiting cultured breeders was examined.Three groups were established,1 formed by cultures sole and 2 mixed groups (cultured and wild).Fertilised spawns were not obtained from the control group.However,fertilised spawns were obtained from the mixed-origin groups.Cultured males were observed to participate increasingly in the courtship and one cultured male fertilised 2 spawns.These results suggested a learning process in this species for behaviours associated to reproduction.With the olfactory analysis,the structure of the olfactory rosettes of 2 groups from different origin of Senegalese sole juveniles were compared.No significant differences in tissue structure,cell types and cellular distribution pattern were observed between origin specimens,however,differences were found between rosettes in number of lamellae and amount of goblet cells in the ridge region of the lamella,which were more frequent in the lower rosette.Related to the comparison of transcriptomic profiles (RNA-seq) of the upper rosette in cultured and wild sole mature males,the difference in transcripts of some olfactory receptors and other transcripts associated with the control of reproduction demonstrated clear differences in functionalities between origins.Related to the olfactory sensitivity of cultured sole, juveniles and adults to urine from mature conspecific (wild and cultured) was evaluated using EOG.Urine was confirmed to be a potent olfactory stimulus for juvenile and adult.In addition to this, urine from mature females evoked a small, but significant increase in plasmas levels of LH in mature males,further demonstrating that urine play a role in reproduction in this species.Related to dominance in Senegalese sole juveniles were used to conduct 2 dyadic tests (feeding response and territory) and group tests.This was the first study related to dominance behaviour in this species, which could be very relevant to the low participation in the parental contribution during the spawning season.Three parameters related to feeding response, 2 variables related to territory and 2 index in the group test were extracted to differentiate between dominant and subordinate sole.Moreover,2transcripts related to neurogenesis and neuroplasticity were differentially expressed between dominant and subordinate.In the present study three stress coping styles categories were found (proactive,intermediate and reactive) in Senegalese sole juveniles.Moreover,there were four transcripts related to metabolism and feeding behaviour which linked behavioural stress coping categories with brain gene expression.All together these advances strengthen the importance of these research lines as areas that can give a solution to the reproductive dysfunction that can enable the aquaculture industry to close the species life cycle in captivity to make sole culture sustainable.

El lenguado Senegalés es una especie de pez plano que está en constante crecimiento de producción dentro de la industria de la acuicultura debido a su buena capacidad de supervivencia y crecimiento en cautividad,además de poseer un elevado precio en el mercado.En cambio,uno de los principales problemas de expansión del cultivo del lenguado es la disfunción reproductiva asociada al comportamiento complicando el cierre del ciclo de vida de esta especie en cautividad.La disfunción reproductiva se ve en los machos de cultivo que no participan en el cortejo.Consecuentemente,la producción del lenguado recae en los machos salvajes siendo insostenible a largo plazo.Esta tesis tiene como objetivo principal entender y buscar posibles soluciones a este problema enfocándose en diferentes aspectos relacionados con la reproducción y el sistema olfativo.Primero se realizó un análisis de efecto de la presencia de lenguados salvajes que se reproducen,en el cortejo y el éxito reproductivo de los lenguados de cultivo,que no se reproducen.Se formaron 3 grupos,1 de cultivo (control) y 2 mezcla (cultivo y salvajes).No se obtuvo puestas fecundadas del grupo control,en cabio si se obtuvo de los grupos mezcla,viendose por primera vez un aumento de participación de los machos de cultivo,donde un macho de cultivo fertilizó 2 puestas.Estos resultados sugieren un posible proceso de aprendizaje del cortejo por parte de los machos de cultivo.Con el análisis del olfato,primero se realizó una descripción y comparación histológica de la estructura de ambas rosetas olfativas de dos grupos de lenguados juveniles (cultivo y salvaje).No se hallaron diferencias significativas en la estructura tisular, tipos de células y distribución celular entre lenguados de diferente origen, en cambio, se encontraron diferencias entre las rosetas en número total de lamelas y en cantidad de células goblet concentradas en la parte apical de las lamelas siendo más frecuente en la roseta inferior.Con referencia a la comparación transcriptómica (RNA-seq) de la roseta superior en machos maduros salvajes y de cultivo,hubo diferencias significativas en transcritos asociados a receptores olfativos y de reproducción mostrando claras diferencias en la funcionalidad de la roseta en lenguados de diferente origen.En referencia a la sensibilidad olfativa a la orina del lenguados maduros medida a través del EOG,se demostró que la orina es un potente estimulante olfativo en lenguados juveniles y adultos de cultivo y además el incremento de LH en plasma de los machos adultos utilizados en este estudio demostró que la orina juega un papel importante en la reproducción de dicha especie.En referencia a los estudios de dominancia en lenguados juveniles,se utilizaron 2 pruebas diádicas(alimentación y territorio) y una grupal extrajeron 3 parámetros de dominancia asociados a la alimentación,2 variables asociadas al territorio y 2 índices en el test grupal los cuales diferenciaron entre dominantes y subordinados.Además hubo dos transcritos relacionados con la neurogenesis y la neuroplasticidad que se expresaron diferencialmente entre dominantes y subordinados.Este estudio ha sido el primero en reportar la dominancia como comportamiento en esta especie, la cual podría ser relevante debido a la baja contribución parental durante la época de puesta.Así mismo,se determinaron 3 categorias de estilos de afrontamiento al estrés (proactivos,intermedios y reactivos) en lenguados juveniles.Se encontraron 4 transcritos asociados al metabolismo y comportamiento de alimentación que relacionó los prfiles de comportamiento con la expresión génica cerebral en lenguados juveniles siendo genes importantes a nivel biolígico y funcional. Conjuntamente estos avances fortalecen la importancia de estas líneas de investigación como áreas que pueden dar solución a la disfunción reproductiva pudiendo cerrar el ciclo de vida del lenguado en cautividad para hacer el cultivo sost

El llenguado Senegalès es una espècie de peix pla que està en constant creixement de producció dins de la industria de l'aqüicultura degut a la seua capacitat de supervivència i creixement en captivitat,a més de posseir un elevat preu al mercat.En canvi,un dels principals problemes d'expansió del cultiu d'aquesta espècie és la disfunció reproductiva associada al comportament que complica tancar el cicle de vida del llenguado en captivitat.La disfunció reproductiva s'observa als mascles de cultiu que no participen al seguici.Conseqüentment,la producció del llenguado Senegalès depèn dels mascles salvatges el qual es insostenible a llarg termini.Esta tesi té com objectiu principal entendre i buscar possibles solucions a aquest problema enfocant-se en diferents aspectes relacionats amb la reproducció i el sistema olfactiu.Primer es realitzà un anàlisi d'efecte de la presència de llenguados salvatges que es reprodueixen en el seguici i l'èxit reproductiu dels llenguados de cultiu que no es reprodueixen.Es formà 3 grups,un de cultiu (control) i 2 mescla (cultiu i salvatges).No s'obtingué posts fecundades del grup control,en canvi si s'obtingueren dels grups mescla,veient un augment de participació dels mascles de cultiu per primera volta,on un mascle de cultiu va fertilitzar 2 postes.Aquests resultats suggereixen un procés d'aprenentatge del seguici per part dels mascles de cultiu.Amb l'anàlisi de l'olfacte,primer es realitzà una descripció i comparació estructural histològica de ambdues rosetes olfactives de 2 grups de llenguados juvenils dels dos orígens.No es trobà diferències en l'estructura tissular,tipus de cèl·lules i distribució entre llenguados de diferent origen,en canvi,es trobà diferències entre rosetes en nombre total de lamel·les i quantitat de cèl·lules goblet concentrades a la part apical de la lamel·la més freqüents a la roseta inferior.En referència a la comparació transcriptómica (RNA-seq) de la roseta superior en mascles madurs salvatges i de cultiu,es trobà diferències en transcrits associats a receptors olfactius i de reproducció mostrant clares diferències en la funcionalitat de la roseta en llenguados de diferent origen.En referència a la sensibilitat olfactiva de l'orina de llenguados madurs mesurada amb EOG,es demostrà que l'orina es un potent estimulant olfactiu en llenguados juvenils i adults de cultiu i l'increment de LH en sang dels mascles adults utilitzats en aquest estudi demostrà que l'orina juga un paper important en la reproducció d'aquesta espècie.En referència als estudis de dominància de llenguados juvenils utilitzant 2 probes diàdiques (alimentació i territori) i 1 grupal,van extraure 3 paràmetres de dominància associats a l'alimentació,2 variables associades amb el territori i 2 índex en el test grupal els quals diferencià entre dominants i subordinats.Aquest etudi ha sigut el primer en reportar la dominància com a comportament en aquesta espècie,la qual podria ser important degut a la baixa participació parental durant l'època de posta.Així mateix,es determinà 3 categories d'estil d'afrontament a l'estrès (proactius,entremitjos i reactius) en llenguados juvenils.Es van trobar 4 transcrits associats al metabolisme i comportament d'alimentació sent tots ells gens d'importància biològica i funcional que s'expressaren diferencialment entre perfils de comportament.Conjuntament aquests avanços enforteixen la importància d'aquestes línies d'investigació com àrees que puguin donar solució a la disfunció reproductiva podent tancar el cicle de vida del llenguado en captivitat per a fer la producció d'aquesta espècie sostenible en l'industria de l'aqüicultura.