Desenvolvimento e ciclo reprodutivo da bolacha-do-mar Clypeaster subdepressus (Echinodermata: Echinoidea) de São Sebastião, SP Resumo: Este trabalho descreve o desenvolvimento embrionário, larval e juvenil da bolacha-do-mar Clypeaster subdepressus sob microscopia de luz e eletrônica de varredura. Analisamos também o ciclo reprodutivo da espécie a partir de cortes histológicos das gônadas. A evolução morfológica da ordem Clypeasteroida (bolachas-do-mar), cerca de 55 milhões de anos atrás, esteve relacionada à ocupação de fundos arenosos. Dados morfológicos recentes e fósseis sugerem que durante a evolução das bolachas-do-mar houve retenção de características juvenis na fase adulta. Obtivemos gametas através da injeção de KCl em indivíduos adultos e fizemos a fecundação in vitro. Mantivemos os embriões e larvas em culturas a 26°C, e alimentamos as larvas com microalgas. Os óvulos (diâmetro médio de 160µm) são esféricos translúcidos e brancos. Após a entrada do espermatozóide, o envelope vitelínico endurece entre 2 e 6min; o pró-núcleo masculino inicia a migração da região periférica do óvulo até o centro 5min depois, levando 12min à 0,1µm/s para se fundir ao pró-núcleo feminino. As clivagens são holoblásticas, com a formação de macrômeros, mesômeros e micrômeros. A blástula forma-se entre 3,5 e 6,5h após a fecundação (hpf), desenvolve cílios e eclode da membrana de fertilização 7,5hpf. A gastrulação inicia-se na placa vegetativa com a ingressão unipolar das células mesenquimais primárias 10hpf. A extensão do arquêntero, ingressão das células mesenquimais secundárias e formação do esqueleto larval estendem-se até 30hpf. Em menos de 48hpf os espaços celômicos estão formados e no terceiro dia as larvas iniciam sua alimentação. O hidróporo abre-se na superfície abanal da larva e a invaginação do vestíbulo ocorre entre o braço pós-oral e o póstero-dorsal, do lado esquerdo, ao redor do quinto dia. O vestíbulo funde-se ao celoma esquerdo formando o rudimento, que desenvolve espinhos e pés ambulacrais ainda dentro da larva. As larvas tornam-se competentes ~20d após a fecundação e somente iniciam a metamorfose pela manhã, após contato com areia do habitat dos adultos ou microalgas. Após a eversão completa do rudimento, o epitélio larval regride por 1h30min. Jovens pós-metamórficos não têm boca ou ânus; possuem 15 espinhos e 15 pés ambulacrais (de 2 tipos); 5 esferídios na superfície oral; a superfície aboral ainda não possui esqueleto, exceto os remanescentes do esqueleto larval. Rudimentos do esqueleto da lanterna de Aristóteles estão organizados em 5 conjuntos com 1 dente, 2 hemipirâmides, 2 epífises cada; rudimento da rótula encontra-se intercalado entre os conjuntos. Hemipirâmides e dentes formam-se 2d após a metamorfose (dpm); dentes tornam-se mais robustos e as hemipirâmides se fundem formando as pirâmides 7dpm. O tubo digestório aparece e o ânus abre-se na superfície aboral 2dpm. A membrana peristomial torna-se funcional formando a boca 7dpm. Pedicelárias oficéfalas e tridentadas surgem na região posterior 14dpm e 30dpm, respectivamente. O crescimento dos jovens criados em laboratório foi lento: jovens pós-metamórficos tinham ~250µm de diâmetro e atingiram ~500µm de diâmetro 8 meses depois. Descrevemos 6 estágios de maturação gonadal para machos e fêmeas de C. subdepressus. Encontramos estágios de proliferação e gametas maduros com maior freqüência entre dezembro e março (verão), enquanto estágios de recuperação predominaram de maio a setembro (inverno). Fêmeas apresentaram um período de recuperação mais longo do que machos. A área ocupada pelo epitélio germinativo em um túbulo gonadal em corte transversal foi menor em indivíduos maduros. No estágio prematuro, as gônadas estiveram mais pesadas. Dados sugerem que exista um ciclo reprodutivo anual nas populações de C. subdepressus em São Sebastião, onde a recuperação das gônadas ocorre no inverno, o acúmulo de nutrientes a partir de outubro e a liberação de gametas entre fevereiro e março. / Embryonic, larval, and juvenile development of the sea biscuit Clypeaster subdepressus is described with light and scanning electron microscopy. The reproductive cycle of the species is analyzed based on histological sections of the gonads. The morphological evolution of the order Clypeasteroida (sand dollars and sea biscuits), about 55 million years ago, was associated with the occupation of sand beds. Data on morphology of living and fossil echinoids suggests that during the evolution of sea biscuits juvenile characters were retained into adulthood. We obtained ripe gametes by KCl injection into the perivisceral coelomic cavity of adults and fertilized the eggs in vitro. We kept embryos and larvae in cultures at 26 °C and fed larvae with microalgae. Eggs (mean diameter of 160 m) are spherical, translucent, and white. After sperm entry, the vitelline envelope hardens between 2 and 6 min; male pro-nucleus begins to migrate towards the center of the egg 5 min later, taking 12 min at 0.1 m/s to fuse with the female pronucleus. Cleavages are holoblastic with the formation of macromeres, mesomeres, and micromeres. Blastulae are formed between 3.5 and 6.5 h after fertilization (hpf), develop cilia, and hatch 7.5 hpf. Gastrulation begins on the vegetal plate with the unipolar ingression of primary mesenchyme cells 10 hpf. Archenteron extension, ingression of secondary mesenchyme cells, and the formation of larval skeleton occurs until 30 hpf. In less than 48 hpf the celomic pouches are formed and on day 3 larvae begin to feed. Hidropore opens on the abanal surface of larvae while vestibule invagination takes place between the post-oral and postero-dorsal arms on the left side 5 dpf. Vestibule fuses with the left celom forming a rudiment which develops spines and podia still inside the larvae. Larvae become competent _20 d after fertilization and only metamorphose in the morning, after contact with sand from adult populations or food. After complete eversion of the rudiment, the larval epidermis retraction takes 1 h 30 min. Post-metamorphic juveniles do not have anus or mouth; they have 15 spines and 15 podia (of 2 types); 5 sphaeridia on the oral surface; aboral surface does not have plates, except for the remnants of larval spicules. Rudiments of the Aristotles lantern are organized in 5 groups. Each group has 1 tooth, 2 hemipiramids, and 2 epiphysis; a rudiment rotula is placed between the groups. Hemipiramids are formed 2 d after metamorphosis (dpm); teeth become more robust and hemipiramids fuse into piramids 7 dpm. The digestive tract appears and the anus opens on the aboral surface 2 dpm. The peristomial membrane is functional and the mouth opens 7 dpm. Ophicephalous and tridentate pedicellariae appear on the posterior region 14 dpm and 30 dpm, respectively. Growth of juveniles reared in the laboratory was slow: post-metamorphic juveniles were _250 m in diameter and reached _500 m 8 months later. We described 6 stages of gonadal growth in males and females of C. subdepressus. We found premature stages and ripe gametes more frequently between December and March (summer), while recovery stages were dominant from May until September (winter). Females have a longer period of growing stage than males. The area occupied by the germinal epithelium on a transverse section of a gonadal lobe is lower in mature stage. Gonads are heavier during the premature stage. Data suggest that C. subdepressus from São Sebastião has an annual reproductive cycle where gonadal recovery occurs during winter, nutrient storage by October, and spawning between February and March.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-17022009-105310 |
| Date | 11 December 2008 |
| Creators | Bruno Cossermelli Vellutini |
| Contributors | Alvaro Esteves Migotto, Jose Roberto Machado Cunha da Silva, Carlos Renato Rezende Ventura |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências Biológicas (Zoologia), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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