Light Microscopic, Ultrastructure Analysis and Functional Morphology of Cornu aspersum Spermatozoa Contained in the Frozen Hermaphroditic Duct / Análisis de Microscopía de Luz, Ultraestructura y Morfología Funcional de Espermatozoides de Cornu aspersum Contenidos en el Conducto Hermafrodita Congelado

SUMMARY: In this study we describe the functional morphology of Cornu aspersum (Helix aspersa), spermatozoa using light, scanning (SEM) and transmission electron (TEM) microscopies. The studies were performed with sperm located in the frozen hermaphroditic duct. Our results showed that the head presents an elongated conical shape slightly coiled in a corkscrew, with the nucleus partially covered by an acrosome, where an apical vesicle is located at the lateralized apex. This peculiar shape suggests the helical displacement movement of the spermatozoa. The head and the nucleus are slightly larger size compared to those of other gastropod species. The intermediate tract is surrounded by a mitochondrial complex and a glycogen helix. The glycogen helix is coiled helically along the intermediate tract, presenting at least five twists of glycogen helices. The complexity of both the mitochondrial complex and the glycogen helix suggests a high metabolic consumption considering the long period of time until fertilization occurs. Our findings on the detailed characterization of Cornu aspersum spermatozoa, obtained from a frozen hermaphroditic duct can contribute to a better understanding of the functional morphology of sperm and serve as a reference for future studies.

En este estudio describimos la morfología funcional de Cornu aspersum (Helix aspersa), espermatozoides utilizando microscopías de luz, barrido (SEM) y electrónica de transmisión (TEM). Los estudios se realizaron con espermatozoides localizados en el conducto hermafrodita congelado. Nuestros resultados mostraron que la cabeza presenta una forma cónica alargada ligeramente enrollada en un tirabuzón, con el núcleo parcialmente cubierto por un acrosoma, donde se ubica una vesícula apical en el ápice lateralizado. Esta peculiar forma sugiere el movimiento de desplazamiento helicoidal de los espermatozoides. La cabeza y el núcleo son de un tamaño ligeramente mayor en comparación con los de otras especies de gasterópodos. El tracto intermedio está rodeado por un complejo mitocondrial y una hélice de glucógeno. La hélice de glucógeno se enrolla helicoidalmente a lo largo del tracto intermedio, presentando al menos cinco giros de hélices de glucógeno. La complejidad tanto del complejo mitocondrial como de la hélice de glucógeno sugiere un alto consumo metabólico considerando el largo período de tiempo hasta que ocurre la fecundación. Nuestros hallazgos sobre la caracterización detallada de los espermatozoides de Cornu aspersum, obtenidos de un conducto hermafrodita congelado, pueden contribuir a una mejor comprensión de la morfología funcional de los espermatozoides y servir como referencia para futuros estudios.

Size-dependent sex allocation in Solanum lycocarpum St. Hil. (Solanaceae) / Alocação de sexo dependente de tamanho em Solanum lycocarpum St. Hil. (Solanaceae)

Resource allocation to reproduction can change depending on size, as predicted by the size-dependent sex allocation. This theory is based on the fact that small individuals will invest in the allocation of sex with lower cost of production, usually male gender. In plants, there are some andromonoecy species, presence of hermaphrodite and male flowers in the same individual. Andromonoecy provides a strategy to optimally allocate resources to male and female function, evolving a reproductive energy-saving strategy. Thus, our objective was to investigate the size-dependent sex allocation in Solanum lycocarpum St. Hil. We tested the hypothesis that plants with larger size will invest in the production of hermaphrodite flowers, because higher individuals have greater availability of resources to invest in more complex structures involving greater energy expenditure. The studied species was S. lycocarpum, an andromonoecious species. From June 2016 to March 2017 the data were collected in 38 individuals, divided in two groups: the larger plant group (n=18; height=3-5 m) and the smaller plant group (n=20; height=1-2 m).Our data show that there was effect of plant size on the flower production and the sexual gender allocation. The larger plants showed more flowers and higher production of hermaphrodite flowers. Furthermore, in the flower scale, we observed allometric relationship among the flower's traits with proportional investments in biomass, anther size and gynoecium size. Our results are in agreement with size-dependent sex allocation theory and andromonoecy hypothesis related to mechanisms for optimal resource allocation to male and female function.

A alocação de recursos para reprodução pode mudar dependendo do tamanho, conforme previsto pela alocação sexual dependente do tamanho. Essa teoria é baseada no fato de que indivíduos pequenos investirão na alocação sexual com menor custo de produção, geralmente do sexo masculino. Nas plantas, existem algumas espécies andromonoicas, presença de hermafrodita e flores masculinas no mesmo indivíduo. A andromonoicia fornece uma estratégia para alocar recursos de maneira ideal às funções masculina e feminina, desenvolvendo uma estratégia reprodutiva de economia de energia. Assim, nosso objetivo foi investigar a alocação sexual dependente do tamanho em Solanum lycocarpum St. Hil. Testamos a hipótese de que plantas de maior tamanho investirão na produção de flores hermafroditas, pois indivíduos mais altos economizam mais disponibilidade de recursos para investir em estruturas mais complexas que envolvem maior gasto de energia. A espécie estudada foi S. lycocarpum, uma espécie andromonoica. De junho de 2016 a março de 2017, os dados foram coletados em 38 indivíduos, divididos em dois grupos: o maior grupo de plantas (n = 18; altura = 3-5 m) e o menor grupo de plantas (n = 20; altura = 1-2 m). Nossos dados mostram que houve efeito do tamanho da planta na produção de flores e na alocação sexual. As plantas maiores apresentaram mais flores e maior produção de flores hermafroditas. Além disso, observamos uma relação alométrica entre as características da flor, com investimentos proporcionais em biomassa, tamanho da antera e tamanho do gineceu. Nossos resultados estão de acordo com a teoria de alocação de sexo dependente de tamanho e a hipótese de andromonoicia relacionada a mecanismos para a alocação ótima de recursos para a função masculina e feminina.

New Insights into the Gametogenesis of Biomphalaria glabrata (Mollusca, Gastropoda, Pulmonata): Implications for Histopathological Assessment

Abstract The reproductive system has a fundamental role in population dynamics and several reproduction strategies have been shaped by the environment over time. Many environmental pressures are generated by releasing pollutants, as endocrine disruptors, that can affect the reproductive system of individuals, among them invertebrates. The freshwater snails Biomphalaria spp. are used as biomonitor in several ecotoxicological studies; however, there are few studies about gametogenesis and morphology of reproductive snail cells, which could be used as a new biomarker. In this sense, the current study aims to characterize Biomphalaria glabrata gametogenesis, bringing new histomorphometric parameters for germinative cells. Results showed that the hermaphrodite tissue is formed by several acini with simple pavement epithelium with germinative and somatic cells. Oogenesis was classified into five developmental stages (OI to OV) according to diameter, nucleus area, total area, and follicular cell development, and then classified into previtellogenic and vitellogenic oocytes. The spermatogenesis was classified into spermatogonia (Spg), spermatocytes (Spc) and spermatids that were subdivided into five stages (Spt I to Spt V) according to cytoplasm losing, and nucleus spiralization along with Sertoli cells development. Thus, the present study highlights the gametogenesis of B. glabrata with new histomorphometric parameters, which can be an important tool for ecotoxicological and molluscicidal developmental further studies.

Rediscovering hermaphroditism in Grammatidae with the description of the testicular gland in Brazilian Basslet Gramma brasiliensis / Redescobrindo o hermafroditismo em Grammatidae com a descrição da glândula testicular de Gramma brasiliensis

Abstract Many aspects of sex change in reef fishes have been studied, including behavior and social organization. However, gonad histology remains the most robust way to identify sexual patterns in fishes. Some uncommon tissues remain poorly described, such as the accessory gonadal structures found in species from the Gobiidae family, which are rare in other bony fishes. This is the first report of the testicular gland in Gramma brasiliensis and for the Grammatidae family. Between April 2011 and February 2012 eighty specimens were collected during four dive campaigns on the Taipus de Fora reef (13°56’20”S 38°55’32”W), Bahia, Northeast Brazil, and their sex was determined. Thirteen per cent of the active-females and 90% of the active-males had testicular gland tissue in their ovotestis. This discovery led to additional research into the characteristics of the gland tissue and its relationship with gonadal maturation. Three patterns of testicular gland development were found in Brazilian basslet ovotestis. Both ova and sperm-producing gonad contained testicular gland tissue, and the appearance of this tissue seems to be the first modification of ovotestis tissue marking the beginning of the protogynous sex-change process in G. brasiliensis.

Resumo Diversos aspectos da troca de sexo em peixes recifais vem sendo estudados, incluindo comportamentos e organização social. Entretanto, a histologia das gônadas continua sendo a maneira mais robusta para se identificar padrões sexuais em peixes. Alguns tecidos incomuns, tais como as estruturas anexas a gônada encontradas em espécies da família Gobiidae e raras em outras espécies são pouco estudados. Este trabalho é a primeira descrição da glândula testicular em Gramma brasiliensis e para a família Grammatidae. Entre abril de 2011 e fevereiro de 2012, oitenta espécimes foram coletados durante quatro amostragens no recife de Taipus de Fora (13°56’20”S 38°55’32”W), Bahia, Brasil, e tiveram seus sexos determinados. Treze por cento das fêmeas ativas e noventa por cento dos machos ativos apresentaram tecido da glândula testicular em suas gônadas. Esta descoberta levou ao estudo da características dessa estrutura e sua relação com a maturação gonadal. Foram identificados três padrões de desenvolvimento da glândula testicular nas gônadas do Gramma brasiliensis. Tanto as gônadas produtoras de espermatozoides quanto as de oócitos apresentaram tecido da glândula testicular, e o surgimento desse tecido parece ser a primeira modificação gonadal do início da troca de sexo protogínica em G. brasiliensis.

Análise sazonal da produção e da atividade enzimática de látex fresco coletado de frutos de plantas femininas e hermafroditas de mamão (Carica papaya L. ) / Seasonal analysis of yield and enzyme activity of fresh latex collected from fruits of female and hermaphrodite plants of papaya (Carica papaya L. )

RESUMO O látex obtido do fruto de Carica papaya L. (mamão) é de grande importância industrial e farmacêutica. Sua obtenção, através do cultivo dessa espécie, depende de vários fatores ainda pouco estudados. Nesse sentido, o presente trabalho tem por objetivo avaliar e comparar plantas femininas e hermafroditas de C. papaya em relação à produção de látex e sua atividade enzimática em coletas semanais e consecutivas durante o 12º mês de cultivo (verão) e no decorrer do segundo ano de desenvolvimento das plantas, e em mais três coletas abrangendo as demais estações do ano (outono, inverno e primavera). Os resultados mostraram que, em quatro coletas semanais e sucessivas durante o verão, a massa de látex da primeira coleta foi superior às demais para plantas femininas. Plantas hermafroditas tiveram comportamento oscilante para esta variável. Plantas femininas tiveram médias de produção superiores comparadas com as hermafroditas. As médias das atividades enzimáticas desse período se mostraram superiores para plantas hermafroditas. Nas coletas estacionais foi observado que plantas hermafroditas têm um comportamento mais oscilante em relação à produção de látex e atividade enzimática. Plantas femininas produzem, em média, maior massa de látex e são mais constantes na produção. Nas estações avaliadas, observaram-se semelhanças nas médias das atividades enzimáticas entre plantas femininas e hermafroditas.

ABSTRACT The latex obtained from the fruit of Carica papaya L. (papaya) is of great industrial and pharmaceutical importance. Its obtainment, through the cultivation of this specie, depends on several factors still poorly studied. In this sense, this study aims to evaluate and compare hermaphrodite and female plants of C. papaya for the production of latex and its enzymatic activity in weekly and consecutive collections of fruits during the 12th month of cultivation (summer) and during the second year of the plant´s development, in three collections covering the other seasons (autumn, winter and spring). The results showed that, in four successive weekly tapping during the summer, the latex mass of the first collection was superior to the others, for female plants. Hermaphrodite plants had oscillating behavior for this variable. Female plants had higher production averages, compared with the hermaphrodites ones. The averages of the enzymatic activities of this period were higher for hermaphrodite plants. The seasonal tapping showed that hermaphrodite plants had oscillating behavior in the production of latex and enzyme activity. Female plants produced, on average, greater mass and were constant in latex production. In the evaluated seasons, similarities in the averages of the enzymatic activities between female and hermaphrodite plants were observed.

Reproductive cycle and embryonic development of the gastropod Melampus coffeus (Linnaeus, 1758) (Ellobiidae) in the Brazilian Northeast / Ciclo reprodutivo e desenvolvimento embrionário do gastrópode Melampus coffeus (Linnaeus, 1758) (Ellobiidae) no Nordeste do Brasil

Melampus coffeus belongs to a primitive group of pulmonate mollusks found mainly in the upper levels of the marine intertidal zone. They are common in the neotropical mangroves. Little is known about the biology of this species, particularly about its reproduction. The aim of this study was to 1) characterize the morphology and histology of M. coffeus' gonad; 2) describe the main gametogenesis events and link them to a range of maturity stages; 3) chronologically evaluate the frequency of the different maturity stages and their relation to environmental factors such as water, air and sediment temperatures, relative humidity, salinity and rainfall; and 4) characterize M. coffeus' spawning, eggs and newly hatched veliger larvae. Samples were collected monthly between February, 2007 and January, 2009 from the mangroves of Praia de Arpoeiras, Acaraú County, State of Ceará, northeastern Brazil. The characterization of the gonad development stages was carried out using routine histological techniques. The results of this study show that Melampus coffeus is a simultaneous hermaphrodite. The follicles have masculine and feminine elements, interleaved within the gonad. M. coffeus presents a well-defined synchronous reproductive cycle, showing successive maturation, release and resting periods. The average diameter of the oocytes was negatively correlated with salinity and positively correlated with rainfall. The results show that no reproductive activity occurs during periods of drought. After the dry season, the increasing rainfall levels and reduced salinity lead to the appearance of very dense populations, predominantly composed of small individuals.

Melampus coffeus encontra-se em um grupo primitivo de moluscos pulmonados, primordialmente marinhos, habitantes dos níveis superiores da zona entremarés, comum em manguezais do Oceano Atlântico. Pouco se sabe sobre a biologia da espécie, em especial, sobre a sua reprodução. Os objetivos deste trabalho foram: 1) caracterizar morfo-histologicamente a gônada de M. coffeus; 2) descrever os principais eventos da gametogênese e associá-los a uma escala de estágios de maturidade; 3) avaliar temporalmente a frequência dos estágios de maturidade e sua possível relação com os fatores ambientais, como a temperatura da água, do ar e do sedimento, a umidade relativa, a salinidade e a pluviosidade, e 4) caracterizar a postura, os ovos e a véliger recém-eclodida de M. coffeus. Foram realizadas coletas mensais de fevereiro de 2007 a janeiro de 2009, no manguezal da Praia de Arpoeiras, município de Acaraú-Ceará, na Região Nordeste do Brasil. A caracterização das fases de desenvolvimento da gônada foi realizada utilizando-se técnicas histológicas de rotina. Os resultados deste estudo mostram que Melampus coffeus é um hermafrodita simultâneo. Os folículos apresentam elementos masculinos e femininos, distribuindo-se na gônada intercalados radialmente. M. coffeus apresenta um ciclo reprodutivo sincrônico bem definido, evidenciando-se períodos sucessivos de amadurecimento, de liberação e de repouso. O diâmetro médio dos oócitos apresentou correlação negativa com a salinidade e positiva com a pluviosidade. Os resultados indicam que, nos períodos de estiagem, não há atividade reprodutiva. Após essa estação, quando os valores de pluviosidade aumentam e a salinidade diminui, as populações são bastante densas e predominam indivíduos pequenos.