Abstract：
Many animals exchange chemicals during courtship and mating. In some amphibians, sexual chemical communication is mediated by pheromones produced in male breeding glands that are transferred to the female\'s nostrils during mating. This has been mostly studied in salamanders, despite frogs having similar glands and courtship behaviours suggestive of chemical communication. In Neotropical poison frogs (Dendrobatidae and Aromobatidae), males of many species develop breeding glands in their fingers, causing certain fingers to visibly swell. Many also engage in cephalic amplexus, whereby the male\'s swollen fingers are placed in close contact with the female\'s nares during courtship. Here, we investigate the possible roles of swollen fingers in pheromone production using whole-transcriptome sequencing (RNAseq). We examined differential gene expression in the swollen versus non-swollen fingers and toes of two dendrobatid species, Leucostethus brachistriatus and Epipedobates anthonyi, both of which have specialised mucous glands in finger IV, the latter of which has cephalic amplexus. The overwhelming pattern of gene expression in both species was strong upregulation of sodefrin precursor-like factors (SPFs) in swollen fingers, a well-known pheromone system in salamanders. The differentially expressed SPF transcripts in each species were very high (>40), suggesting a high abundance of putative protein pheromones in both species. Overall, the high expression of SPFs in the swollen fingers in both species, combined with cephalic amplexus, supports the hypothesis that these traits, widespread across members of the subfamilies Colostethinae and Hyloxalinae (ca. 141 species), are involved in chemical signalling during courtship.
Muchos animales intercambian sustancias químicas durante el cortejo y el apareamiento. En algunos anfibios, la comunicación química sexual está mediada por feromonas producidas en las glándulas reproductoras de los machos que se transfieren a las hembras durante el apareamiento. Esto se ha estudiado sobre todo en salamandras, a pesar de que las ranas tienen glándulas similares y comportamientos de cortejo que sugieren una comunicación química. En las ranas venenosas neotropicales (Dendrobatidae y Aromobatidae), los machos de muchas especies desarrollan glándulas en los dedos, lo que hace que algunos dedos se vean hinchados. Asimismo, varias especies presentan amplexo cefálico, comportamiento de cortejo en el cual los dedos hinchados entran en estrecho contacto con las narinas y boca de la hembra. En este estudio investigamos las posibles funciones de los dedos hinchados en la producción de feromonas mediante la secuenciación del transcriptoma completo (RNAseq). Examinamos la expresión génica diferencial en los dedos hinchados y no hinchados de dos especies de dendrobátidos, Leucostethus brachistriatus y Epipedobates anthonyi, ambos con glándulas mucosas especializadas en el dedo IV, y esta última especie, con amplexo cefálico. El patrón abrumador de expresión génica en ambas especies fue la alta expression de Sodefrin Precursor‐Like Factor (SPF) en los dedos hinchados, un sistema de feromonas ampliamente conocido en las salamandras. El número de transcritos SPF expresados diferencialmente en cada especie fue muy elevado (>40), lo que sugiere una gran abundancia de feromonas proteicas putativas en ambas especies. En general, la elevada expresión de SPF en los dedos hinchados en ambas especies, combinada con el amplexo cefálico, apoya la hipótesis de que estos rasgos, muy extendidos entre los miembros de las subfamilias Colostethinae e Hyloxalinae (aprox 141 especies), están implicados en la señalización química durante el cortejo.
Muchos animales intercambian sustancias químicas durante el cortejo y el apareamiento. En algunos anfibios, la comunicación química sexual está mediada por feromonas producidas en las glándulas reproductoras de los machos que se transfieren a las hembras durante el apareamiento. Esto se ha estudiado sobre todo en salamandras, a pesar de que las ranas tienen glándulas similares y comportamientos de cortejo que sugieren una comunicación química. En las ranas venenosas neotropicales (Dendrobatidae y Aromobatidae), los machos de muchas especies desarrollan glándulas en los dedos, lo que hace que algunos dedos se vean hinchados. Asimismo, varias especies presentan amplexo cefálico, comportamiento de cortejo en el cual los dedos hinchados entran en estrecho contacto con las narinas y boca de la hembra. En este estudio investigamos las posibles funciones de los dedos hinchados en la producción de feromonas mediante la secuenciación del transcriptoma completo (RNAseq). Examinamos la expresión génica diferencial en los dedos hinchados y no hinchados de dos especies de dendrobátidos, Leucostethus brachistriatus y Epipedobates anthonyi, ambos con glándulas mucosas especializadas en el dedo IV, y esta última especie, con amplexo cefálico. El patrón abrumador de expresión génica en ambas especies fue la alta expression de Sodefrin Precursor‐Like Factor (SPF) en los dedos hinchados, un sistema de feromonas ampliamente conocido en las salamandras. El número de transcritos SPF expresados diferencialmente en cada especie fue muy elevado (>40), lo que sugiere una gran abundancia de feromonas proteicas putativas en ambas especies. En general, la elevada expresión de SPF en los dedos hinchados en ambas especies, combinada con el amplexo cefálico, apoya la hipótesis de que estos rasgos, muy extendidos entre los miembros de las subfamilias Colostethinae e Hyloxalinae (aprox 141 especies), están implicados en la señalización química durante el cortejo.
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