Diet-induced developmental plasticity in life histories and energy metabolism in a beetle

• SERGIO URREJOLA ^[1] ; ROBERTO NESPOLO ^[2] ; MARCO A LARDIES ^[1]
  1. [1] Universidad Adolfo Ibáñez

     Universidad Adolfo Ibáñez

     Santiago, Chile

     
  2. [2] Universidad Austral de Chile

     Universidad Austral de Chile

     Valdivia, Chile

     
• Localización: Revista chilena de historia natural, ISSN-e 0717-6317, ISSN 0716-078X, Vol. 84, Nº. 4, 2011, págs. 523-533
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • La dieta induce plasticidad del desarrollo en los rasgos de historia de vida y metabolismo energético en un escarabajo
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• Resumen
  • español

    La plasticidad fenotípica adaptativa ha sido reconocida como una estrategia importante por el cual los organismos maximizan su adecuación biológica en ambientes variables y la cual varía a lo largo del desarrollo. En los organismos la plasticidad fenotípica generalmente se refiere a como los diferentes tipos de rasgos pueden estar conectados con una relación alométrica, la cual varía a lo largo del desarrollo. Una disociación entre los distintos estadios ontogenéticos debiese representar un nulo efecto del ambiente experimentado durante la ontogenia temprana en la expresión de los rasgos de los individuos adultos. La calidad del alimento influencia la sobrevivencia, desarrollo y reproducción en la mayoría de los artrópodos herbívoros. En este estudio examinamos los efectos de la cantidad de proteína en la dieta sobre los rasgos fisiológicos y de historia de vida en el escarabajo Tenebrio molitor a través de toda la ontogenia. Con larvas recién eclosionadas se establecieron cuatro tratamientos experimentales: Baja Proteína (LP), Control Baja Proteína (LPC), Alta Proteína (HP) y Control Alta Proteína (HPC). Los individuos fueron mantenidos en la misma dieta o transferidos a la dieta opuesta en el estadio de pupa y mantenidos durante todo el periodo de adulto. Contrario a lo esperado, la duración del ciclo de vida, tasa de crecimiento larval y masa corporal en T. molitor fue similar entre los distintos tratamientos. Además, se econtraron compromisos individuales entre la dieta ambiental (contenido rico o pobre de proteína) durante la fase larval y el número de huevos de hembras adultas. Las larvas alimentadas en una dieta con deficiencia en proteína exhibieron una tasa respiratoria significativamente mayor que larvas alimentadas en una dieta rica en proteínas. La alimentación compensatoria podría estar actuando en las larvas de T. molitor indicando diferencias en el metabolismo pero no en la tasa de crecimiento, masa corporal y las características del ciclo de vida. Nuestros resultados demuestran plasticidad fenotípica de los rasgos metabólicos y de historia de vida en T. molitor y cómo esta cambia en relación a la dieta y cómo estos cambios pueden tener efectos significativos sobre la adecuación biológica de la progenie y de la hembra.

  • English

    Adaptive phenotypic plasticity, has been recognized as an important strategy by which organisms maximize fitness in variable environments, which vary through development. A disassociation among stages should represent a null effect of the environment experienced during early ontogeny in the expression of adult traits. Food quality greatly influences survival, development and reproduction in many arthropod herbivores. We examined the effects of diet protein in physiological and life-history traits in the yellow mealworm beetle Tenebrio molitor through ontogeny. We established four experimental treatments: Low Protein (LP), Low Protein Control (LPC), High Protein (HP), and High Protein Control (HPC) with recently eclosioned larvae each. Individuals were maintained on the same diet or transferred to the opposite diet for all pupae period and almost all adult period. Contrary to the expected, the duration of life-cycle, larval growth rate and body mass in T. molitor were similar in diet treatments. We found intra-individual trade-offs between environmental diet (rich or poor in protein content) during larval phase and egg number. Larvae fed on a protein-deficient diet exhibited significantly higher respiratory rates than larvae fed on a rich protein diet. Compensatory feeding could act in T. molitor larvae indicating differences in metabolism but not in growth rate, body mass and life-cycle characteristics. Our results demonstrate the plasticity of reproductive and metabolic traits and life-cycle characteristics of T. molitor and how changes that occur in relation to diet can have profound effects on progeny and female fitness.