Cost of reproduction in a seed beetle : a quantitative genetic perspective

Abstract

Lisääntymisestä on kustannuksia, jotka ilmenevät lyhentyneenä elinikänä. Elinikä ja lisääntymisestä aiheutuvat kustannukset ovat geenien määräämiä.- Väitöskirjatyössäni tutkin lisääntymisen kustannuksia koirailla. Tutkimuskohteena käytin Callosobruchus maculatus - jyväkuoriaisia, jotka ovat trooppisia papujen tuholaisia. Kyseinen laji on paljon käytetty evoluutioekologian alan mallilaji. Naarailla on tehty runsaasti lisääntymisen kustannustutkimuksia, mutta koirailla vain muutamia tutkimuksia. Perinteisesti on ajateltu, että koiras panostaa lisääntymiseen lähinnä parittelemalla ja luovuttamalla sukusoluissaan geenejään jälkeläisilleen, Satu Paukku kertoo.Tutkimuksissa ilmeni, että koiraille muodostuu lisääntymisestä kustannuksia, jotka ilmenevat elinajan lyhenemisenä paritelleilla koirailla. Tämän lajin yksilöt keräävät toukka-aikanaan kaiken aikuisena elämiseen ja lisääntymiseen tarvitsemansa energian, ja täten niillä on aikuisena vain rajallinen määrä energiaa käytettävissään. Tällöin lisääntymiseen käytettyä energiamäärää ei voida käyttää elintoimintojen ylläpitoon.Paukku selvitti myös, onko lisääntymisen kustannusten sietokyvyssä geneettistä vaihtelua. Tätä kysymystä hän tutki kvantitatiivisen genetiikan menetelmillä.- Lisääntymisen kustannusten sietokyvyssä oli vaihtelua genotyyppien eli perheiden välillä. Toisten perheiden yksilöt siis sietivät lisääntymistä ja sen aiheuttamia kustannuksia paremmin kuin toisten, Paukku havaitsi. Ne genotyypit, jotka elivät pitkään ilman lisääntymistä, sietivät myös hyvin lisääntymisen kustannuksia.

Life-history theory predicts a trade-off between traits that have an influence on fitness; an example of such trade-off is between reproduction and longevity. In order for the trade-off between reproduction and other life-history traits to evolve, there must be variation in how individuals tolerate the cost of reproduction. In this thesis, I examined whether female reproductive decisions affect offspring fitness in Callosobruchus maculatus seed beetles. It seemed that females tend to lay their eggs more or less randomly. However, there was a difference in the distribution of eggs between the bean types, suggesting that females make some oviposition decisions depending on the bean type. More importantly, I examined the cost of reproduction in male Callosobruchus maculatus seed beetles. I found a cost of reproduction that can be seen as reduced longevity. Furthermore, I studied whether the tolerance of cost of reproduction varies between families. I found that there was genetic variation in the tolerance of reproductive costs in Callosobruchus maculatus seed beetle males. A significant interaction between reproductive effort treatment and the genotype on the longevity of males indicated that the variation in tolerating the cost of reproduction has a genetic basis. Moreover, I examined, whether the genetic variation in ejaculate size could be the explaining factor for genetic variation in the cost of reproduction. I show that there is genetic variation in the ejaculate size, and also covariance between the ejaculate size and longevity. Besides that, those genotypes that live longer without reproduction, have larger ejaculate sizes and thus higher cost of reproduction. This means that genotypically differential investment in ejaculates is likely to explain the observation of the genetic variance in tolerating the cost of reproduction in C. maculatus males. All these findings suggest that male reproductive effort is far more complex than has traditionally been thought