The study of insect reproductive ecology is essential to determine species distributions and fate under changing environments. Species adapted to harsh environments are good examples to investigate the reproductive mechanisms that allow them to cope with the challenging conditions. We here focus on studying for the first time the reproductive ecology of a cold-adapted Drosophila obscura (Diptera: Drosophilidae) strain collected in Finland (subarctic climate region). We tested several reproductive traits such as fertility and fecundity to observe the onset of reproduction and gauge when sexual maturity is reached in both males and females. We combined these measures with an analysis of changes of their reproductive organs shortly after eclosion. We found that males matured several days before females and that this process was underpinned by female egg maturation and male accessory gland growth, while sperm was already present in two-day old males. This delayed maturation is not observed to the same extent in other closely related species and might be a signature of exposure to harsh environments. Whether this delay is an adaptation to cope with variation in resource availability or prolonged unfavorable temperatures is though not clear. Finally, our study adds to the set of reproductive mechanisms used by cold adapted species and the information presented here contributes to understanding the breadth of Drosophila reproductive ecology.
Graphical Abstract
Estudiar la ecología reproductiva de los insectos es esencial para determinar la distribución de especias y su destino en un ambiente cambiante. Una buena forma de investigar los mecanismos reproductivos que permiten a las especies sobrellevar condiciones adversas es estudiando a aquellas adaptadas a ambientes desfavorables. Este proyecto se centra en estudiar la reproducción a bajas temperaturas, describiendo por primera vez la ecología reproductiva de una cepa de D. obscura adaptada a bajas temperaturas, recolectada recientemente en Finlandia (zona subártica). Con ese fin, estudiamos distintos rasgos reproductivos como la fertilidad y la fecundidad para observar el inicio de la reproducción y evaluar cuándo se alcanza la madurez sexual tanto en machos como en hembras. Combinamos estas medidas con un análisis de los cambios en el sistema reproductivo poco después de eclosionar. Como resultados destacados, encontramos que los machos maduran sexualmente antes que las hembras, dado por la maduración de los huevos en hembras y el crecimiento de las glándulas accesorias en machos, así como la presencia de esperma en machos de dos días de edad. Esta maduración retrasada no se observó en otras especias cercanas y puede ser un símbolo de exposición a ambientes adversos. A pesar de eso, es difícil diferenciar si se trata de una adaptación para lidiar con una variabilidad en la disponibilidad de recursos o para sobrellevar temperaturas desfavorables prolongadas. Finalmente, creemos que nuestro estudio contribuye a una mejor comprensión de los mecanismos reproductivos en especias adaptadas a ambientes fríos y la información presentada aquí es además un soporte valorable para la comprensión de la ecología reproductiva en Drosophila.
