Environmental limitation on fitness: Reproduction of laboratory mice in benign and stressful ("tropical") conditions

SUMMARY: In general, the environment limits the fitness of individual animals, and environmental limitation leads to selection for "optimal", intermediate values for all traits that matter, whether imposed by natural or artificial selection. We compared the reproduction of laboratory mice in a normal and a hot, humid environment to test this claim. Thirty males and 150 females from a non-inbred line adapted to normal conditions were mated twice (the second time after rerandomisation) to produce the experimental animals. Individual experimental mice from each litter were allocated from weaning (3 weeks) either to the normal or hot environment. At 9 to 12 weeks of age these mice were paired, 1 male with 1 female, until the female had a chance to have 2 litters. 354 pairs in the normal and 362 pairs in the hot environment were mated. All living progeny were weaned at 3 weeks. Average values of reproductive traits, phenotypic correlations between traits, and heritability estimates for many traits were found in each environment. Negative correlations (trade-offs) between litter number and weight of individual progeny in both environments demonstrated clearly that fitness was limited even in the normal laboratory situation. All quantitative measures of reproduction were lower in the hot room showing that it was more stressful. Yet size of individual young and their survival was not reduced. This may be an adaptive mechanism restricted to housemice. Lower heritability estimates in first than in second parities for quantitative measures of litter size show that while the mouse is still growing she has fewer resources available for reproduction, making her more susceptible to environmental stress. This challenges accepted wisdom that animal breeders should select their animals when they are young. They are least likely to respond then. We believe that natural selection causes animals always to push their fitness (reproduction and survival of the progeny) against a limit set by their particular environment. Each environment selects animals that optimally allocate environmental resources there. Problems arise when inappropriate genetic settings cause phenotypes to misallocate metabolic resources. In relatively difficult environments productive animals, including successful transgenics, allocate insufficient resources to fitness. ZUSAMMENFASSUNG: Begrenzung der Fitne? durch die Umwelt: Reproduktion von Laborm?usen in günstigen und schwierigen ("tropischen") Bedingungen Im Normalfall soll die Umwelt der Fitne? eine obere Grenze setzen. Diese Begrenzung führt zu Selektion auf mittlere "Optimalwerte" bei alien wichtigen Merkmalen. Wir untersuchten die Fortpflanzung von Laborm?usen in entweder normaler oder hei?er Umwelt. Aus einer an erstere angepa?ten, nichtingezüchteten Linie wurden 30 M?nnchen mit 150 Weibchen zweimal verpaart (beim zweiten Mal neu randomisiert) um die Versuchstiere zu erzeugen. Individuen aus jedem Wurf wurden zufallsm??ig an die zwei Umwelten verteilt, worin sie ab 3 Wochen aufgezogen wurden. Im Alter zwischen 9 und 12 Wochen wurden sie zufallsm??ig 1:1 verpaart bis die Paare Zeit für zwei Würfe gehabt hatten. An 354 und 362 Paaren im normalen und hei?en Zimmer wurden Daten ihrer Reproduktion erhoben. Alle lebendgeborenen Jungen wurden bis 3 Wochen alt verfolgt. In beiden Umwelten wurden Durchschnittswerte der einzelnen Merkmale, ph?notypische Korrelationen wichtiger Merkmale, und Heritabilit?tswerte der Merkmale errechnet. Starke negative Korrelationen zwischen Anzahl der Jungen im Wurf und Gewicht der einzelnen Jungen im Wurf, in beiden Umwelten, zeigen da? Fitne? auch in normalen Laborverh?ltnissen begrenzt war. Alle quantitativen Ma?e der Würfe waren betr?chtlich niedriger im hei?en Raum, was zeigt, da? diese Umwelt mehr Stre? bot. Jedoch die Gr??e und überlebensrate der einzelnen Jungen im hei?en Raum wurden nicht beeintr?chtigt. Diese adaptive Anpassung an schwierige Bedingungen k?nnte einmalig bei Mus musculus sein. Niedere Heritabilit?ten von quantitativen Ma?en der Wurfgr??e im ersten gegenüber dem zweiten Wurf zeigen, da? noch selbst wachsende Weibchen nur wenig Ressourcen für Fortpflanzung einsetzen k?nnen und deshalb mehr von Umweltdruck abh?ngen. Paradoxerweise versuchen Tierzüchter meistens so Jung wie m?glich Tiere zu selektieren, die solcher Selektion auf Reproduktion am wenigsten folgen k?nnen. Diese Situation sollte erneut durchdacht werden. Uns scheint, da? Tiere, weil natürliche Selektion andauernd fortwirkt, jederzeit ihre Fitne? bis an eine obere Grenze, von der Umwelt gesetzt, schieben. Jede Umwelt selektiert Tiere, die ihre metabolischen Ressourcen darin optimal einsetzen. Probleme entstehen, wenn genetische Information Ph?notype erzeugt, die Ressourcen fehl einsetzen. In relativ schwieriger Umwelt haben Leistungstiere, und auch erfolgreiche transgenische Tiere, ungenügend Ressourcen übrig für Fortpflanzung.     

Variation of the growth hormone gene in ryr 1 genotyped Austrian pig breeds

SUMMARY: Polymorphism in the second intron of the porcine growth hormone gene of 273 Austrian Landrace and 81 Austrian Edelschwein pigs was investigated with a PCR-RFLP-technique. Results showed significantly different genotype patterns between the two breeds. The frequency of the Hae II(-) allele was significantly (P < 0,001) higher in the landrace than in the Edelschwein population (0,83 and 0,47 resp.). The Msp I(+) allele was predominant in both breeds but signifanctly higher in the Landrace (0,98 versus 0,69; P < 0,01). Analyses the Hae II/Msp I locus combination revealed also in breed specific difference. In the Landrace a very low interaction was found between the Hae II and ryr 1 locus, and between Msp I and ryr 1 locus (c. c. = 0,181 and 0,186 resp.). The correlation was slightly stronger (c. c. = 0,266) between the ryr 1 and Hae II/Msp I genotypes. No correlation was detected among the three loci in the Edelschwein population. ZUSAMMENFASSUNG: Variabilit?t des Somatotropin Gens in ?sterreichischen Schweinerassen genotypisiert hinsicbtlich ryr 1 An 273 ?sterreichischen Landrasse Schweinen und 81 ?sterreichischen Edelschweinen wurde der Polymorphismus am zweiten Intron des Schweinewachstumshormons mittels PCR-RFLP-Technik untersucht. Genotypen-und Genfrequenzen waren zwischen den beiden Rassen signifikant verschie- den. Die Hae II(-) Allelfrequenz war bei den Landrassetieren signifikant h?her (P < 0,001) als bei den Edelschweinen (0,83 bzw. 0,47). In beiden Rassen überwiegte das Msp I(+) Allel, das aber signifikant ?fters bei der Landrasse auftrat (0,98 bzw. 0,69; P < 0,01). Die Verteilung der Locuskombination von Hae II/Msp I zwischen den beiden Rassen war ebenfalls unterschiedlich. Bei der Landrasse konnte nur ein sehr geringer Zusammenhang zwischen dem Hae II und ryr 1 Locus (c. c. = 0,181 bzw. 0,186) und auch zwischen dem Msp I und ryr 1 Locus festgestellt werden. Die Korrelation zwischen dem ryr 1 und Hae II/Msp I Genotyp war geringfügig gr??;er (c. c. = 0,266). Bei den Edelschweinen konnte kein Zusammenhang zwischen den drei untersuchten Loci festgestellt werden.     

The effect of dose and concentration on D-xylose absorption in healthy,immature dogs

Nine combinations of dosages and concentrations of D-xylose were given orally to eight clinically normal, immature dogs. The concentrations and dosages of D-xylose consisted of 5%, 10%, and 20% at 250 mg/kg, 500 mg/kg, and 750 mg/kg. Serum samples were collected at 0, 30, 60, 90, 120, and 180 minutes. Serum xylose was quantitated using the phloroglucinol microassay technique. A peak in serum xylose concentration was seen for each treatment combination at 60 or 90 minutes after dosing. The dosage effect was important in influencing serum xylose values (P < 0.0001). As the test solution dosages increased from 250 mg/kg to 500 mg/kg and 750 mg/kg, serum xylose values (when dosage was analyzed over the length of the entire test) rose linearly (R(2) = 0.98). The treatment combinations of 5% and 20% xylose solutions dosed at 750 mg/kg produced the highest serum xylose values at the 60- and 90-minute peak intervals. The independent effect of concentration was significant (p < 0.001) but was overridden by the stronger dosage effect. Serum xylose concentrations varied little statistically (p > 0.05) when the 5%, 10%, and 20% solutions were compared at a specific dosage.