外源性性激素对白线草蜥(*Takydromus wolteri*)体色、配偶选择和行为的影响

《Physiology & Behavior》:The effects of exogenous sex hormones on body colour, mate choice and behavior in the white-striped grass lizard Takydromus wolteri

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月31日 来源:Physiology & Behavior 2.7

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   摘要性激素在爬行动物的性选择特征表达和繁殖行为中起着核心作用,然而将特定的激素变化与雄性表型及其后雌性配偶选择的关联联系起来实验证据仍然有限。在本研究中,我们通过操控雄性性激素,测试了睾酮和雌二醇对白条草蜥(Takydromus wolteri)雄性体色、行为以及雌性关联模式

  

摘要

性激素在爬行动物的性选择特征表达和繁殖行为中起着核心作用,然而将特定的激素变化与雄性表型及其后雌性配偶选择的关联联系起来实验证据仍然有限。在本研究中,我们通过操控雄性性激素,测试了睾酮和雌二醇对白条草蜥(Takydromus wolteri)雄性体色、行为以及雌性关联模式的影响。我们将二十三只雄性随机分配到睾酮、雌二醇和对照(橄榄油)处理组,并通过配偶选择试验中的关联时间来量化雌性的反应。我们还测量了处理前后雄性六个形态区域的体色反射率。雌二醇处理使雄性多个区域的体色亮度显著降低,而睾酮处理相较于对照组未改变体色。雌性的关联模式整体上较弱;然而,未孕雌性倾向于回避雌二醇处理雄性,而孕雌性则未表现出任何偏好或回避。激素处理未显著影响雄性胆量、活动度或运动表现。综上所述,这些结果表明,雄性T. wolteri的视觉特征对雌二醇尤为敏感,且雌性的配偶评估较为保守,并依赖于其当前的繁殖状态。该物种的性选择似乎主要通过激素介导的视觉线索,而非短期内激素对雄性行为的影响来发挥作用。

引言

类固醇激素是调节多种发育和生理过程的关键生物分子[1,2]。它们还能提供抵抗压力的能力,使生殖系统得以发育和维护,并影响繁殖季中的配偶选择[3,4]。类固醇激素可分为两大类,并进一步细分为五个亚组。第一类(皮质类固醇)包括盐皮质激素和糖皮质激素;第二类(性类固醇)则包括孕激素、雌激素(包括雌二醇)和雄激素(包括睾酮;[1,2])。糖皮质激素(例如鸟类、哺乳类和爬行类的皮质酮)也在调节可改变求偶和交配行为的应激反应中发挥重要作用[5,6]。这些激素可影响第二性征的表达,并可能通过与性类固醇的相互作用来塑造繁殖结果[4,[7], [8], [9]]。
动物行为源自内在生理状态与环境条件的相互作用[10]。关键的行为轴——活动与探索、冒险行为、攻击性和社交性——与类固醇激素紧密相关,且往往以相互增强的方式发挥作用[11,12]。受下丘脑-垂体-性腺(HPG)轴调控的性激素,在调节求偶、攻击性、领地行为和交配等繁殖和社会行为方面发挥着重要作用[13,14]。在爬行类中,已演化出多样的繁殖策略,其中许多与循环性激素的波动紧密相关[15,16]。例如,睾酮调节第二性征的发育和表达,并影响与配偶获取相关的行为[17]。研究表明,血浆睾酮水平升高会增加配偶寻求努力、领地攻击性和整体繁殖表现[9,18,19]。在一些鸟类和哺乳类中,装饰性特征更吸引的雄性不仅具有更高的睾酮水平,还表现出更强的领地防御攻击性[20],这可能为雌性带来更高的收益[21]。
这些由激素驱动的特征从根本上受性选择所塑造。虽然性选择是一种主要的进化力量,但它有时会选择在其他情境下并非适应性状的性状[22,23]。它与自然选择协同作用[24],两者之间的平衡决定了与生存和繁殖相关性状的发生和进化[25]。由于雌性通常产生较少的配子,并且在每次繁殖事件中投入更多的能量,配偶选择往往在雌性中演化,雌性会优先选择展现出与更高适合度相关性状的雄性[26,27]。事实上,许多研究已经探讨了爬行动物中多种性选择特征的内分泌调控,包括体色、攻击性、领地行为、运动表现和雌性偏好[[28], [29], [30], [31]]。然而,很少有研究在同一物种内,通过同时实验操控多种性激素(如睾酮和雌二醇)来评估它们对体色表达、行为和性选择的综合效应。
为弥补这一知识空白,我们研究了性激素在介导白条草蜥(Takydromus wolteri)雌性配偶选择以及雄性行为和表现特征中的作用。通过对雄性使用两种性激素(睾酮和雌二醇)进行实验性激素操控,我们量化了雄性行为、运动表现以及体色变化,还有雌性的配偶选择。通过这种方法,我们旨在确定性激素是否会影响T. wolteri的性选择动态以及相关的行为和形态特征。

各节摘录

研究物种与动物饲养

白条草蜥是一种小型卵生物种,栖息于中国东部、朝鲜和俄罗斯(南部滨海边疆区)的草原中([32,33])。2024年4月繁殖季节期间,我们通过套网采集的方式,在中国东部安徽省滁州市(E118.31°,N32.30°)的一个种群中收集了60只白条草蜥(雌雄各30只)。动物被运回南京师范大学的实验设施,并按雄性或雌性分组饲养

婚配体色的测量

我们对三个处理组(睾酮组、雌二醇组和对照组;表S1)中六个身体区域的最大反射率和相应的峰值波长进行了测量。我们观察到睾酮组或对照组动物的最大反射率没有显著变化(所有 P > 0.05;表2)。相比之下,在雌二醇处理组中,激素处理后多个身体区域的最大反射率显著降低(表2)。具体而言,在头部,反射率

讨论

性激素被广泛认为是性选择特征和繁殖行为的关键介导者[4,38]。在对繁殖雄性进行激素操控后,我们的结果显示了雌二醇对雄性表型的明显影响,雌性关联模式的激素依赖证据有限(且随繁殖状态不同而有所差异),而对雄性行为和运动活动的短期激素影响支持很少。这些结果共同表明T.的性选择

结论

我们的结果表明,雌二醇会强烈改变T. wolteri雄性的婚配体色,这表明雄性视觉信号受激素调控,并且对雌性化的内分泌干扰尤为敏感。虽然睾酮处理未产生可检测的表型效应,但我们并未测量循环激素水平,无法确定睾酮是否达到足以引发行为变化的水平,从而限制了我们对睾酮作用的明确否定。

数据可用性

数据应要求提供。

伦理声明

所有实验程序均已获得南京师范大学动物使用伦理委员会的批准(编号:IACUC-20240235),并严格按照机构关于实验动物护理和饲养的指南进行。我们尽一切努力减少研究动物所经历的外部应激、不适和痛苦。本文未涉及任何作者进行的人类参与者研究。

未引用参考文献

[57,58]

CRediT作者贡献声明

徐佳慧(Jiahui Xu):写作 – 审稿与编辑、写作 – 原稿撰写、可视化、调研、正式分析、数据整理。何心妮(Xinni He):调研。张舒方(Shufang Zhang):调研。林军军(Junjun Lin):调研。吴云鹤(Yunhe Wu):指导。李鹏(Peng Li):指导。陈练(Lian Chen):指导。罗来高(Laigao Luo):指导、资源支持。Georgia Ward-Fear:写作 – 审稿与编辑、项目管理。李红(Hong Li):写作 – 审稿与编辑、写作 – 原稿撰写、验证、指导、资源支持、项目

利益冲突声明

作者声明,他们不存在任何已知的财务利益关系或个人关系,这些关系可能被认为会影响本文所报告的工作。

致谢

本研究由国家自然科学基金委员会(#32470489 和 #32370440)以及江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)资助。感谢刘燕和高硕在野外和实验室提供的帮助。
Jiahui Xu|Xinni He|Shufang Zhang|Junjun Lin|Yunhe Wu|Peng Li|Lian Chen|Laigao Luo|Georgia Ward-Fear|Hong Li
南京师范大学生命科学学院,两栖爬行动物研究中心,中国南京210023
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