Spine Anomalies and Vertebral Phenotypes in the Underyearlings of Roach Rutilus rutilus (Cyprinidae) after Separate and Combined Exposure to a Magnetic Field and Metrifonate on Embryos

Yu. V. Chebotareva; Чеботарева Ю. В.; V. V. Krylov; Крылов В. В.; M. G. Talikina; Таликина М. Г.; Yu. G. Izyumov; Изюмов Ю. Г.

doi:10.31857/S0042875223030049

Spine Anomalies and Vertebral Phenotypes in the Underyearlings of Roach Rutilus rutilus (Cyprinidae) after Separate and Combined Exposure to a Magnetic Field and Metrifonate on Embryos

Authors: Chebotareva Y.V.¹, Krylov V.V.¹^,2, Talikina M.G.¹, Izyumov Y.G.¹
Affiliations:
1. Papanin Institute for Biology of Inland Waters, Russian Academy of Sciences, Borok, Yaroslavl Oblast, Russia
2. Scientific and Technological Center for Unique Instrumentation of the Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Issue: Vol 63, No 3 (2023)
Pages: 353-364
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0042-8752/article/view/135197
DOI: https://doi.org/10.31857/S0042875223030049
EDN: https://elibrary.ru/BXWUOP
ID: 135197

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Anomalies in the spine structure and vertebral phenotypes were studied in 4-month-old underyearlings of the roach Rutilus rutilus (Linnaeus, 1758) after combined or separate exposure of embryos to a magnetic field (frequency 500 Hz, induction 150 μT) and metrifonate (concentration 0.01 mg/L) for 48 h from fertilization to the onset of organogenesis in comparison with control (no treatment). The most common developmental disorders of the spine in all groups are open neural or haemal arches, as well as deformities and fusions of the vertebra bodies. An increase in the total number of vertebrae and their number in the trunk section of the spine were noted in fish with vertebra fusions. Juveniles under treatments differed from those in control by a greater number of spinal anomalies, as well as by the frequency of occurrence of specific vertebral phenotypes. The magnetic field had the greatest effect.

Keywords

roach Rutilus rutilus, vertebral phenotypes, spinal anomalies, magnetic field, metrifonate

References

Ванюшина О.Г. 1990. Развитие осевого скелета у леща (Abramis brama L.) и плотвы (Rutilus rutilus L.) // Тр. ИБВВ АН СССР. Вып. 58 (61). С. 4–9.
Владимиров В.И., Семенов К.И. 1959. Критический период в развитии личинок рыб // Докл. АН СССР. Т. 126. № 3. С. 663–666.
Голованова И.Л., Изюмов Ю.Г., Чеботарева Ю.В., Таликина М.Г. 2006. Отдалённые последствия раздельного и сочетанного влияния хлорофоса и переменного электромагнитного поля в период эмбриогенеза на эффективность гидролиза углеводов у сеголетков плотвы // Токсикол. вестн. № 5 (80). С. 34–38.
Есин Е.В. 2015. Нарушения развития у лососевых рыб (Salmonidae) в условиях масштабного вулканического загрязнения мест воспроизводства (на примере камчатской мальмы Salvelinus malma) // Онтогенез. Т. 46. № 2. С. 114–125. https://doi.org/10.7868/S0475145015020044
Животовский Л.А. 1991. Популяционная биометрия. М.: Наука, 271 с.
Касьянов А.Н. 1990. Популяционная структура и некоторые вопросы микрофилогенеза плотвы (Rutilus rutilus L.) // Тр. ИБВВ АН СССР. Вып. 58 (61). С. 64–86.
Касьянов А.Н., Таликина М.Г., Изюмов Ю.Г. и др. 2001. Изменчивость признаков осевого скелета у сеголеток плотвы Rutilus rutilus после воздействия токсических веществ в период раннего индивидуального развития // Вопр. ихтиологии. Т. 41. № 4. С. 495–503.
Крылов В.В., Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Осипова Е.А. 2010. Влияние магнитного поля и ионов Cu2+ на раннее развитие плотвы Rutilus rutilus (L.) (Cyprinidae, Cypriniformes) // Журн. СибГУ. Сер. биол. Т. 3. № 2. С. 199–210.
Михайленко В.Г. 2002. Неоднозначность резистентности организмов // Успехи соврем. биологии. Т. 122. № 4. С. 334–341.
Павлов Д.А. 2007. Морфологическая изменчивость в раннем онтогенезе костистых рыб. М.: ГЕОС, 246 с.
Татарко К.И. 1977. Аномалии карпа и роль температурного фактора в их развитии // Тр. Всесоюз. гидробиол. о-ва. Т. XXI. Биологический режим водоёмов-охладителей ТЭЦ и влияние температуры на гидробионтов. С. 157–196.
Чеботарева Ю.В. 2009. Аномалии в строении позвоночника у сеголеток плотвы Rutilus rutilus (L.) (Cyprinidae, Cypriniformes) после воздействия токсикантов на ранние стадии развития// Вопр. ихтиологии. Т. 49. № 1. С. 102–110.
Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г. 2021. Межгодовая изменчивость морфологических признаков сеголеток плотвы Rutilus rutilus (Cyprinidae) из прибрежья Рыбинского водохранилища у посёлка Борок (Ярославская область) // Там же. Т. 61. № 6. С. 635–641. https://doi.org/10.31857/S0042875221060059
Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В. 2009. Влияние переменного электромагнитного поля на раннее развитие плотвы Rutilus rutilus (Cyprinidae, Cypriniformes) // Там же. Т. 49. № 3. С. 422–428.
Чеботарева Ю.В., Изюмов Ю.Г., Крылов В.В. 2016. Особенности строения позвоночника сеголеток плотвы Rutilus rutilus (Cyprinidae) после раздельного и совместного воздействия магнитного поля и повышенной температуры на эмбрионы и их связь с размерными показателями рыб // Там же. Т. 56. № 3. С. 345–355. https://doi.org/10.7868/S0042875216030036
Щербаков Н.А. 1983. Морфологические изменения, развивающиеся в органах рыб при привыкании к токсическим веществам // Реакции гидробионтов на загрязнение. М.: Наука. С. 113–116.
Яблоков Н.О. 2018. Морфологические аномалии скелета у молоди рыб р. Качи (бассейн Среднего Енисея) в градиенте техногенной нагрузки // Вестн. ТГУ. Биология. № 41. С. 156–173. https://doi.org/10.17223/19988591/41/9
Яковлев В.Н., Изюмов Ю.Г., Касьянов А.Н. 1981. Фенетический метод исследований популяций карповых рыб // Биол. науки. № 2. С. 98–101.
Boglione C., Gagliardi F., Scardi M., Cataudella S. 2001. Skeletal descriptors and quality assessment in larvae and post-larvae of wild-caught and hatchery reared gilthead sea bream (Sparus aurata L. 1758) // Aquaculture. V. 192. № 1. P. 1–22. https://doi.org/10.1016/S0044-8486%2800%2900446-4
Boglione C., Costa C., Giganti M. et al. 2006. Biological monitoring of wild thicklip grey mullet (Chelon labrosus), golden grey mullet (Liza aurata), thinlip mullet (Liza ramada) and flathead mullet (Mugil cephalus) (Pisces: Mugilidae) from different Adriatic sites: meristic counts and skeletal anomalies // Ecol. Indic. V. 6. № 4. P. 712–732. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2005.08.032
Boglione C., Gisbert E., Gavaia P. et al. 2013. Skeletal anomalies in reared European fish larvae and juveniles. Part 2: main typologies, occurrences and causative factors // Rev. Aquac. V. 5. Suppl. 1. P. S121–S167. https://doi.org/10.1111/raq.12016
Bogutskaya N.G., Zuykov M.A., Naseka A.M., Anderson E.B. 2011. Normal axial skeleton structure in common roach Rutilus rutilus (Actinopterygii: Cyprinidae) and malformations due to radiation contamination in the area of the Mayak (Chelyabinsk Province, Russia) nuclear plant // J. Fish Biol. V. 79. № 4. P. 991–1016. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2011.03078.x
Cavrois-Rogacki T., Drabikova L., Migaud H., Davie A. 2021. Deformities prevalence in farmed ballan wrasse (Labrus bergylta) in relation to hatchery origin and life stage // Aquaculture. V. 533. Article 736212. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2020.736212
Fang H., Xu D. 2022. Development and malformations of the vertebra in the early stages of starry flounder Platichthys stellatus // Aquac. Res. V. 53. № 3. P. 884–892. https://doi.org/10.1111/are.15630
Havas M. 2004. Biological effects of low frequency electromagnetic fields // Electromagnetic environments and health in buildings. London: Spon Press. P. 207–232.
Kessabi K., Said K., Messaoudi I. 2013. Comparative study of longevity, growth, and biomarkers of metal detoxication and oxidative stress between normal and deformed Aphanius fasciatus (Pisces, Cyprinodontidae) // J. Toxicol. Environ. Health A. V. 76. № 23. P. 1269–1281. https://doi.org/10.1080/15287394.2013.850136
Koumoundouros G. 2010. Morpho-anatomical abnormalities in Mediterranean marine aquaculture // Recent advances in aquaculture research. Kerala: Transworld Res. Network. P. 125–148.
Krylov V.V., Chebotareva Yu.V., Izyumov Yu.G. 2016. Delayed consequences of extremely low-frequency magnetic fields and the influence of adverse environmental conditions on roach Rutilus rutilus embryos // J. Fish Biol. V. 88. № 4. P. 1283–1300. https://doi.org/10.1111/jfb.12869
Lewis-McCrea L.M., Lall S.P. 2010. Effects of phosphorus and vitamin C deficiency, vitamin A toxicity and lipid peroxidation on skeletal abnormalities in Atlantic halibut (Hippoglossus hippoglossus) // J. Appl. Ichthyol. V. 26. № 2. P. 334–343. https://doi.org/10.1111/j.1439-0426.2010.01431.x
Lindsey C.C. 1988. Factors controlling meristic variation // Fish Physiol. V. 11. Pt. B. P. 197–274. https://doi.org/10.1016/S1546-5098(08)60215-0
Von Westernhagen H. 1988. Sublethal effects of pollutant on fish eggs and larvae // Fish Physiol. V. 11. Pt. A. P. 253–346. https://doi.org/10.1016/S1546-5098(08)60201-0
Yershov P.N. 2008. The vertebral abnormalities in eelpout Zoarces viviparus (Linnaeus, 1758) (Pisces, Zoarcidae) // Proc. Zool. Inst. RAS. V. 312. № 1/2. P. 74–82. https://doi.org/10.31610/trudyzin/2008.312.1-2.74