Sexual reproduction in the Caribbean coral genus colpophyllia (Scleractinia: Mussidae) in Puerto Rico

Abstract

Three species of Caribbean scleractinian coral have been described within the genus Colpophyllia, C. natans, C. breviserialis and C. amaranthus, but only C. natans seems to be widely recognized by the scientific community. C. natans spawns during summer months throughout the Gulf of Mexico and Caribbean. However, a preliminary histological study in Puerto Rico in 1999 revealed most colonies sampled had mature gametes in the spring, with few in summer. Based on species descriptions, the second potential species in Puerto Rico is the unfamiliar C. amaranthus (Houttuyn 1772). The controversial findings lead to this study’s objective, to characterize the gametogenetic cycle of C. natans and C. amaranthus via histological examination. To confirm correct species identification based on morphology, initial tissue samples were collected from tagged colonies in the summer and examined for the presence or absence of mature oocytes. Then, up to 30 colonies of each taxa were selected and tissue samples collected from at least five colonies of each species every month from July 2014 to June 2015. Samples were processed and examined following common histological protocols. Samples from the 1999 preliminary study were used to corroborate gametogenesis and compare fecundity estimates between years and species. Results indicate that both C. natans and C. amaranthus are simultaneous, syngonic, hermaphroditic broadcasters with one annual gametogenetic cycle, but with fully mature gametes during different seasons. Oogenesis began earlier than spermatogenesis and lasted ten to eleven months in both species. Oocytes and spermatocytes developed in the same mesentery with gametes reaching maturation simultaneously. Peak spawning occurred in September for C. natans and March for C. amaranthus, with an average mesenterial fecundity of 7 ± 5 and 6 ± 4 eggs/mesentery, respectively. These reproductive characteristics for C. natans and C. amaranthus are similar to those of other Caribbean Faviinae species and results support the validity of two species of Colpophyllia. A multivariate taxonomic revision of the genus is underway to re-describe both species and determine the status of C. breviserialis.

En el Caribe, tres especies han sido descritas dentro del género Colpophyllia; C. natans, C. breviserialis y C. amaranthus, pero sólo C. natans es ampliamente reconocida por la comunidad científica. C. natans desova durante los meses de verano en el Golfo de México y el Caribe. Sin embargo, un estudio histológico preliminar realizado en Puerto Rico en 1999 reveló que la mayoría de las colonias muestreadas tenían gametos maduros y desovaron en meses de primavera, con unas pocas en el verano. Sobre la base de descripciones publicadas de las especies, la segunda especie potencial en Puerto Rico es la criptica C. amaranthus (Houttuyn 1772). Estos distintos resultados nos conducen al objetivo de este estudio, el cual se desarrollo para caracterizar el ciclo gametogenético de C. natans y C. amaranthus mediante un estudio histológico. Para confirmar la identificación correcta de las especies basándose en la morfología, se examinaron muestras de tejido colectadas en el verano para verificar presencia o ausencia de ovocitos maduros. Se marcaron 30 colonias de cada especie en el campo y se recogieron muestras de tejido de al menos cinco colonias de cada especie una vez al mes desde julio de 2014 hasta junio de 2015. Las muestras se procesaron y examinaron siguiendo protocolos histológicos comunes. Se utilizaron muestras del estudio preliminar de 1999 para corroborar la gametogénesis y comparar las estimaciones de fecundidad entre años y especies. Los resultados indican que tanto C. natans como C. amaranthus son hermafroditas syngonicos simultaneos y liberadores de gametos con un ciclo gametogenético annual similar, pero con maduracion y liberacion de gametos en distintas estaciones. La oogénesis comenzo antes de la spermatogenesis y duró entre diez y once mese en ambas especies. Los ovocitos y los espermatocitos se desarrollan en el mismo mesenterio y maduran simultáneamente. Colonia de C. natans desovaron en agosto y septiembre y las de C. amaranthus en marzo. No se encontro diferencia en fecundidad mesentérica media, la cual fue estimada de 7 ± 5 y 6 ± 4 huevos/mesenterio para C.natans y C. amaranthus respectivamente. Estas características reproductivas son similares a otras especies de la familia Faviinae del Caribe y los resultados apoyan la hipotesis de aislamiento reproductive temporal y la validez de e las dos especies de Colpophyllia. Se está realizando una revisión taxonómica multivariada del género para re-describir ambas especies y verificar el estado de C. breviserialis.