Ultrastructural demonstration of the model of Litopenaeus vannamei (Crustacea, Penaeidae) male sexual maturation and spermatozoal capacitation

Abstract

The present study demonstrates ultrastructurally the model of Litopenaeus vannamei male sexual maturation and spermatozoal capacitation. The results show that phase 1 of the model occurred in the seminiferous tubules and includes spermatogenesis. In this phase, throughout differentiation of spermatogonia into late spermatids the following processes were observed: (1) decondensation of chromatin; (2) rupture of the nuclear envelope; (3) reduction of the cytoplasm and degeneration of organelles; (4) formation of the acrosome via fusion of cytoplasmic vesicles. Phase 2 comprised of spermatozoal maturation, a process that started with the transfer of late spermatids into the seminiferous ducts and ended with the formation of the acrosomal spike in the terminal ampoules. During this phase, development of the subacrosomal region and lateral electron-dense particles occurred in the seminiferous ducts, which is a novel finding of this species. Phase 3 was observed after spermatophore placement on the female thelycum and was mainly characterized by ultrastructural changes in the nucleus and the subacrosomal region. These results are in agreement with the model of male sexual maturation and spermatozoal capacitation proposed for L. vannamei.

El presente estudio demuestra ultraestructuralmente el modelo de maduración sexual masculina de Litopenaeus vannamei y la capacitación de espermatozoides. Los resultados muestran que la fase 1 del modelo ocurrió en los túbulos seminíferos e incluye espermatogénesis. En esta fase, a lo largo de la diferenciación de espermatogonias en espermátidas tardías, se observaron los siguientes procesos: (1) descondensación de cromatina; (2) ruptura de la envoltura nuclear; (3) reducción del citoplasma y degeneración de orgánulos; (4) formación del acrosoma mediante fusión de vesículas citoplasmáticas. La fase 2 comprendía la maduración de los espermatozoides, un proceso que comenzó con la transferencia de espermátides tardías a los conductos seminíferos y terminó con la formación de la espiga acrosómica en las ampollas terminales. Durante esta fase, se produjo el desarrollo de la región subacrosomal y partículas laterales densas en electrones en los conductos seminíferos, lo cual es un hallazgo novedoso de esta especie. La fase 3 se observó después de la colocación de espermatóforos en el tejido femenino y se caracterizó principalmente por cambios ultraestructurales en el núcleo y la región subacrosómica. Estos resultados están de acuerdo con el modelo de maduración sexual masculina y la capacitación de espermatozoides propuesta para L. vannamei.