Prof. Dr. Gero Hilken

Zentrales Tierlaboratorium

UK Essen

Biologie, Haltung und Zucht

von Amphibien im Tierlabor

• Systematik und Biologie

• Nutzung

• Haltung

• Zucht

• Literatur

Gliederung

Revision of Appendix A of the

Convention

Table 1: Four habitats and examples of amphibian species of each habitat

frequently used

Rats

Mice

Xenopus spp.

Rana

0 5000 10 000 200 000

558

Number of publications

MEDLINE-Search

Rana catesbeiana

190Bufo marinus

157 419

201 482

1995-2000

8 784

RHODENTS

483AMPHIBIANS

Ambystoma spp.

Key-word:

Triadobatrachus massinoti

(-250 Mio J. Madagaskar)

Andrias japonicus

Andrias davidianus

Systematik und Biologie

Apoda, Gymnophiona, Blindwühlen, Caecilians

6 Familien

165 Arten

pantropische Verbreitung

Typhlonectes natans

Schistometopum thomense

Urodela (Schwanzlurche)

Die Schwanzlurche präsentieren ausgeprägt die plesiomorphen Züge der Amphibia und Batrachia.

Artenarm, 450 Arten, weitgehend Nordhalbkugel, nur mit Vorkommen im oberen Amazonas überschreiten sie den Äquator.

Plesiomorphien

• stark wassergebundene Lebensweise

• langer Rumpf mit Schwanz, gleichstarke, kurze Extremitäten

• wiederholte Evolution neotäner, zeitlebens aquatischer Arten

Ambystoma tigrinum

Ambystoma mexicanum (Axolotl)

24 Familien

339 Gattungen

ca. 4400 Arten

Ranidae (Echte Frösche)

• polyphyletisch

• 47 Gattungen, 667 Arten, 200

Rana

• axillärer Amplexus

• 2 - 40 cm

• Weltweite Verbreitung außer

Australien

Kleiner Wasserfrosch (Rana lessonae)

Seefrosch (Rana ridibunda)

Wasserfrosch (Rana esculenta)

Pipidae (Zungenlose)

Xenopus

• aquatisch, Schwimmer

• Keine Zunge und kein

Trommelfell

• Augenlider reduziert, Augen

klein

• Mündung der Eustachischen

Röhre unpaar

• Seitenlinienorgan zeitlebens

erhalten

• 6-8 präsakrale Wirbel,

• Larven auch mit Rippen

• Larven mit inneren Kiemen

• Amplexus inguinal

Pipa

Xenopus laevis ist im südwestlichen Afrika verbreitet. Die Unterart X. l. laevis in Namibia, Südafrika, Lesotho, Swasiland,Botswana, Simbabwe und Malawi. In Kalifornien eingebürgert.

Xenopus tropicalis kommt in den Tiefland-Regenwälder Westafrikas vor (Senegal, Nigeria).

Verbreitung

Vorteile von Krallenfröschen • Tiere nicht geschützt

• lange Haltungserfahrungen

• relativ anspruchslos in der Haltung (rein aquatisch)

• relativ leicht zu züchten; Ovulation kann leicht durch HCG ausgelöst werden; Verpaarung ganzjährig möglich

• Ontogenese sehr gut bekannt

• Weibchen können mehrfach zur Oozyten-Spenden herangezogen werden

Genetik

• Innerhalb der Gattung Xenopus sind alle

Formen polyploid (von 4n bis 12n). Ausnahme

X. tropicalis!

• Xenopus laevis und Xenopus tropicalis:

• 36/20 Chromosomen; 4n/2n

• Weibchen heterogametisch (ZW)

• Männchen homogametisch (ZZ)

• isogene und transgene Krallenfrösche

• hybridisieren mit anderen Krallenfrosch-Arten

Biologie von X. laevis

• euryöke Tierart (pH, Salzgehalt, Temperatur

etc.)

• leben in schlammigen, z. T. temporären

Gewässern

• können lange hungern und im feuchten

Schlamm überdauern

• überleben im Trockenen kaum 3 Stunden

Biologie von X. tropicalis

• Lebt in relativ flachen Weihern und

Urwaldtümpeln, die stark mit Wasserpflanzen

bewachsen sind.

• Wassertemperaturen liegen zwischen 27-32°C

• pH-Wert neutral bis leicht sauer

• Purzelbaumartige Paarungstänze (Höhe des

Beckens!)

Nutzung von Krallenfröschen

• externe Embryonalentwicklung

und transparente Larven

erlauben es, die Organogenese

zu verfolgen

• Größe der Larven erlaubt

mikrochirurg. Manipulationen

• transgene Tiermodelle

• Bioindikatoren

• Kreislauf- und

Pharmaforschung

• (in der Schwangerschafts-

diagnostik)

• (in der Studentenausbildung)

Nutzung von Xenopus-Oozyten

• Studium der Expression und Charakterisierung exogener, oozytenfremder Proteine

• Membraneigenschaften (Rezeptoren, Ionenpumpen, Ionenkanäle etc.)

• intrazelluläre Messungen der Aktionen von primären und sekundären Botenstoffen

• elektro- u. transportphysiologische, biochemische und morphologische Untersuchungen der Entwicklungsstadien im Verlauf der Oogenese

Xenopus laevis u. X. tropicalis

Xenopus tropicalis vs X. laevis

• Größe der Weibchen: 4-5cm/12cm

• Eizahl: 1000-3000/300-1000

• diploid/polyploid(4n), genetische Studien bei X.

laevis problematischer (Genduplikation)

• 20/36 Chromosomenpaare

• X. tropicalis hat eines der kleinsten Genome

innerhalb der Amphibien. Es ist nur etwa halb so

groß wie das von X. laevis

• Generationszeit:4-6/12Monate

• Larven: 0,7-0,8/1,0-1,3 cm

Vorteile von Xenopus tropicalis

• Entwicklung verläuft weniger variabel

• sehr effektive Generierung von transgenen

Nachkommen über Transferierung von

genmanipulierten Spermien-Nuklei in

unbefruchtete Eizellen.

• Multi-Generationen Experimente sind mit X.

tropicalis möglich.

• Unterbringung von mehr Fröschen/Becken

möglich

Haltung

• Fütterung

• Wassertemperatur

• Wasseraufbereitung

• Wasserstand

• Beckenfarbe, Deckung, Beleuchtung

• Besatzdichte

Haltung adulter Xenopus laevis

Wassertemperatur: 20-22°C

Wasserstand: 20-50cm

Besatzdichte: 600cm2/Frosch in Gruppenhaltung;

2400 cm2/ Frosch in Einzelhaltung

Untergrundhelligkeit: dunkle Beckenfarbe

Beleuchtung: 200 Lux,12stündige L/D-Phasen

Deckung: wenige dunkle Tonröhren

Wasseraufbereitung: Filterreinigung

Fütterung: täglich alternierend mit standardisiertem

Lebendfutter (Drosophila-Larven,

Xenopus-Kaulquappen), pelletiertem

Xenopus-Futter, zerkleinertes Herz.

Haltung adulter Xenopus tropicalis

Wassertemperatur: 24-26°C

Wasserstand: 15-30cm

Besatzdichte: 150cm2/Frosch in Gruppenhaltung;

800cm2/ Frosch in Einzelhaltung

Untergrundhelligkeit:dunkle Beckenfarbe

Beleuchtung: 200 Lux, 12stündige Licht/Dunkelphasen

Deckung: wenige dunkle Tonröhren

Wasseraufbereitung: Wasserspülung 1xtäglich für 15 min

Fütterung: täglich alternierend mit Lebendfutter (Tubifex

sp.),pelletiertem Xenopus-Futter, zerkleinertes

Herz.

Hygienemaßnahmen

• Für jedes Becken ist ein separates Netz zu

verwenden

• Futterreste regelmäßig entfernen

• Kranke Tiere sofort separieren

• Handling

Zucht

• Verhalten

• Induktion der Paarung und Eiablage

Induktion der Paarung bei X. laevis

• Elterntiere 3 Tage vor Hormonbehandlung nach

Geschlechter trennen; nüchtern lassen.

• Am Morgen des 4. Tages werden den

Männchen 200 I.E. HCG in den dorsalen

Lymphsack appliziert.

• Am Morgen des 5. Tages erhalten die Weibchen

die 1. HCG-Injektion (200 I.E.), 6 Stunden

später die zweite (600 I.E.).

• Zeitgleich mit der 2. Injektion der Weibchen

erhalten die Männchen ein 2. Mal 200 I.E. HCG.

Induktion der Paarung bei X. tropicalis

• Elterntiere vor Hormonbehandlung nach

Geschlechter trennen; nüchtern lassen.

• 15 I.E. in den dorsalen Lymphsack, danach ins Becken zurücksetzen

• Nach 12-72 Stunden erneut 100 I.E. applizieren, danach Paare zusammensetzen.

• Amplexus beginnt nach 3-4 Stunden und endet nach bis zu 6 Stunden.

Haltung von Xenopus-Kaulquappen I

Wassertemperatur: 22°C

Wasserstand: 10-20cm

Besatzdichte: 0,5lWasser/Kaulquappe,

bei Grundfläche von 1m2

400 Kaulquappen

Untergrundhelligkeit: dunkle Beckenfarbe

Haltung von Xenopus-Kaulquappen II

• Beleuchtung: ? Lux, 12stündige L/D

• Wasseraufbereitung: Wasser belüften,

manuelle Reinigung, nicht gefressenes Futter

absaugen, Becken nur mit abgestandenem

Wasser auffüllen.

• Fütterung: 2x täglich mit einer Algenpulver-

Suspension (Mikrozell®, max. 150-200mg/l

Wasser/Tag)