Abstract Nutrient transfer from mother to the embryo is essential for reproduction in viviparous animals. In the viviparous teleost Xenotoca eiseni belonging to the family Goodeidae, the intraovarian embryo intakes the maternal component secreted into the ovarian fluid via the trophotaenia. Our previous study reported that the epithelial layer cells of the trophotaenia incorporate a maternal protein via vesicle trafficking. However, the molecules responsible for the absorption were still elusive. Here, we focused on Cubam ( Cub ilin- Am nionless) as a receptor involved in the absorption, and cathepsin L as a functional protease in the vesicles. Our results indicated that the Cubam receptor is distributed in the apical surface of the trophotaenia epithelium and then is taken into the intracellular vesicles. The trophotaenia possesses acidic organelles in epithelial layer cells and cathepsin L-dependent proteolysis activity. This evidence does not conflict with our hypothesis that receptor-mediated endocytosis and proteolysis play roles in maternal macromolecule absorption via the trohotaenia in viviparous teleosts. Such nutrient absorption involving endocytosis is not a specific trait in viviparous fish. Similar processes have been reported in the larval stage of oviparous fish or the suckling stage of viviparous mammals. Our findings suggest that the viviparous teleost acquired trophotaenia-based viviparity from a modification of the intestinal absorption system common in vertebrates. This is a fundamental study to understand the strategic variation of the reproductive system in vertebrates. Summary statement Here, we report that an endocytic pathway is a candidate for nutrient absorption in pseudoplacenta of a viviparous teleost. The trait may have developed from common intestinal mechanism among vertebrates.

Vitellogenin (Vtg), a yolk nutrient protein that is synthesized in the livers of female animals, and subsequently carried into the ovary, contributes to vitellogenesis in oviparous animals. Thus, Vtg levels are elevated during oogenesis. In contrast, Vtg have been genetically lost in viviparous mammals, thus the yolk protein is not involved in their oogenesis and embryonic development. In this study, we identified Vtg protein in the livers of females during the gestation of the viviparous teleost, Xenotoca eiseni . Although vitellogenesis is arrested during gestation, biochemical assays revealed that Vtg protein was present in ovarian tissues and lumen fluid. The Vtg protein was also detected in the trophotaenia of the intraovarian embryo. Immunoelectron microscopy revealed that Vtg protein is absorbed into intracellular vesicles in the epithelial cells of the trophotaenia. Furthermore, extraneous Vtg protein injected into the abdominal cavity of a pregnant female was subsequently detected in the trophotaenia of the intraovarian embryo. Our data suggest that the yolk protein is one of the matrotrophic factors supplied from the mother to the intraovarian embryo during gestation in X. eiseni . To our knowledge, this is the first report of the experimental verification of mother-to-embryo substance transport in a viviparous teleost.

Abstract This study aimed to explore the reproductive histology and oocyte differentiation of the longnose seahorse Hippocampus trimaculatus (Leach, 1814) in captivity. Five mature healthy females were histologically observed. The reproductive systems of the five specimens exhibited similar morphological characteristics with a pair of saccular creamy white ovaries merging caudally into a single gonoduct. There were two germinal ridges lined with a layer of germinal epithelium (GE). The ovarian maturation of this species was considered asynchronous. The oogenic cells were classified into oogonia and oocytes at several developmental phases based on their size and characteristics. Oogonia were identified among the connective tissue in the middle area of the GE. The stromal compartment contained oocytes that were classified into four distinct phases: the primary growth (PG) phase having two steps (perinucleolar and oil droplets‐cortical alveolar steps) and the secondary growth (SG) phase with three oocyte types, including early SG oocytes, late SG oocytes, and fully grown oocytes. The atretic oocytes (AO) were observed in all stages of oogenesis. Postovulatory follicles were also seen among the ovarian connective tissue. The occurrence of postovulatory follicles suggested that the specimens analysed in this study were in the spawning period. This research provides new insights into the identification of the reproductive cycles and morphological characteristics of the ovary of H. trimaculatus .

Electric eels (Electrophorus) are renowned for their ability to generate electric discharge, which is used for prey capture and defense. Their electric organs (EOs) are located along the lateral-ventral region of the tail and contain electrocytes, which are multinucleated syncytium cells. Two major hypotheses for the electrocyte origin are proposed: (1) muscle fibers or their precursors, and (2) mesodermal cells not via muscle lineage. In this study, we demonstrate the likely molecular mechanisms and processes involved in this differentiation, supporting the second hypothesis. We report the regional differences in cell morphology within the main EO (mEO) of Electrophorus. The cell morphology and distribution from the ventral terminal to the dorsal region of the mEO suggest the segregation of progenitors from the ventral cluster and their gradual transformation into mature multinucleated electrocytes via the layering and proliferation stages along the dorsal axis. Myosin-positive muscle cells were not included in the mEO differentiation process. Immunohistochemistry revealed strong expression of sodium-potassium adenosine triphosphatase (Na+/K+-ATPase), a key component in generating electric discharge in the mEO, across most mEO regions, except in the ventral cluster cells. Based on these observations, we propose that electrocyte progenitors develop from ventral cluster cells in the mEO and differentiate into mature multinucleated cells as they migrate dorsally. This is the first report to approach the developmental process of Electrophorus electrocytes from cell morphology and genetic profiles. Our findings represent a breakthrough in understanding the differentiation of electrocytes during the growth stages of Electrophorus.

Abstract Certain viviparous animals possess mechanisms for mother-to-embryo nutrient transport during gestation. Xenotoca eiseni is one such viviparous teleost species in which the mother supplies proteins and other components to the offspring developing in the ovary. The embryo possesses trophotenia, a hindgut-derived pseudoplacenta to receive the maternal supplement. However, the molecular mechanisms underlying viviparous non-mammalian animals remain elusive. We conducted this study to investigate the mechanism for nutrient absorption and degradation in trophoenia of X. eiseni . The tracer assay indicated that a lipid transfer protein, vitellogenin (Vtg), was absorbed into the epithelial layer cells of trophotaenia. Vtg uptake was significantly suppressed by Pitstop-2, an inhibitor of clathrin-mediated endocytosis. Gene expression analysis indicated that the genes involved in endocytosis-mediated lipolysis and lysosomal cholesterol transport were expressed in trophotaenia. In contrast, plasma membrane transporters expressed in the intestinal tract were not functional in trophotaenia. Our results suggested that endocytosis-mediated lysosomal lipolysis is one of the mechanisms underlying maternal component metabolism. Thus, our study demonstrated how viviparous teleost species have acquired a unique developmental system that is based on the hindgut-derived pseudoplacenta.

Abstract Bat-borne emerging zoonotic viruses cause major outbreaks, such as the Ebola virus, Nipah virus, severe acute respiratory syndrome (SARS) coronavirus, and SARS-CoV-2. Pteropine orthoreovirus (PRV), which spillover event occurred from fruit bats to humans, causes respiratory syndrome in humans widely in South East Asia. Repurposing approved drugs against PRV is a critical tool to confront future PRV pandemics. We screened 2,943 compounds in an FDA-approved drug library and identified eight hit compounds that reduce viral cytopathic effects on cultured Vero cells. Real-time quantitative PCR analysis revealed that six of eight hit compounds significantly inhibited PRV replication. Among them, micafungin used clinically as an antifungal drug, displayed a prominent antiviral effect on PRV. Highlights A library of 2,943 FDA-approved drugs was screened to find potential antiviral drugs of Pteropine orthoreovirus. Six hit compounds dramatically inhibited viral replication in vitro . Micafungin possessed antiviral activity to multiple strains of PRV.

Viruses are considered one of the driving forces for genome rearrangements via infection and endogenization into the host genome (Kazazian, 2004; Maksakova et al., 2006). In 2010, Horie and colleagues demonstrated that a non-retroviral RNA virus, Borna disease virus (BDV), could integrate into the genome in cultured somatic cells (Horie et al., 2010). However, germline transmission of viral-derived sequences using animal models is yet to be experimentally demonstrated. In this study, we reported a case of heritable endogenization using the encephalomyocarditis virus (EMCV) and laboratory mice. The EMCV is a small non-enveloped single-strand RNA virus without its own reverse transcriptase activity (Carocci et al., 2012). Here, we demonstrated that the EMCV genomic RNA was reverse transcribed into DNA fragments in the murine testes. The DNA sequence originated from the RNA genome of EMCV was also detected in the liver and earlobes of the offspring generated from the EMCV-infected father. This suggests that the exogenous sequence derived from the EMCV is transmitted into the host germline and inherited across subsequent generations. This first experimental demonstration of viral endogenization proposes reconsideration about the impact of viruses as a driving force for genome modification.

The popularity of sesarmid crab Episesarma singaporense (Tweedie, 1936) in Thai and Southeast Asian cuisine has put the species under pressure.However, sesarmids are important for nutrient cycling within mangrove ecosystems, and losses of the species due to overfishing could have a wide impact.Although the crab reproductive system has been well reported, our study aimed to describe the male reproductive system of E. singaporense in detail, using light and electron microscopy.We elucidated histological characters of the male reproductive tract, including the anterior, median and posterior vas deferens, showing the presence of droplet secretion and spermatophores, an accessory gland with basophilic secretion, and testes composed of active spermatogenesis and spermiogenesis.Five main phases of spermatogenesis were identified: spermatogonia (Sg), primary spermatocytes (PSc), secondary spermatocytes (SSc), spermatids (Sp), and spermatozoa (Sz).The Sg, the PSc, and the SSc stages could be further divided into substages of two Sg, six meiotic PSc, and two meiotic SSc substages, respectively.Since spermatozoa of sesarmid crabs are aflagellate, the substages of spermatid-spermatozoa cell differentiation could not be visualized by light microscope.Therefore, electron microscope was used to provide more detail of the successive changes in nuclear architecture, acrosome patterns, and perforatorium.It was also firstly noted that the anterior vas deferens (AVD) of E. singaporense comprised two parts: the proximal portion (AVDp) and the distal portion (AVDd).The study results increased our understanding of the effects of different seasonally changed nutrients on the reproductive development of E. singaporense.

Abstract Fertilization is a fundamental mechanism of sexual reproduction. Generally, oocytes are ovulated from the ovarian follicles and contact the sperm outside the ovarian medulla. Unlike this, follicle fertilization which means the egg contact with sperm in the ovarian medulla without ovulation is known in the viviparous teleost species belonging to the Poeciliidae. In this study, we focused on a viviparous teleost species, Poecilia reticulata (guppy). Our sperm tracking assay indicated that the sperm reached the immature oocytes with a germinal vesicle, and the fertilized immature oocytes were presumed to contribute to littermates. The binding between immature oocytes and sperm is a specific trait in the guppy, which was not observed in Danio rerio (zebrafish) or Oryzias latipes (medaka). The loss- and gain-of-function assays indicated that bouncer plays a critical role in immature oocyte-to-sperm binding. This fertilization trait in immature oocytes may provide certain advantages for females with respect to nutrition or other gestation costs. Our findings shed light on the unique reproductive strategies of guppy and contribute to our understanding of the diverse reproductive mechanisms in vertebrates. Summary statement Unlike general vertebrates, guppy’s oocyte fertilizes with sperm in the ovarian medulla at the immature stages. The distinctive trait depends on the Ly6/uPAR protein bouncer.