Genetische Überlegungen

Staghorn Corals in Cane Bay, St. Croix. Foto © Kemit-Amon Lewis / TNC

Ein Hauptziel der Bemühungen zur Bevölkerungsverbesserung besteht darin, sicherzustellen, dass sich die wiederherstellenden Korallenpopulationen genetisch verschieden sind. Die Erlangung genetischer Individuen und die Verfolgung der Genotypen von Korallen in Baumschulen und bei der Pflanzung sind wichtig für den langfristigen Erfolg der Wiederherstellungsbemühungen und der Wiederherstellung der Korallenpopulationen. Dies ist besonders wichtig für Korallenarten, die vom Aussterben bedroht sind oder reich an Vorkommen sind, da sie wahrscheinlich bereits einen genetischen Engpass erlitten haben, bei dem der dramatische Verlust von Korallenkolonien eine Menge genetischen Materials reduziert hat ("Founder-Effekte"). Daher wurden mehrere Ressourcen entwickelt, um den Korallenrestaurierungspraktikern dabei zu helfen, die genetische Vielfalt in ihren kultivierten und ausgepflanzten Korallen zu erhöhen.

Definitionenfinden Sie in der Webinar zu Coral Genetics Research and Restoration zur weiteren Beschreibung

  • Genetische Vielfalt - die Anzahl der verschiedenen Allele innerhalb einer Population
  • Allele - alternative Formen eines Gens, die durch Mutation entstehen und an derselben Stelle auf einem Chromosom gefunden werden. Allele werden durch die Einwanderung neuer Allele aus anderen Teilen der Bevölkerung und die Mutation von Genen in neue Allele beeinflusst
  • Genotypische Vielfalt - die Anzahl der Klone oder Genets innerhalb einer Population (da Korallen fragmentieren können, können einzelne Kolonien den gleichen Genotyp haben und genetisch identisch sein)
  • Inzucht Depression - eine Verringerung der Fitness aufgrund der Paarung von Angehörigen; kann dazu führen, dass die Fruchtbarkeitsrate abnimmt und die Krankheit zunimmt
  • Outbreeding Depression - kann aus einer Paarung zwischen weit entfernten Verwandten oder aus einer Paarung resultieren, die stark an die örtlichen Bedingungen angepasst ist; Dies führt zu einer geringeren Fitness als die Eltern und bringt Gene zusammen, die nicht gut zusammenarbeiten, da sie aus unterschiedlichen Umgebungen stammen
  • Gründer-Effekte - reduzierte genetische Vielfalt, wenn eine Population von einer kleinen Anzahl von kolonisierenden Vorfahren abstammt

Genetische Risiken bei der Wiederherstellung

Die genetische Komponente der Wiederherstellung sollte bei Korallengartenaktivitäten immer berücksichtigt werden, da Methoden zur Bevölkerungsverbesserung die ungeschlechtliche Fragmentierung ausnutzen, wodurch viele Kolonien entstehen, die genetisch identisch sind (z. B. Klone). Wenn während des Laichens nur wenig genetische Vielfalt für die sexuelle Fortpflanzung zur Verfügung steht, besteht für die Bevölkerung ein Risiko für Inzucht oder andere genetische Risiken, die die Gesundheit und Fitness der Korallen beeinträchtigen. Die künstliche Hinzufügung ausgewählter Genotypen kann auch die genetische Gesamtvielfalt der wiederherzustellenden Wildpopulation verringern.

Korallengärten können auch ein Risiko für die genetische Vielfalt darstellen, indem Korallen einer neuen oder kontrollierten Umgebung ausgesetzt werden, deren Bedingungen nicht für alle in der Gärtnerei gehaltenen Genotypen optimal sind. Daher könnten diese Bedingungen künstlich nach bestimmten genetischen Merkmalen ausgewählt werden, was dazu führt, dass eine Untermenge von Genotypen überlastet wird, die sich in Baumschulen gut eignen.

Einbeziehung der Genetik in die Restauration

Korallengärtner sollten möglichst viele Genotypen kultivieren und auspflanzen. Beim Sammeln von Korallen sollten Kindergartenbetreiber versuchen, Fragmente aus möglichst vielen Riffen zu sammeln, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, dass einzigartige Genotypen für die Vermehrungsbemühungen erhalten werden. Es gibt auch eine Reihe genetischer Methoden, mit deren Hilfe Praktiker feststellen können, ob es sich bei den Korallen in ihren Baumschulen um unterschiedliche Genotypen handelt, und um die genetische Diversität, die genetische Populationsstruktur, Inzucht, Auszucht und die Wirkung der Gründer zu messen. Dazu gehören Mikrosatelliten-Marker und SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms).

  • Mikrosatelliten-Marker - Analysiert die Anzahl der Basispaare in einem Allel
    • Verwendet PCR-Amplifikation
    • Vorteile: Die Anzahl der Proben, die Sie ausführen können, ist flexibel, die Dateien sind klein und die genetische Analyse ist unkompliziert
    • Viele Mikrosatelliten-Marker wurden bereits für Karibikkorallen und Karibik entwickelt Symbiodinium
  • Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) - analysiert eine Änderung eines einzelnen Basenpaares in einer Genomsequenz
    • Verwendet RAD-Tag-Sequenzierung
    • Nachteile: Datendateien sind umfangreich und die Analyse erfordert Programmierkenntnisse, Bioinformatik ist anspruchsvoll und erfordert einige Kenntnisse

Wenn nur wenige Kolonien zur Verfügung stehen, um Ihren Kindergarten zu besiedeln, wird die Verwendung von genetisch depauperierten Korallenfragmenten nicht empfohlen, was aufgrund der hohen Selektivität in Baumschulen zu einer weiteren Verringerung der genetischen Vielfalt führen kann. Anstatt Korallenkolonien von weiteren Korallenriffgebieten zu bewegen, wird empfohlen, dass die Praktizierenden Korallengameten über große Entfernungen bewegen und den Prozess der Aufzucht von Korallen aus dem Larvenstadium durchlaufen, da sie wahrscheinlich eine bessere Überlebensrate haben. Für die gesammelten Gameten ist es wiederum wichtig, verschiedene Genotypen zu züchten, um die Inzucht-Depression und die Auszucht-Depression zu reduzieren.

Praktiker sollten weiterhin eine Reihe von Korallengenotypen verbreiten, unabhängig davon, ob ein Genotyp in Baumschulen eine hohe oder niedrige Produktivität aufweist. Zum Beispiel sagt die Leistung eines Korallengenotyps in einem Kindergarten nicht immer voraus, wenn er ausgepflanzt wird, und Genotypen können abhängig von den Umweltbedingungen stark unterschiedliche Wachstumsraten aufweisen. ref Aufgrund natürlicher ökologischer Kompromisse bei der Ressourcennutzung können langsam wachsende Genotypen resistenter gegen Störungen wie warme Temperaturen sein. Daher sollten Praktiker Genotypen nicht außer Acht lassen, die unter anderen Genotypen oder allgemeinen Programm-Benchmarks für Überleben und Wachstum stehen. Um zu ermitteln, wie verschiedene Genotypen unter verschiedenen Bedingungen verträglich sind, wird empfohlen, dass die Praktiker alle Genotypen in Baumschulen und nach der Auspflanzung sowie unter verschiedenen Umweltbedingungen nachverfolgen.

Bei der Auspflanzung sollten die Praktizierenden in der Gärtnerei aufgezogene Korallen unter ähnlichen geographischen und Umweltbedingungen auspflanzen, um eine maximale Überlebensfähigkeit und Fitness zu gewährleisten. Durch die Auspflanzung verschiedener Genotypen in unmittelbarer Nähe werden die Chancen für eine erfolgreiche sexuelle Fortpflanzung und die Ansiedlung von Larven erhöht, wodurch die standortweite genotypische Vielfalt erreicht werden kann.

(von Johnson et al. 2011)

(von Johnson et al. 2011)