Genetische overwegingen

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

Een belangrijk doel van bevolkingsverbetering is onder meer ervoor te zorgen dat het herstel van koraalpopulaties genetisch divers is. Het verkrijgen van genetische individuen en het volgen van de genotypes van koralen in kwekerijen en tijdens het uitplanten is belangrijk voor het succes op lange termijn van herstelinspanningen en het herstellen van de koraalpopulaties. Dit is vooral belangrijk voor koraalsoorten die in gevaar zijn of weinig in overvloed omdat ze waarschijnlijk al een genetische bottleneck hebben ondergaan, waarbij dramatische verliezen van koraalkolonies veel genetisch materiaal hebben verminderd ('oprichtereffecten' genoemd). Zo zijn er verschillende middelen ontwikkeld om beoefenaars van koraalrestauraties te helpen de genetische diversiteit in hun gekweekte en uitgeplante koralen te vergroten.

Definitieszie Coral Genetics Research and Restoration webinar voor verdere beschrijving

  • Genetische diversiteit - het aantal verschillende allelen binnen een populatie
  • allelen - alternatieve vormen van een gen die ontstaan ​​door mutatie en worden gevonden op dezelfde plaats op een chromosoom. Allelen worden beïnvloed door de immigratie van nieuw allelen van elders in de populatie en de mutatie van genen in nieuwe allelen
  • Genotypische diversiteit - het aantal klonen of genets binnen een populatie (aangezien koralen kunnen fragmenteren, kunnen individuele kolonies hetzelfde genotype hebben en genetisch identiek zijn)
  • Inteelt depressie - een vermindering van de conditie als gevolg van paring van familieleden; kan de vruchtbaarheid verlagen en de ziekte verhogen
  • Out breeding depressie - kan het gevolg zijn van paring tussen ver verwante individuen of paring tussen individuen die sterk zijn aangepast aan de lokale omstandigheden; minder fitheid veroorzaken dan de ouders, brengt genen samen die niet goed samenwerken omdat ze uit verschillende omgevingen komen
  • Oprichter effecten - verminderde genetische diversiteit wanneer een populatie afstamt van een klein aantal koloniserende voorouders

Genetische risico's verbonden aan restauratie

De genetische component van restauratie moet altijd in aanmerking worden genomen tijdens koraal-tuinieractiviteiten, omdat populatieverhogingsmethoden voordeel halen uit aseksuele fragmentatie, waardoor veel kolonies ontstaan ​​die genetisch identiek zijn (bijv. Klonen). Als er weinig genetische diversiteit beschikbaar is tijdens het spawnen voor seksuele reproductie, loopt de populatie risico op inteelt of andere genetische risico's die leiden tot een verminderde gezondheid en conditie van koralen. De kunstmatige toevoeging van geselecteerde genotypen kan ook de algehele genetische diversiteit van de wilde populatie die wordt hersteld verminderen.

Koraalkwekerijen kunnen ook een risico vormen voor genetische diversiteit door koralen bloot te stellen aan een nieuwe of gecontroleerde omgeving met omstandigheden die mogelijk niet optimaal zijn voor alle genotypen die in de kwekerij worden gehouden. Deze aandoeningen kunnen dus kunstmatig selecteren op bepaalde genetische kenmerken, resulterend in het overmatig gebruik van een subset van genotypen die het goed doen in kinderdagverblijven.

De genetica integreren in restauratie

Koraal tuinierbeoefenaars moeten ernaar streven zoveel mogelijk genotypen te kweken en uit te planten. Bij het verzamelen van koralen moeten exploitanten van kleuterscholen ernaar streven fragmenten te verzamelen van zoveel mogelijk fysiek gescheiden rifgebieden om de kans te vergroten dat unieke unieke genotypen worden verkregen voor propagatie-inspanningen. Er zijn ook een aantal genetische methoden om beoefenaars te helpen bepalen of de koralen in hun kwekerijen verschillende genotypen zijn, en ook genetische diversiteit, genetische populatiestructuur, inteelt, afstamming en oprichtereffecten meten. Deze omvatten microsatellietmarkers en single nucleotide polymorfismen (SNP's).

  • Microsatellietmarkers - analyseert het aantal herhaalde basenparen in een allel
    • Gebruikt PCR-amplificatie
    • Voordelen: flexibel in het aantal monsters dat u kunt uitvoeren, databestanden zijn klein en genetische analyse is eenvoudig
    • Veel microsatellietmarkers zijn al ontwikkeld voor Caribische koralen en Symbiodinium
  • Single nucleotide polymorphisms (SNPs) - analyseert een verandering van een enkel basenpaar in een genoomsequentie
    • Gebruikt RAD-tag-sequencing
    • Nadelen: databestanden zijn groot en analyse vereist programmeerkennis, bioinformatica is een uitdaging en vereist enige expertise

Als er weinig kolonies beschikbaar zijn om uw kwekerij te bevolken, wordt niet gesuggereerd om genetisch verarmde koraalfragmenten te gebruiken, wat kan leiden tot een verdere verminderde genetische diversiteit vanwege de hoge selectiviteit in kwekerijen. In plaats van het verplaatsen van koraalkolonies van andere koraalrifsites, wordt geadviseerd dat beoefenaars koraal gameten verplaatsen over grote afstanden, en het proces ondergaan van het grootbrengen van koralen uit het larvale stadium omdat ze waarschijnlijk een beter overlevingsvermogen zullen hebben. Nogmaals, voor gameten die worden verzameld, is het kweken van verschillende genotypen belangrijk voor herstel om inteeltdepressie en depressie bij de voortplanting te verminderen.

Beoefenaars moeten doorgaan met het verspreiden van een reeks van koraalgenotypen, ongeacht of een genotype hoge of lage productiviteit vertoont in kinderdagverblijven. Bijvoorbeeld, de prestaties van een koraal genotype in een kwekerij voorspellen niet altijd de prestaties wanneer ze worden geïmplanteerd, en genotypes kunnen sterk verschillende groeisnelheden hebben, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden. ref Vanwege natuurlijke ecologische afwegingen bij het gebruik van hulpbronnen, kunnen langzamere genotypen resistenter zijn tegen verstoringen zoals warme temperaturen. Beoefenaars mogen daarom geen genotypen negeren die onder andere genotypes of algemene programmabenchmarks voor overleving en groei liggen. Om te bepalen hoe verschillende genotypen eerlijk zijn in verschillende omstandigheden, wordt geadviseerd beoefenaars alle genotypen bij te houden in kinderdagverblijven en na uitplanten, evenals tijdens verschillende omgevingsomstandigheden.

Bij outplanting moeten beoefenaars koralen in de kwekerij kweken in vergelijkbare geografische en ecologische omstandigheden om maximale overlevingskansen en fitheid te garanderen. Door een aantal verschillende genotypen in de nabije omgeving te planten, vergroot u de kansen op succesvolle geslachtsreproductie en larvale kolonisatie die de genotypische diversiteit in de hele site zullen helpen bereiken.

(van Johnson et al. 2011)

(van Johnson et al. 2011)