Considerações genéticas

Corais de Staghorn em Cane Bay, St. Croix. Foto © Kemit-Amon Lewis / TNC

Um dos principais objetivos dos esforços de melhoria da população inclui assegurar que as populações de coral em recuperação sejam geneticamente diversas. Obter indivíduos genéticos e rastrear os genótipos de corais em viveiros e durante o plantio é importante para o sucesso a longo prazo dos esforços de restauração e a restauração das populações de corais. Isto é especialmente importante para as espécies de corais que estão ameaçadas ou com baixa abundância, pois elas provavelmente já sofreram um gargalo genético onde perdas dramáticas de colônias de corais reduziram muito material genético (chamado 'efeitos fundadores'). Assim, vários recursos foram desenvolvidos para ajudar os praticantes de restauração de corais a aumentar a diversidade genética em seus corais cultivados e implantados.

Definições - ver o Webinar de pesquisa e restauração de genética de corais para uma descrição mais detalhada

  • Diversidade genética - o número de alelos diferentes dentro de uma população
  • Alelos - formas alternativas de um gene que surgem por mutação e são encontradas no mesmo lugar em um cromossomo. Os alelos são influenciados pela imigração de novos alelos de outras partes da população e pela mutação de genes em novos alelos.
  • Diversidade genotípica - o número de clones ou genetos dentro de uma população (uma vez que os corais podem se fragmentar, as colônias individuais podem ter o mesmo genótipo e serem geneticamente idênticas)
  • Depressão por endogamia - uma redução na aptidão devido ao acasalamento de parentes; pode causar taxas de fertilidade para diminuir e aumenta na doença
  • Depressão de endogamia - pode resultar do acasalamento entre indivíduos distantemente relacionados ou acasalamento entre indivíduos que são fortemente adaptados às condições locais; causando menor aptidão do que os pais, une genes que não funcionam bem juntos porque são de diferentes ambientes
  • Efeitos fundador - redução da diversidade genética quando uma população é descendente de um pequeno número de ancestrais colonizadores

Riscos Genéticos Associados à Restauração

O componente genético da restauração deve sempre ser levado em consideração durante as atividades de jardinagem em corais, porque os métodos de melhoramento populacional se aproveitam da fragmentação assexuada, criando muitas colônias que são geneticamente idênticas (por exemplo, clones). Se houver pouca diversidade genética disponível durante a desova para reprodução sexual, a população corre o risco de endogamia ou outros riscos genéticos que levam à redução da saúde e da boa forma dos corais. A adição artificial de genótipos selecionados também pode diminuir a diversidade genética geral da população selvagem que está sendo restaurada.

Os viveiros de corais também podem representar um risco para a diversidade genética, expondo os corais a um ambiente novo ou controlado, com condições que podem não ser ideais para todos os genótipos mantidos no viveiro. Assim, essas condições podem selecionar artificialmente certas características genéticas, resultando no uso excessivo de um subconjunto de genótipos que se saem bem em viveiros.

Incorporando Genética na Restauração

Os praticantes de jardinagem coral devem procurar cultivar e plantar tantos genótipos quanto possível. Na coleta de corais, os operadores de berçários devem procurar coletar fragmentos de tantas áreas de recife separadas fisicamente quanto possível para aumentar a probabilidade de obter genótipos únicos para esforços de propagação. Vários métodos genéticos também existem para ajudar os profissionais a determinar se os corais em seus viveiros são genótipos diferentes, assim como medir a diversidade genética, a estrutura genética da população, a endogamia, a exogamia e os efeitos do fundador. Estes incluem marcadores microssatélites e polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs).

  • Marcadores de microssatélites - analisa o número de pares de bases repetidos em um alelo
    • Usa amplificação por PCR
    • Benefícios: flexível no número de amostras que você pode executar, arquivos de dados são pequenos e a análise genética é simples
    • Muitos marcadores microssatélites já foram desenvolvidos para corais caribenhos e Symbiodinium
  • Polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) - analisa uma única mudança de par de bases em uma sequência genômica
    • Usa o sequenciamento da tag RAD
    • Inconvenientes: os arquivos de dados são grandes e a análise exige conhecimento de programação, a bioinformática é desafiadora e requer algum conhecimento especializado

Se poucas colônias estiverem disponíveis para povoar seu viveiro, não é sugerido o uso de fragmentos de coral geneticamente depauperados, o que pode levar a uma redução da diversidade genética devido à alta seletividade em viveiros. Em vez de mover colônias de corais de outros locais de recifes de corais, é aconselhável que os praticantes movimentem gametas de coral por grandes distâncias e passem pelo processo de criação de corais a partir do estágio larval, já que provavelmente terão melhor sobrevivência. Mais uma vez, para os gametas que são coletados, a criação de genótipos diferentes é importante para a restauração para reduzir a depressão por endogamia e a depressão por endogamia.

Os praticantes devem continuar a propagação de uma variedade de genótipos de coral, independentemente de um genótipo apresentar alta ou baixa produtividade dentro de viveiros. Por exemplo, o desempenho de um genótipo de coral dentro de um viveiro nem sempre prevê seu desempenho quando implantado, e os genótipos podem ter taxas de crescimento amplamente diferentes, dependendo das condições ambientais. ref Devido a compensações ecológicas naturais no uso de recursos, os genótipos de crescimento mais lento podem ser mais resistentes a perturbações, como temperaturas altas. Assim, os profissionais não devem desconsiderar genótipos que se classifiquem abaixo de outros genótipos ou benchmarks gerais do programa de sobrevivência e crescimento. Para determinar como os diferentes genótipos são justos em diferentes condições, é aconselhável que os profissionais acompanhem todos os genótipos em viveiros e após o plantio, bem como durante diferentes condições ambientais.

Na plantação de plantas, os profissionais devem implantar os corais criados em berçário em condições geográficas e ambientais semelhantes para garantir a máxima sobrevivência e boa forma. A plantação de um número de genótipos diferentes em estreita proximidade aumentará as chances de sucesso na reprodução sexual e no estabelecimento de larvas que ajudarão a alcançar a diversidade genotípica em todo o local.

(de Johnson et al. 2011)

(de Johnson et al. 2011)