Consideraciones genéticas

Staghorn Corales en Cane Bay, St. Croix. Foto © Kemit-Amon Lewis / TNC

Uno de los principales objetivos de los esfuerzos de mejora de la población incluye garantizar que las poblaciones de coral en recuperación sean genéticamente diversas. La obtención de individuos genéticamente distintos y el seguimiento de los genotipos de los corales en los viveros y durante el trasplante es importante para el éxito a largo plazo de los esfuerzos de restauración y la restauración de las poblaciones de corales. Esto es especialmente importante para las especies de coral que están en peligro de extinción o son raras, porque es probable que ya tengan una diversidad genética reducida y es posible que no se reproduzcan sexualmente con éxito, eliminando las posibilidades de que surjan nuevas combinaciones genéticas de forma natural.

Los términos clave se definen a continuación como referencia:

Definiciones , ver el Seminario web de Investigación y Restauración de Genética Coral para una descripción más detallada

  • Alelo: forma alternativa de un gen que surge por mutación y se encuentra en la misma posición en un cromosoma. Los alelos también pueden llegar por inmigración de otra población.
  • Genets: colonias formadas por reproducción sexual que son genéticamente distintas. Una colonia de coral distinta representa una sola gineta (en la mayoría de los casos), pero si se produce una reproducción asexual, varias colonias pueden pertenecer a la misma gineta, en cuyo caso se denominan ramets.
  • Ramets: colonias formadas por reproducción asexual que son genéticamente idénticas.
  • Diversidad genética: la probabilidad de que dos alelos muestreados al azar sean diferentes. Esto refleja el grado de disimilitud genética entre las ginetas en una población.
  • Diversidad genotípica: la proporción de ginetas dentro de una población. Debido a que los corales pueden reproducirse asexualmente, varias colonias (o ramets) pueden pertenecer a la misma gineta y, por lo tanto, la diversidad genotípica puede ser menor que el número de colonias)

Riesgos genéticos asociados con la restauración

La diversidad genética y genotípica de las poblaciones de coral que se están restaurando siempre debe tenerse en cuenta al realizar la restauración utilizando métodos de cultivo de coral. Estos métodos aprovechan la fragmentación asexual, creando colonias que son genéticamente idénticas (es decir, ramets que pertenecen a la misma gineta). Si la diversidad genotípica es baja en los sitios de trasplante durante el desove para la reproducción sexual, la población está en riesgo, ya que una diversidad genotípica baja puede reducir el éxito de la fertilización.

Incorporación de la genética en la restauración

Para minimizar estos riesgos, los profesionales de la jardinería de corales deben apuntar a cultivar y trasplantar tantas jinetas como sea posible. Las siguientes pestañas incluyen información sobre cómo incorporar información genética en varios aspectos de los métodos de cultivo de corales para la restauración de corales.

  • Recolecte 3-6 ginetas de coral por arrecife de áreas de arrecifes con diferentes condiciones ambientales, idealmente incluyendo áreas que imiten las condiciones futuras proyectadas
  • Para capturar la mayoría (> 50%) de los alelos adaptables localmente (alelos que le han dado a un coral su capacidad de prosperar en su entorno actual), recolecte de al menos 3 ginetas en un sitio o arrecife determinado; para capturar el 90%, recolecte de 10 ginetas (Baums et al.2019).
  • Las colonias de donantes (de las cuales se recolectan los fragmentos de coral) deben estar separadas por más de 5 m y, si es posible, genotipadas utilizando métodos de genética molecular.
  • Los corales deben recolectarse utilizando esta metodología de una variedad de hábitats de arrecifes con diferentes condiciones ambientales locales, para un mínimo de 20-25 ginetas por especie en producción en cada vivero.
vivero de bloques de fragmentos de coral

Ramets (fragmentos de coral) de la misma jineta que crecen en una estructura de vivero de bloques. Fuente: Coral Restoration Foundation. Foto © Tim Calver

  • Los corales deben rastrearse a lo largo del tiempo según su gineta o linaje. Esto se puede hacer designando una gineta por estructura de vivero o usando etiquetas o tapones / discos con gineta. Se debe designar un espacio para “genotipos desconocidos” para las colonias que se rompen o se desprenden y su gineta es desconocida. Esas colonias aún se pueden trasplantar con el conocimiento de que se desconoce la gineta. Si no se dispone de datos genéticos moleculares, el linaje se puede indicar con una identificación única correspondiente a la colonia donante.
  • Los rasgos fenotípicos que pueden ayudar a guiar qué corales de vivero continuar propagándose incluyen: bajos niveles de fondo de mortalidad parcial (cantidad de pérdida de tejido), curación rápida de heridas (días para curar la fragmentación), alta tasa de crecimiento esquelético (peso flotante o "área de la corona"). ”), Blanqueamiento y resistencia a enfermedades infecciosas o resiliencia (sin blanqueamiento / enfermedad infecciosa, tasa de progresión lenta de la enfermedad y / o recuperación rápida) y alta producción reproductiva sexual (desove y motilidad de los espermatozoides) (Baums et al. 2019).
  • Las ginetas que muestran una mala aptitud en el vivero pueden ser reemplazadas por otras del mismo arrecife (Baums et al. 2019). Es poco probable que la exclusión de estas colonias del vivero afecte la representación de la diversidad genética siempre que se mantenga la representación de una variedad de hábitats. Los supervivientes de ginetas que se espera sean reemplazados aún pueden ser trasplantados directamente (ver más abajo).
  • Trasplante una representación proporcional de todas las ginetas de los viveros en cada sitio de trasplante (Baums et al.2019)
  • Trasplantar de 4 a 6 ginetas diferentes en las proximidades para aumentar las posibilidades de una reproducción sexual exitosa ayudará a establecer una población autosuficiente.
  • Es posible que algunas ginetas estén mal adaptadas al vivero pero bien adaptadas al arrecife; en esos casos, un practicante podría considerar eliminar la etapa de vivero y trasplantar directamente de la colonia madre al arrecife. Una jineta también podría mantenerse en el vivero a pesar de su bajo rendimiento si el monitoreo en los sitios de trasplante indica que tiene un alto rendimiento una vez trasplantado (O'Donnell et al. 2018).

Herramientas genéticas

Existen varios métodos genéticos moleculares para determinar si los corales en viveros pertenecen a diferentes ginetas, así como para medir la diversidad genética y la estructura genética de la población (Baums et al. 2019). Dos enfoques de uso común incluyen:

  • Marcadores de microsatélites: analiza el número de motivos (pares de bases repetidos) en un alelo
    • Ya se han desarrollado muchos marcadores de microsatélites para los corales del Caribe y Symbiodiniaceae (Baums et al.2019)
    • Beneficios: flexible en el número de muestras que se pueden ejecutar; los archivos de datos son pequeños; el análisis genético es sencillo
    • Inconvenientes: es muy laborioso analizar muchos loci, la puntuación de los alelos es difícil de automatizar, los resultados no se pueden comparar fácilmente entre laboratorios
  • Polimorfismos de un solo nucleótido (SNP): analiza las diferencias de un solo par de bases en una secuencia del genoma
    • Beneficios: más fácil de automatizar y subcontratar, se pueden analizar más loci a la vez para proporcionar información de todo el genoma; los métodos son más reproducibles entre laboratorios; Los métodos basados ​​en secuenciación no requieren el desarrollo de una plataforma y pueden aplicarse inmediatamente a cualquier especie.
    • Inconvenientes: el análisis requiere experiencia en bioinformática para derivar genotipos a partir de la secuenciación.
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