Considérations génétiques

Coraux Staghorn dans la baie de Cane, St. Croix. Photo © Kemit-Amon Lewis / TNC

L'un des principaux objectifs des efforts d'amélioration de la population consiste à s'assurer que les populations de corail en rétablissement sont génétiquement diverses. L'obtention d'individus génétiquement distincts et le suivi des génotypes de coraux dans les pépinières et pendant la plantation sont importants pour le succès à long terme des efforts de restauration et des populations de coraux en cours de restauration. Ceci est particulièrement important pour les espèces de corail qui sont en danger ou rares, car elles ont probablement déjà une diversité génétique réduite et peuvent ne pas se reproduire sexuellement avec succès, éliminant ainsi les chances de nouvelles combinaisons génétiques apparaissant naturellement.

Les termes clés sont définis ci-dessous à titre de référence:

Définitions - voir l' Webinaire sur la recherche et la restauration de la génétique du corail pour plus de description

  • Allèle - forme alternative d'un gène qui survient par mutation et se trouve à la même position sur un chromosome. Les allèles peuvent également arriver via l'immigration d'une autre population.
  • Genets - colonies formées par reproduction sexuée qui sont génétiquement distinctes. Une colonie de corail distincte représente une seule genette (dans la majorité des cas), mais en cas de reproduction asexuée, plusieurs colonies peuvent appartenir à la même genette, auquel cas elles sont appelées ramets.
  • Ramets - colonies formées par reproduction asexuée génétiquement identiques.
  • Diversité génétique - la probabilité que deux allèles échantillonnés au hasard soient différents. Cela reflète l'étendue de la dissemblance génétique entre les génets d'une population.
  • Diversité génotypique - la proportion de genettes au sein d'une population. Parce que les coraux peuvent se reproduire de manière asexuée, plusieurs colonies (ou ramets) peuvent appartenir à la même genette et donc la diversité génotypique peut être inférieure au nombre de colonies)

Risques génétiques associés à la restauration

La diversité génétique et génotypique des populations coralliennes en cours de restauration doit toujours être prise en compte lors de la restauration à l'aide de méthodes de jardinage corallien. Ces méthodes tirent parti de la fragmentation asexuée, créant des colonies génétiquement identiques (c'est-à-dire des ramets appartenant au même gène). Si la diversité génotypique est faible dans les sites externes pendant le frai pour la reproduction sexuée, la population est à risque car une faible diversité génotypique peut entraîner une réduction du succès de la fécondation.

Incorporer la génétique à la restauration

Pour minimiser ces risques, les praticiens du jardinage de corail devraient viser à cultiver et à implanter autant de genettes que possible. Les onglets suivants contiennent des informations sur la manière d'incorporer des informations génétiques dans divers aspects des méthodes de jardinage corallien pour la restauration des coraux.

  • Collectez 3 à 6 genettes de corail par récif dans des zones récifales avec des conditions environnementales différentes, y compris idéalement des zones qui imitent les conditions futures prévues
  • Pour capturer la majorité (> 50%) des allèles localement adaptatifs (allèles qui ont donné à un corail sa capacité à prospérer dans son environnement actuel), collecter au moins des genettes d'un site ou récif donné; afin d'en capturer 90%, collectez sur 10 genettes (Baums et al.2019).
  • Les colonies de donneurs (à partir desquelles les fragments de corail sont collectés) doivent être espacées de plus de 5 m et génotypées si possible à l'aide de méthodes de génétique moléculaire.
  • Les coraux doivent être collectés en utilisant cette méthodologie à partir d'une gamme d'habitats récifaux avec des conditions environnementales locales différentes, pour un minimum de 20 à 25 genettes par espèce en production dans chaque pépinière.
pépinière de blocs de fragments de corail

Ramets (fragments de corail) de la même genette poussant sur une structure de pépinière en blocs. Source: Fondation Coral Restoration. Photo © Tim Calver

  • Les coraux doivent être suivis au fil du temps en fonction de leur genet ou de leur lignée. Cela peut être fait en désignant une genette par structure de pépinière ou en utilisant des étiquettes ou des bouchons / rondelles avec genette. Un espace pour les «génotypes inconnus» devrait être désigné pour les colonies qui se cassent ou se délogent et leur genette est inconnue. Ces colonies peuvent encore être implantées avec la compréhension que la genette est inconnue. Si aucune donnée génétique moléculaire n'est disponible, la lignée peut être indiquée avec un identifiant unique correspondant à la colonie donneuse.
  • Les traits phénotypiques qui peuvent aider à déterminer quels coraux de pépinière continuer à se propager comprennent: de faibles niveaux de fond de mortalité partielle (quantité de perte de tissu), une cicatrisation rapide (jours pour guérir de la fragmentation), un taux de croissance squelettique élevé (poids flottant ou «zone de la couronne ”), Résistance au blanchiment et aux maladies infectieuses ou résilience (pas de blanchiment / maladie infectieuse, taux de progression lente de la maladie et / ou récupération rapide), et rendement reproductif sexuel élevé (frai et motilité des spermatozoïdes) (Baums et al. 2019).
  • Les genets qui présentent une mauvaise forme physique dans la nurserie peuvent être remplacés par d'autres du même récif (Baums et al.2019). Il est peu probable que l'exclusion de ces colonies de la pépinière affecte la représentation de la diversité génétique tant que la représentation d'une variété d'habitats est maintenue. Les survivants de genettes dont le remplacement est prévu peuvent toujours être implantés directement (voir ci-dessous).
  • Outplant une représentation proportionnelle de toutes les genettes des stocks de pépinière dans chaque site externe (Baums et al.2019)
  • La plantation de 4 à 6 genettes différentes à proximité pour augmenter les chances de réussite de la reproduction sexuée aidera à établir une population autosuffisante.
  • Il est possible que certaines genettes soient mal adaptées à la nurserie mais bien adaptées au récif; dans ces cas, un praticien pourrait envisager d'éliminer le stade de la nurserie et de repiquer directement de la colonie mère au récif. Une genette pourrait également être maintenue dans la pépinière malgré des performances médiocres si la surveillance sur les sites externes indique qu'elle est très performante une fois implantée (O'Donnell et al.2018).

Outils génétiques

Il existe un certain nombre de méthodes de génétique moléculaire pour déterminer si les coraux des pépinières appartiennent à des génètes différentes, ainsi que pour mesurer la diversité génétique et la structure génétique de la population (Baums et al.2019). Deux approches couramment utilisées comprennent:

  • Marqueurs microsatellites - analyse le nombre de motifs (paires de bases répétées) dans un allèle
    • De nombreux marqueurs microsatellites ont déjà été développés pour les coraux des Caraïbes et les Symbiodiniaceae (Baums et al.2019)
    • Avantages: flexible dans le nombre d'échantillons pouvant être analysés; les fichiers de données sont petits; l'analyse génétique est simple
    • Inconvénients: l'analyse de nombreux locus demande beaucoup de travail, la notation des allèles est difficile à automatiser, les résultats ne peuvent pas être facilement comparés entre les laboratoires
  • Polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) - analyse les différences de paires de bases uniques dans une séquence génomique
    • Avantages: plus faciles à automatiser et à sous-traiter, plus de locus peuvent être analysés à la fois pour donner des informations sur l'ensemble du génome; les méthodes sont plus reproductibles entre les laboratoires; Les méthodes basées sur le séquençage ne nécessitent pas de développement de plate-forme et peuvent être immédiatement appliquées à n'importe quelle espèce.
    • Inconvénients: l'analyse nécessite une expertise en bioinformatique pour dériver des génotypes à partir des résultats de séquençage.
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