遺伝的考察

セントクロア島、ケーンベイのサンゴ礁。 写真©Kemit  - アモンルイス/ TNC

個体数増加の取り組みの主な目標には、サンゴの個体数の回復が遺伝的に多様であることを保証することが含まれます。 遺伝的に異なる個体を取得し、苗床や植栽中にサンゴの遺伝子型を追跡することは、回復努力と回復中のサンゴ個体群の長期的な成功にとって重要です。 これは、絶滅危惧種や希少種のサンゴ種にとって特に重要です。なぜなら、それらはすでに遺伝的多様性を減らしており、有性生殖に成功していない可能性があり、新しい遺伝的組み合わせが自然に発生する可能性を排除するからです。

重要な用語は、参照として以下に定義されています。

定義 - 見る サンゴ遺伝学研究と修復ウェビナー さらなる説明

  • 対立遺伝子–突然変異によって生じ、染色体上の同じ位置に見られる遺伝子の代替形態。 対立遺伝子は、別の集団からの移民を介して到着することもできます。
  • ジェネット–有性生殖によって形成され、遺伝的に異なるコロニー。 別個のサンゴコロニーは単一のジェネットを表しますが(ほとんどの場合)、無性生殖が発生した場合、複数のコロニーが同じジェネットに属する可能性があります。その場合、それらはラメットと呼ばれます。
  • ラメット–遺伝的に同一の無性生殖によって形成されたコロニー。
  • 遺伝的多様性–ランダムにサンプリングされたXNUMXつの対立遺伝子が異なる確率。 これは、集団内のジェネット間の遺伝的非類似性の程度を反映しています。
  • 遺伝子型の多様性–集団内のジェネットの割合。 サンゴは無性生殖を行う可能性があるため、複数のコロニー(またはラメット)が同じ遺伝子に属する可能性があり、したがって遺伝子型の多様性はコロニー数よりも少なくなる可能性があります)

回復に関連した遺伝的リスク

サンゴ園芸法を使用して復元を行う場合、復元されるサンゴ個体群の遺伝的および遺伝子型の多様性を常に考慮に入れる必要があります。 これらの方法は、無性生殖の断片化を利用して、遺伝的に同一のコロニー(つまり、同じジェネットに属するラメット)を作成します。 有性生殖のための産卵中に外植地で遺伝子型の多様性が低い場合、遺伝子型の多様性が低いと受精の成功率が低下する可能性があるため、個体群は危険にさらされます。

遺伝学を修復に取り入れる

これらのリスクを最小限に抑えるために、サンゴ園芸の施術者は、できるだけ多くのジェネットを培養して植え替えることを目指す必要があります。 次のタブには、サンゴの回復のためのコーラルガーデニング方法のさまざまな側面に遺伝情報を組み込む方法に関する情報が含まれています。

  • 理想的には予測される将来の状態を模倣する領域を含む、さまざまな環境条件のサンゴ礁領域から、サンゴ礁ごとに3〜6個のサンゴジェネットを収集します
  • 局所適応対立遺伝子(サンゴに現在の環境で繁殖する能力を与えた対立遺伝子)の大部分(> 50%)を捕獲するには、特定の場所またはサンゴ礁の少なくとも3つのジェネットから収集します。 90%をキャプチャするには、10個のジェネットから収集します(Baums et al.2019)。
  • ドナーコロニー(サンゴの断片が収集される)は5m以上離れており、可能であれば分子遺伝学的手法を使用して遺伝子型を決定する必要があります。
  • サンゴは、この方法論を使用して、地域の環境条件が異なるさまざまなサンゴ礁の生息地から収集する必要があります。各苗床では、種ごとに最低20〜25ジェネットが生産されます。
サンゴの破片が苗床をブロックする

ブロック苗床構造で成長している同じジェネットのラメット(サンゴの断片)。 出典:サンゴ礁修復財団。 写真©ティムカルバー

  • サンゴは、その遺伝子または系統に基づいて、時間をかけて追跡する必要があります。 これは、苗床構造ごとにXNUMXつのジェネットを指定するか、ジェネット付きのタグまたはプラグ/パックを使用することで実行できます。「未知の遺伝子型」のスペースは、壊れたり外れたりして遺伝子が不明なコロニー用に指定する必要があります。 それらのコロニーは、遺伝子が不明であるという理解があれば、まだ移植することができます。 分子遺伝学的データが利用できない場合は、ドナーコロニーに対応する一意のIDで系統を示すことができます。
  • どの苗床サンゴが繁殖し続けるかを導くのに役立つ表現型の特徴には、部分的な死亡率の低いバックグラウンドレベル(組織喪失の量)、急速な創傷治癒(断片化から治癒する日数)、高い骨格成長率(浮力または「クラウン領域」 」)、漂白および感染症の抵抗性または回復力(漂白/感染症がない、病気の進行速度が遅い、および/または回復が速い)、および有性生殖の出力が高い(産卵および精子の運動性)(Baums et al.2019)。
  • 苗床で体力が低いジェネットは、同じサンゴ礁の他のジェネットに置き換えることができます(Baums et al.2019)。 これらのコロニーを保育園から除外することは、さまざまな生息地からの表現が維持されている限り、遺伝的多様性の表現に影響を与える可能性は低いです。 交換が予定されているジェネットの生存者は、直接移植することができます(以下を参照)。
  • 各移植サイトの苗床からすべてのジェネットの比例代表を移植します(Baums et al.2019)
  • 有性生殖が成功する可能性を高めるために、4〜6種類のジェネットを近接して移植すると、自立した個体群を確立するのに役立ちます。
  • いくつかのジェネットは、苗床には不適応であるが、サンゴ礁にはよく適応している可能性があります。 そのような場合、開業医は、苗床段階を排除し、親コロニーからサンゴ礁に直接移植することを検討できます。 ジェネットは、移植現場でのモニタリングにより、移植後に高性能であることが示された場合、パフォーマンスが低下しているにもかかわらず、苗床で維持することもできます(O'Donnell et al.2018)。

遺伝的ツール

苗床のサンゴが異なる遺伝子に属しているかどうかを判断し、遺伝的多様性と遺伝的集団構造を測定するための分子遺伝学的手法がいくつか存在します(Baums et al.2019)。 一般的に使用されるXNUMXつのアプローチは次のとおりです。

  • マイクロサテライトマーカー–対立遺伝子のモチーフ(反復塩基対)の数を分析します
    • カリブ海のサンゴとSymbiodiniaceaeのために、多くのマイクロサテライトマーカーがすでに開発されています(Baums et al.2019)
    • 利点:実行できるサンプル数に柔軟性があります。 データファイルは小さいです。 遺伝子解析は簡単です
    • 欠点:多くの遺伝子座を分析するために労働集約的であり、対立遺伝子のスコアリングを自動化することは困難であり、結果を研究所間で簡単に比較することはできません
  • 一塩基多型(SNP)-ゲノム配列の単一塩基対の違いを分析します
    • 利点:自動化とアウトソーシングが容易で、一度により多くの遺伝子座をアッセイして、ゲノム全体の情報を提供できます。 メソッドはラボ間でより再現性があります。 シーケンシングベースの方法は、プラットフォームの開発を必要とせず、あらゆる種にすぐに適用できます。
    • 欠点:分析には、シーケンス出力から遺伝子型を導出するためのバイオインフォマティクスの専門知識が必要です。
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