ข้อพิจารณาทางพันธุกรรม

เป้าหมายหลักของความพยายามในการเพิ่มจำนวนประชากรรวมถึงการสร้างความมั่นใจว่าการฟื้นตัวของประชากรปะการังนั้นมีความหลากหลายทางพันธุกรรม การได้รับบุคคลที่แตกต่างกันทางพันธุกรรมและการติดตามจีโนไทป์ของปะการังในสถานรับเลี้ยงเด็กและในระหว่างการปลูกถ่ายเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จในระยะยาวของความพยายามในการฟื้นฟูและการฟื้นฟูประชากรปะการัง สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับปะการังที่ใกล้สูญพันธุ์หรือหายากเนื่องจากพวกมันมีแนวโน้มที่จะลดความหลากหลายทางพันธุกรรมลงแล้วและอาจไม่สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ทำให้ไม่มีโอกาสเกิดการผสมทางพันธุกรรมใหม่ตามธรรมชาติ

คำสำคัญถูกกำหนดไว้ด้านล่างเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง:

คำจำกัดความ - ดู การสัมมนาและสัมมนาการฟื้นฟูพันธุศาสตร์ปะการัง สำหรับคำอธิบายเพิ่มเติม

Allele - รูปแบบทางเลือกของยีนที่เกิดจากการกลายพันธุ์และพบในตำแหน่งเดียวกันบนโครโมโซม Alleles สามารถเดินทางมาถึงโดยการอพยพจากประชากรอื่น
พันธุกรรม - อาณานิคมที่เกิดจากการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศที่แตกต่างกันทางพันธุกรรม อาณานิคมของปะการังที่แตกต่างกันหมายถึงพันธุกรรมเดียว (ในกรณีส่วนใหญ่) แต่ถ้าเกิดการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศขึ้นหลายอาณานิคมอาจเป็นของพันธุกรรมเดียวกันซึ่งในกรณีนี้เรียกว่า ramets
Ramets - อาณานิคมที่เกิดจากการสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศที่เหมือนกันทางพันธุกรรม
ความหลากหลายทางพันธุกรรม - ความน่าจะเป็นที่อัลลีลสุ่มตัวอย่างสองอัลลีลต่างกัน สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นถึงขอบเขตของความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างพันธุกรรมในประชากร
ความหลากหลายทางพันธุกรรม - สัดส่วนของพันธุกรรมภายในประชากร เนื่องจากปะการังสามารถสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศได้หลายโคโลนี (หรือราเมต) สามารถอยู่ในพันธุกรรมเดียวกันได้ดังนั้นความหลากหลายทางพันธุกรรมจึงน้อยกว่าจำนวนอาณานิคม)

ความเสี่ยงทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการฟื้นฟู

ควรคำนึงถึงความหลากหลายทางพันธุกรรมและพันธุกรรมของประชากรปะการังที่ได้รับการฟื้นฟูเมื่อดำเนินการฟื้นฟูโดยใช้วิธีการทำสวนปะการัง วิธีการเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากการแยกส่วนของเพศสัมพันธ์โดยสร้างอาณานิคมที่มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนกัน (เช่นราเมตที่เป็นของพันธุกรรมเดียวกัน) หากความหลากหลายทางพันธุกรรมอยู่ในระดับต่ำในพื้นที่ปลูกถ่ายในระหว่างการวางไข่เพื่อสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศประชากรมีความเสี่ยงเนื่องจากความหลากหลายทางพันธุกรรมต่ำอาจทำให้ความสำเร็จในการปฏิสนธิลดลง

ผสมผสานพันธุศาสตร์เข้ากับการฟื้นฟู

เพื่อลดความเสี่ยงเหล่านี้ผู้ทำสวนปะการังควรตั้งเป้าหมายที่จะเพาะเลี้ยงและปลูกถ่ายพันธุกรรมให้ได้มากที่สุด แท็บต่อไปนี้รวมข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการรวมข้อมูลทางพันธุกรรมในแง่มุมต่างๆของวิธีการทำสวนปะการังเพื่อฟื้นฟูปะการัง

รวบรวม 3-6 พันธุกรรมของปะการังต่อแนวปะการังจากพื้นที่แนวปะการังที่มีสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันโดยรวมถึงพื้นที่ที่เลียนแบบเงื่อนไขในอนาคต
ในการจับอัลลีลที่ปรับตัวได้ในพื้นที่ส่วนใหญ่ (> 50%) (อัลลีลที่ทำให้ปะการังมีความสามารถในการเจริญเติบโตในสภาพแวดล้อมปัจจุบัน) ให้รวบรวมจากอย่างน้อย 3 ยีนในไซต์หรือแนวปะการัง เพื่อที่จะจับ 90% รวบรวมจาก 10 ยีน (Baums et al. 2019)
อาณานิคมของผู้บริจาค (ซึ่งเป็นที่เก็บเศษปะการัง) ควรห่างกันมากกว่า 5 เมตรและสร้างจีโนไทป์โดยใช้วิธีทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลถ้าเป็นไปได้
ควรรวบรวมปะการังโดยใช้วิธีการนี้จากแหล่งที่อยู่อาศัยของแนวปะการังที่มีสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นที่แตกต่างกันอย่างน้อย 20-25 ยีนต่อชนิดในการผลิตในสถานรับเลี้ยงเด็กแต่ละแห่ง

Ramets (เศษปะการัง) ของพันธุกรรมเดียวกันที่เติบโตบนโครงสร้างเรือนเพาะชำ ที่มา: มูลนิธิฟื้นฟูปะการัง ภาพถ่าย© Tim Calver

ควรติดตามปะการังเมื่อเวลาผ่านไปโดยพิจารณาจากพันธุกรรมหรือเชื้อสายของมัน ซึ่งสามารถทำได้โดยการกำหนดหนึ่งพันธุกรรมต่อโครงสร้างเรือนเพาะชำหรือใช้แท็กหรือปลั๊ก / ลูกเป็ดที่มีพันธุกรรม A ควรกำหนดช่องว่างสำหรับ "จีโนไทป์ที่ไม่รู้จัก" สำหรับโคโลนีที่แตกหรือหลุดออกไปและไม่ทราบพันธุกรรมของมัน อาณานิคมเหล่านั้นยังคงสามารถปลูกถ่ายได้ด้วยความเข้าใจว่าไม่ทราบพันธุกรรม หากไม่มีข้อมูลทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลสามารถระบุเชื้อสายได้ด้วยรหัสเฉพาะที่สอดคล้องกับอาณานิคมของผู้บริจาค
ลักษณะฟีโนไทป์ที่สามารถช่วยชี้แนะว่าปะการังอนุบาลใดที่จะแพร่พันธุ์ต่อไปได้ ได้แก่ ระดับพื้นหลังต่ำของการตายบางส่วน (จำนวนการสูญเสียเนื้อเยื่อ) การรักษาบาดแผลอย่างรวดเร็ว (วันที่จะหายจากการแตกตัว) อัตราการเติบโตของโครงกระดูกสูง (น้ำหนักลอยตัวหรือ "บริเวณมงกุฎ ”), ความต้านทานต่อการฟอกขาวและโรคติดเชื้อหรือความยืดหยุ่น (ไม่มีการฟอกขาว / โรคติดเชื้อ, อัตราการดำเนินของโรคที่ช้าและ / หรือการฟื้นตัวอย่างรวดเร็ว) และผลผลิตทางเพศที่สูง (การวางไข่และการเคลื่อนไหวของตัวอสุจิ) (Baums et al. 2019)
พันธุกรรมที่แสดงความฟิตไม่ดีในเรือนเพาะชำสามารถแทนที่ด้วยสิ่งอื่นจากแนวปะการังเดียวกันได้ (Baums et al. 2019) การแยกอาณานิคมเหล่านี้ออกจากเรือนเพาะชำไม่น่าจะส่งผลกระทบต่อการเป็นตัวแทนของความหลากหลายทางพันธุกรรมตราบเท่าที่ยังคงมีการแสดงจากแหล่งที่อยู่อาศัยที่หลากหลาย ผู้รอดชีวิตจากพันธุกรรมที่ถูกกำหนดให้ปลูกทดแทนยังสามารถปลูกถ่ายได้โดยตรง (ดูด้านล่าง)

ปลูกถ่ายการแสดงตามสัดส่วนของพันธุกรรมทั้งหมดจากต้นเพาะชำในพื้นที่ปลูกแต่ละแห่ง (Baums et al. 2019)
การปลูกถ่ายพันธุกรรมที่แตกต่างกัน 4-6 สายพันธุ์ในบริเวณใกล้เคียงกันเพื่อเพิ่มโอกาสในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศจะช่วยสร้างประชากรที่เลี้ยงตัวเองได้
เป็นไปได้ว่าพันธุกรรมบางชนิดอาจถูกดัดแปลงให้เข้ากับสถานรับเลี้ยงเด็ก แต่ปรับตัวเข้ากับแนวปะการังได้ดี ในกรณีดังกล่าวผู้ประกอบวิชาชีพอาจพิจารณากำจัดระยะอนุบาลและปลูกถ่ายโดยตรงจากอาณานิคมแม่ไปยังแนวปะการัง นอกจากนี้ยังสามารถดูแลพันธุกรรมในเรือนเพาะชำได้แม้จะมีประสิทธิภาพต่ำหากการตรวจสอบที่สถานที่ปลูกแสดงว่าเป็นผู้มีประสิทธิภาพสูงเมื่อปลูกถ่าย (O'Donnell et al.2018)

เครื่องมือทางพันธุกรรม

มีวิธีการทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลจำนวนหนึ่งเพื่อตรวจสอบว่าปะการังในสถานรับเลี้ยงเด็กเป็นของพันธุกรรมที่แตกต่างกันหรือไม่รวมทั้งวัดความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างประชากรทางพันธุกรรม (Baums et al. 2019) สองแนวทางที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ :

เครื่องหมายไมโครแซทเทลไลท์ - วิเคราะห์จำนวนของลวดลาย (คู่ฐานซ้ำ) ในอัลลีล
- เครื่องหมายไมโครแซทเทิลไลท์จำนวนมากได้รับการพัฒนาสำหรับปะการังแคริบเบียนและ Symbiodiniaceae (Baums et al. 2019)
- ประโยชน์ที่ได้รับ: มีความยืดหยุ่นในจำนวนตัวอย่างที่สามารถเรียกใช้ได้ ไฟล์ข้อมูลมีขนาดเล็ก การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมนั้นตรงไปตรงมา
- ข้อเสีย: ใช้แรงงานมากในการตรวจสอบตำแหน่งจำนวนมากการให้คะแนนอัลลีลทำได้ยากโดยอัตโนมัติไม่สามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ระหว่างห้องปฏิบัติการได้อย่างง่ายดาย
Single nucleotide polymorphisms (SNPs) - วิเคราะห์ความแตกต่างของคู่เบสเดี่ยวในลำดับจีโนม
- ประโยชน์ที่ได้รับ: ง่ายต่อการทำงานโดยอัตโนมัติและจากภายนอกสามารถตรวจสอบตำแหน่งได้มากขึ้นในแต่ละครั้งเพื่อให้ข้อมูลทั่วทั้งจีโนม วิธีการต่างๆสามารถทำซ้ำได้มากกว่าระหว่างห้องปฏิบัติการ วิธีการตามลำดับไม่จำเป็นต้องมีการพัฒนาแพลตฟอร์มและสามารถนำไปใช้กับสายพันธุ์ใด ๆ ได้ทันที
- ข้อเสีย: การวิเคราะห์ต้องใช้ความเชี่ยวชาญด้านชีวสารสนเทศเพื่อให้ได้จีโนไทป์จากผลลัพธ์การจัดลำดับ

แหล่งข้อมูล

เปิดขึ้นในหน้าต่างใหม่คณะทำงานพันธุศาสตร์ Consortium Restoration Consortium

เปิดขึ้นในหน้าต่างใหม่Baums และคณะ 2019: ข้อพิจารณาในการเพิ่มศักยภาพการปรับตัวของประชากรปะการังที่ได้รับการฟื้นฟูในมหาสมุทรแอตแลนติกตะวันตกเปิดไฟล์ PDF

เปิดขึ้นในหน้าต่างใหม่แผนการจัดการเพื่อการเพิ่มจำนวนประชากรในแถบแคริบเบียนคาริปราเปิดไฟล์ PDF

เปิดขึ้นในหน้าต่างใหม่คู่มือการฟื้นฟู Caribbean Acroporaเปิดไฟล์ PDF

เปิดขึ้นในหน้าต่างใหม่คู่มือการฟื้นฟูพันธุศาสตร์เพื่อการอนุรักษ์แนวปะการังเปิดไฟล์ PDF

การสัมมนาออนไลน์: การเพิ่มศักยภาพในการปรับตัวของประชากรปะการังที่ได้รับการฟื้นฟู

การสัมมนาออนไลน์: การวิจัยและการฟื้นฟูพันธุศาสตร์ปะการัง