研究人员为水族馆饲养的珊瑚制作了首个家谱

在公共水族馆繁殖的珊瑚提供了新的研究机会和健康的种群，可以移植到野外，这是珊瑚礁生态系统繁荣未来的重要组成部分，珊瑚礁生态系统支持着地球海洋中约25%的所有生命。但这些努力的长期成功部分取决于维持水族馆培育的珊瑚的遗传多样性，从而增强对海洋变暖和酸化等威胁的抵御能力。

在今天发表在《海洋科学前沿》杂志上的一项研究中，斯坦哈特水族馆生物学家和来自加州科学院珊瑚产卵实验室的研究人员组成的多元化团队制作了水族馆中繁殖的珊瑚的第一个谱系或“家谱”提供一份最佳实践清单，以维持水族馆养殖珊瑚的遗传多样性。

“遗传多样性使物种能够适应气候变化带来的无数威胁，”学院馆长丽贝卡奥尔布赖特博士说，她创立了珊瑚产卵实验室，这是地球上为数不多的能够成功繁殖的设施之一珊瑚。奥尔布赖特的工作是学院“珊瑚礁希望”倡议的一个组成部分，该倡议旨在阻止这一代珊瑚礁的衰退。

“对于像我们珊瑚产卵实验室这样的设施，确保每一代珊瑚都是多样化的，这使我们能够进行更强大的实验，这是更好地了解珊瑚如何在我们不断变化的星球上茁壮成长的关键因素。对于进行外植的组织，增加遗传多样性转化为在野外生存的更大机会。”

在这项研究中，研究人员对2019年和2020年在珊瑚产卵实验室产卵的两代风信子珊瑚的父母和后代进行了基因分析。根据珊瑚DNA之间的相似性，研究人员能够确定个人之间的关系，例如父母关系或兄弟姐妹关系。

“珊瑚是散布式产卵器，这意味着多个群体同时将它们的精子和卵子释放到水中，并且没有办法立即分辨出哪个珊瑚为哪个后代提供了父母，”学院珊瑚研究员兼研究作者EloraLópez-Nandam博士说。

“令人惊讶的是，我们发现在2019年产卵的4个蜂群中，只有2个生育了23个存活到2岁生日的后代中的22个。这引发了许多新问题，让我们探索这两个父母如何如此成功，答案可以帮助我们更好地更广泛地了解珊瑚繁殖。”

“虽然成功的珊瑚产卵事件证明了我们能够多么接近地模拟自然海洋条件，但水族馆环境中不可避免地存在环境压力，这将不同于野外环境，并且可能会选择每一代珊瑚的某些特征，”洛佩兹-南达姆说。

因此，除了相关性之外，研究人员还筛选了所有4.5亿个DNA碱基对——如果一个生物体的基因组是一本书，那么碱基对就是单个字母——来自每个取样的珊瑚，以发现连续世代之间的遗传差异。

在学院的珊瑚产卵活动中收集配子。图片来源：GayleLaird/加州科学院

特别是，研究人员在4.5亿个字母的长代码中发现了887个点，与在野外出生的珊瑚相比，这些点在水族馆繁殖的珊瑚中似乎有所不同。

“我们发现的许多差异都存在于与光合藻类共生相关的基因通路中，这是许多珊瑚获得大部分能量的方式，”López-Nandam说。

“我们希望在珊瑚产卵实验室进行未来的研究，以确定水族馆环境究竟是什么导致了这些差异，以及这些遗传变异如何影响水族馆繁殖珊瑚的整体健康或健康。”

就像养育一个孩子需要一个村庄一样，研究作者指出，为这样的研究饲养珊瑚需要一个独特的专家骨干：从蒸粗麦粉大小的配子束到阿司匹林大小的息肉，再到葡萄柚大小的产卵成虫。

“水族馆生物学家和科学研究人员之间的这种合作很少见，”Steinhart水族馆生物学家和研究作者LisaLarkin说。

“世界上很少有地方可以让所有这些专家都住在同一栋楼里，为共同的目标共同努力。该学院的独特之处在于我们可以推动这种研究向前发展，同时也对珊瑚产生重大影响保护。”

Larkin和她在Steinhart水族馆的同事花费数月时间监测水质并跟踪珊瑚的发育情况，以确保它们足够健康，可以每年产卵。

“珊瑚可能非常挑剔。它们需要大量的能量来繁殖，如果它们受到压力，它们就会把能量转移到其他地方，”拉金说。“需要数月的细致关注才能让它们达到准备好并能够产卵的程度。

但是，Larkin补充说，最终结果证明了努力是值得的。“你照顾珊瑚一整年，当它们终于产卵时，你知道你做得很好。而且由于每次产卵都会带来新的研究机会，例如适用于珊瑚保护的研究，回报很好值得。”

更多信息：EloraH.López-Nandam等，水族馆繁殖的