前沿产经网 深度研究产业经济

首页 /  综合视点

珊瑚低温保存繁殖是生存的关键

从佛罗里达和波多黎各的珊瑚中采集的速冻精子被用于数百英里外的库拉索岛的珊瑚卵受精。从这种跨加勒比耦合中培育的幼年珊瑚证明了珊瑚群落的生殖兼容性,否则它们之间的距离太远,无法在野外繁衍后代,它们代表了有史以来用低温保存材料培育的最大野生动物种群。

一个由国际研究团队,包括Mary Hagedorn在哈佛大学海洋与地球科学与技术学院(HESWI)的研究小组发表的论文,在《美国*家科学院学报》上发表了这篇论文。

这项技术可以作为一种保护工具,将基因变异引入濒危珊瑚,并有可能加速它们对气候变化的适应。

“大多数珊瑚每年只进行一次有性繁殖,卵和精子只能在短时间内存活,”史密森保护生物研究所和乌尔玛诺亚夏威夷海洋生物研究所的研究生物学家哈格多恩说。她是这项研究的主要作者,并且已经在她位于UH的实验室中开发了冷冻保存珊瑚精子的技术。“超低温保存使我们能够在数百英里之外繁殖具有亲子关系的珊瑚。”

辅助基因流

“珊瑚礁是珊瑚礁生态系统的重要基础物种,”宾夕法尼亚州立大学生物学教授Iliana Baums和研究团队的领导人之一说。“珊瑚礁为惊人的物种多样性提供了栖息地,保护了海岸线,对渔业具有重要的经济意义,但由于海水变暖,许多地方珊瑚礁正在遭受苦难。如果不加以干预,我们将继续因气候变化而失去珊瑚,并可能带来灾难性后果。”

遗传多样性是物种适应的燃料。遗传多样性的主要来源之一是有性生殖。当精子使卵子受精时,就会产生新的基因组合。然而,加勒比海珊瑚在野外的有性繁殖现在已经非常罕见了。更糟糕的是,由于珊瑚是固着生物(固定在一个地方),它们通过基因流获得新的遗传多样性的能力有限。基因流是一种进化力量,当遥远的群体聚集在一起时,会增加遗传多样性,每一个群体都带来自己独特的基因版本。

鲍姆斯说:“为了增加珊瑚的遗传多样性,我们可以利用‘辅助基因流’,将野外相距遥远的珊瑚聚集在一起,但这在后勤上是非常困难的。”

低温保存

大多数珊瑚通过将成捆的卵和精子传播到海水中繁殖,这是一次与满月同步的壮观产卵活动。研究人员从佛罗里达和波多黎各的珊瑚中收集了这些包裹,分离了卵和精子,然后用液氮冷冻技术快速冷冻精子细胞。

鲍姆斯说:“因为这些珊瑚每年只产一次卵和精子,所以在佛罗里达和波多黎各收集的冷冻精子需要提前冷冻保存并保存一年以上,直到可以用于库拉索岛的产卵活动。”

一些精子在美国农业部*家动物种质资源计划的基因库中被冷冻长达10年。冷冻的精子被运送到库拉索岛,在那里解冻,并用于为当地收集的新鲜卵子受精。受精卵发育成幼虫,然后被运送到莫特海洋实验室和佛罗里达州的佛罗里达水族馆,在那里它们可以发育成成虫。

保护的工具

“总的来说,42%的加勒比珊瑚后代存活至少六个月,这是濒临*绝物种的最高存活率,”Cura淡水损坏的Calababi基金会海洋生物学家Kristen Marhaver和该研究的共同作者说。“如果没有加入我们合作的水族养殖者的技能和辛勤工作,这是不可能的。”

鲍姆斯说:“我们利用实验室开发的基因分型‘芯片’确认了珊瑚的跨加勒比亲缘关系。”“这些结果表明,通过将遗传多样性引入这种极度濒危的海洋物种,辅助基因流动可能是一种有价值的保护工具。”