La tecnica di ripristino della "ghiaia verde" è ancora in fase pilota, con dati limitati sulla sopravvivenza all'espianto per altre specie28 e dati ancora pubblicati per Macrocystis pyrifera. Utilizzando la raccolta sul campo e la manutenzione in laboratorio delineata in questo protocollo, abbiamo testato il significato delle condizioni di allevamento specifiche del sito per due distinte popolazioni di alghe donatrici prima di un'ipotetica distribuzione di "ghiaia verde" (Figura 5). Il tessuto di alghe riproduttive è stato raccolto in California (USA) da popolazioni K1 più fredde (Santa Cruz 36.60167°N, 121.88508°W) e K4 più calde (San Diego, 32.85036°N, -117.27600°W) e allevato a due temperature: (1) 12 °C (la temperatura di coltura standard per l'acquacoltura di alghe marine e la SST invernale media per K1) e (2) 20 °C (la SST media estiva per K4, e un'ondata di caldo di 4 °C per il K1). Tutti i vetrini utilizzati per monitorare lo sviluppo dello stadio di vita delle alghe sono stati contrassegnati con una griglia standardizzata e le immagini ad alta risoluzione sono state catturate utilizzando questa griglia come riferimento per consentire l'osservazione di campi fissi nel tempo utilizzando un microscopio invertito e una fotocamera (N = 5 immagini per campione, 2,479 mm x 1,859 mm).
Dopo 24 giorni dalla sporulazione, i gametofiti sono stati contati dalle immagini al microscopio (N = 300 immagini da 60 campioni). Per testare le differenze nella conta dei gametofiti, sono stati impiegati modelli lineari generalizzati di effetti misti con distribuzione di Poisson utilizzando la funzione glmmTMB() nel pacchetto glmmTMB41, e sono stati condotti confronti a coppie con emtrends() dal pacchetto emmeans42in R. I nostri risultati illustrano che la risposta dei gametofiti alla variabilità termica è stata diversa tra le popolazioni K1 e K4 (t = 2,7, p = 0,007), dove la temperatura non ha avuto un effetto per la popolazione K4 più calda (stima = -0,01, errore standard [SE] = 0,01, intervallo di confidenza [CI] = [-0,03, 0,01]), ma ha avuto un effetto per la popolazione K1 più fredda (stima = -0,06, SE = 0,02, CI = [-0,10, -0,03]) (Figura 6A), suggerendo una possibile divergenza adattativa nei tratti di tolleranza termica. I gametofiti delle alghe sono spesso raffigurati come uno stadiodi resistenza 43, il che significa che producono un fenotipo per tutti gli usi che è tollerante allo stress e relativamente insensibile alla variabilità ambientale. Tuttavia, questi risultati indicano che la variabilità termica impone una pressione significativa in questa fase iniziale.
Dopo 32 giorni di sporulazione, gli sporofiti visibili con lunghezza superiore a circa 1 mm sono stati contati sulla totalità di ciascun vetrino di 2,5 cm per 7,5 cm (N = 72 campioni totali). Per testare le differenze nella conta degli sporofiti visibili, sono stati impiegati modelli lineari generalizzati ad effetti misti con distribuzione di Poisson utilizzando la funzione glmmTMB() nel pacchetto glmmTMB e sono stati condotti confronti a coppie con emtrends() dalle medi del pacchetto in R. I nostri risultati illustrano che la risposta degli sporofiti alla variabilità termica è simile tra le popolazioni differenziate K1 e K4 (z = 0,92, p = 0,36), dove la temperatura ha avuto un effetto per la popolazione K4 più calda (stima = -0,66, SE = 0,04, CI = [-0,74, - 0,57]), così come la popolazione K1 più fredda (stima = -0,85, SE = 0,13, CI = [-1,10, -0,60]) (Figura 6B). I campioni allevati a 20 °C hanno sviluppato pochi sporofiti visibili (media ± SE = 0,4 ± 0,2) rispetto a quelli allevati a 12 °C (media ± SE = 82,4 ± 9,8). Questo risultato suggerisce che la produzione di sporofiti è più sensibile alla temperatura rispetto allo stadio di gametofito e che le temperature di coltura sito-specifiche non devono superare i 15 °C per ottenere lo sviluppo dello sporofito come delineato nel protocollo.

Figura 1: Schema del sistema di incubazione a "ghiaia verde". (A) Sorgente di luce rossa per colture di gametofito vegetativamente bulking. (B) Porta di accesso per cavi elettrici e tubi, che conduce a una presa esterna. (C) Struttura per bloccare la luce a spettro completo dalla sezione a luce rossa. (D) Una sezione di coltivazione di «ghiaia verde». (E) sorgenti luminose a spettro completo. (F) Tubi collegati a una fonte esterna di aria filtrata. (G) Valvole di ritegno per ridurre la contaminazione aerodispersa. (H) Contenitori di coltura individuali che riducono al minimo la contaminazione. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Schema del sistema a bagno d'acqua a «ghiaia verde» . (A) Refrigeratore con pompa sommersa (in I). (B) Vasca da 20 galloni per bagnomaria. (C) Scaricare per far ricircolare il bagnomaria. (D) Valvola per il ricircolo del bagnomaria. (E) Sorgente luminosa. (F) Contenitore da 2,5 L in "ghiaia verde" con coperchio trasparente e apertura di aerazione. (G) Sorgente di aerazione. (H) Tubi che fanno ricircolare l'acqua con l'uso di pompe sommerse. (I) Ricevitore bagno d'acqua da/per refrigeratore da/per vasche con pompe sommergibili. (J) Copertura in acrilico per ridurre al minimo l'evaporazione del bagnomaria. (K) Paralume a rete per regolare l'intensità della luce. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Sviluppo di Macrocystis pyrifera . Fasi della storia di vita dello sviluppo di Macrocystis pyrifera da prove di crescita in laboratorio. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: «Ghiaia verde» seminata con Macrocystis pyrifera. La ghiaia verde seminata con Macrocystis pyrifera viene coltivata in laboratorio fino a quando gli sporofiti raggiungono 1-2 cm. La "ghiaia verde" viene quindi distribuita e continua a crescere nel campo. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Serie temporali sperimentali. Immagini di esempio tratte da una serie storica che segue la crescita e lo sviluppo sperimentale di gametofiti e sporofiti di Macrocystis pyrifera provenienti da due popolazioni raccolte in California (USA) e coltivate a due diverse temperature. K1 = Santa Cruz, K4 = San Diego. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 6: Risultati rappresentativi. Stadi di vita di Macrocystis pyrifera osservati per le popolazioni di origine K1 Santa Cruz, San Diego, K4 Santa Cruz, coltivate a condizioni termiche costanti di 12 e 20 °C. Barre di errore, media ± 1 SE. L'asterisco (*) indica differenze statisticamente significative (p < 0,05). (A) Gametofiti al giorno 24 (N = 300 immagini totali da 60 campioni). (B) Sporofiti visibili al giorno 32 (N = 72 campioni, all'interno di un'area standardizzata di 2,5 cm per 7,5 cm). Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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