Метод восстановления «зеленого гравия» все еще находится на стадии пилотирования, с ограниченными данными о выживаемости наружных растений для других видов28 и без опубликованных данных для Macrocystis pyrifera. Используя полевой сбор и лабораторное обслуживание, описанные в этом протоколе, мы проверили значимость условий выращивания для двух различных популяций ламинарии-донора перед гипотетическим развертыванием «зеленого гравия» (рис. 5). Репродуктивная ткань ламинарии была собрана в Калифорнии (США) из более холодных (Санта-Крус 36,60167 ° с.ш., 121,88508 ° з. д.) и более теплых K4 (Сан-Диего, 32,85036 ° с.ш., -117,27600 ° з.д.) популяций и выращена при двух температурах: (1) 12 °C (стандартная температура культивирования для аквакультуры морских водорослей и средняя зимняя ТПМ для K1) и (2) 20 °C (средняя летняя ТПМ для K4, и жара 4 °C для K1). Все предметные стекла, используемые для мониторинга развития жизненной стадии ламинарии, были помечены стандартизированной сеткой, и изображения с высоким разрешением были получены с использованием этой сетки в качестве эталона, чтобы можно было наблюдать фиксированные поля во времени с помощью инвертированного микроскопа и камеры (N = 5 изображений на образец, 2,479 мм x 1,859 мм).
Через 24 дня после спороношения гаметофиты подсчитывали по изображениям микроскопа (N = 300 изображений из 60 образцов). Для проверки различий в количестве гаметофитов были использованы обобщенные линейные модели смешанных эффектов с распределением Пуассона с использованием функции glmmTMB() в пакете glmmTMB41, а попарные сравнения были проведены с emtrends() из пакета emmeans42в R. Наши результаты показывают, что реакция гаметофитов на тепловую изменчивость была разной между популяциями К1 и К4 (t = 2,7, p = 0,007), где температура не оказывала влияния на более теплую популяцию К4 (оценка = -0,01, стандартная ошибка [SE] = 0,01, доверительный интервал [ДИ] = [-0,03, 0,01]), но оказывала влияние на более холодную популяцию К1 (оценка = -0,06, SE = 0,02, CI = [-0,10, -0,03]) (рис. 6А), что позволяет предположить возможную адаптивную дивергенцию признаков термотолерантности. Гаметофиты ламинарии часто изображаются какстадия устойчивости 43, что означает, что они производят универсальный фенотип, устойчивый к стрессу и относительно нечувствительный к изменчивости окружающей среды. Тем не менее, эти результаты указывают на то, что тепловая изменчивость оказывает значительное давление на этой ранней стадии.
Через 32 дня после спороношения на каждом предметном стекле размером 2,5 см на 7,5 см подсчитывали видимые спорофиты длиной более примерно 1 мм (всего N = 72 образца). Для проверки различий в количестве видимых спорофитов были использованы обобщенные линейные модели смешанных эффектов с распределением Пуассона с использованием функции glmmTMB() в пакете glmmTMB , а также проведены попарные сравнения с emtrends() из пакета emmeans в R. Наши результаты показывают, что реакция спорофитов на термическую изменчивость сходна в дифференцированных популяциях К1 и К4 (z = 0,92, p = 0,36), где температура оказывала влияние как на более теплую популяцию К4 (оценка = -0,66, SE = 0,04, ДИ = [-0,74, -0,57]), так и на более холодную популяцию К1 (оценка = -0,85, SE = 0,13, ДИ = [-1,10, -0,60]) (рис. 6B). В образцах, выращенных при 20 °C, росло мало видимых спорофитов (среднее ± SE = 0,4 ± 0,2) по сравнению с образцами, выращенными при 12 °C (среднее ± SE = 82,4 ± 9,8). Этот результат свидетельствует о том, что производство спорофитов более чувствительно к температуре, чем стадия гаметофита, и что температура культивирования не должна превышать 15 °C для достижения развития спорофита, как указано в протоколе.

Рисунок 1: Схема инкубаторной системы «зеленый гравий». (A) Красный источник света для вегетативно набухающих гаметофитных культур. (B) Порт доступа для электрических проводов и трубок, ведущий к внешней розетке. (C) Структура, блокирующая полный спектр света из секции красных фонарей. (D) Секция культивирования «зеленого гравия». (E) источники света полного спектра. (F) Трубопроводы, подключенные к внешнему источнику отфильтрованного воздуха. (G) Обратные клапаны для уменьшения загрязнения воздуха. (H) Индивидуальные контейнеры для культивирования, которые сводят к минимуму загрязнение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Схема системы водяной бани «зеленый гравий». (A) Чиллер с погружным насосом (в I). (B) Ванна на 20 галлонов для водяной бани. (C) Слейте воду для рециркуляции водяной бани. (D) Клапан для рециркуляции водяной бани. (E) Источник света. (F) Контейнер для зеленого гравия объемом 2,5 л с прозрачной крышкой и отверстием для аэрации. (G) Источник аэрации. (H) Трубы, по которым осуществляется рециркуляция воды с использованием погружных насосов. (I) Ресивер водяной бани от/к чиллеру из/в ванны с погружными насосами. (J) Акриловое покрытие для минимизации испарения на водяной бане. (K) Сетчатый оттенок для регулировки интенсивности света. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Развитие Macrocystis pyrifera . Этапы жизненного цикла Macrocystis pyrifera по результатам лабораторных исследований роста. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: «Зеленый гравий», засеянный Macrocystis pyrifera. Зеленый гравий , засеянный Macrocystis pyrifera, культивируется в лаборатории до тех пор, пока спорофиты не достигнут 1-2 см. Затем «зеленый гравий» развертывается и продолжает расти в поле. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Экспериментальные временные ряды. Примеры изображений из временного ряда, следующего за экспериментальным ростом и развитием гаметофитов и спорофитов Macrocystis pyrifera , происходящих из двух популяций, собранных в Калифорнии (США) и культивируемых при двух разных температурах. K1 = Санта-Крус, K4 = Сан-Диего. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Репрезентативные результаты. Стадии жизни Macrocystis pyrifera, наблюдаемые для популяций происхождения K1 Санта-Крус, К4 Санта-Крус, культивируемых при постоянных температурных условиях 12 и 20 °C. Столбцы погрешности, среднее ± 1 SE. Звездочкой (*) обозначены статистически значимые различия (p < 0,05). (A) Гаметофиты на 24-й день (N = 300 изображений из 60 образцов). (B) Видимые спорофиты на 32-й день (N = 72 образца в пределах стандартизированной площади 2,5 см на 7,5 см). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Дополнительный файл 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.