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Biology

繁殖性強膜サンゴPocillopora acutaの給餌と生息域外培養のための効果的な技術

Published: June 23, 2023
doi:
10.3791/65395
, , , ,
1Department of Planning and Research,National Museum of Marine Biology & Aquarium, 2Department of Marine Biotechnology and Resources,National Sun Yat-sen University

Summary

気候変動は、世界中のサンゴ礁の生態系に影響を与えています。 生息域外 養殖システムから調達されたサンゴは、回復と研究の取り組みを支援するのに役立ちます。本明細書では、陰気な強膜サンゴの ex situ の長期維持を促進するために使用され得る給餌およびサンゴ培養技術が概説される。

Abstract

気候変動は、世界中のサンゴの生存、成長、加入に影響を与えており、今後数十年にわたってサンゴ礁の生態系で個体数と群集構成の大規模な変化が予想されます。このサンゴ礁の劣化の認識は、さまざまな新しい研究および修復ベースの積極的な介入を促しました。 生息域外で の水産養殖は、堅牢なサンゴ養殖プロトコルの確立(長期実験における健康と繁殖の改善など)や、一貫した繁殖資源の供給(復元プロジェクトでの使用など)を通じて、支援的な役割を果たすことができます。ここでは、繁殖するスクレラクチンサンゴの給餌と 生息域外 培養のための簡単な技術が、一般的でよく研究されているサンゴである Pocillopora acutaを例に挙げて概説されています。このアプローチを実証するために、サンゴのコロニーを異なる温度(24°Cと28°C)に曝露し、給餌処理(給餌と非給餌)を行い、繁殖出力とタイミング、および両方の温度で アルテミア ノープリウスをサンゴに与えることの実現可能性を比較しました。繁殖出力はコロニー間で大きなばらつきを示し、温度処理間で異なる傾向が観察された。24°Cでは、給餌されたコロニーは給餌されていないコロニーよりも多くの幼虫を産みましたが、28°Cで培養されたコロニーではその逆が見られました。 すべてのコロニーは満月より前に繁殖し、繁殖時期の違いは、28°C処理の給餌されていないコロニーと24°C処理の給餌コロニーの間でのみ見られました(平均繁殖日 ±標準偏差:それぞれ6.5 ± 2.5および11.1 ± 2.6)。サンゴのコロニーは、両方の処理温度で Artemia naupliiを効率的に摂食しました。これらの提案された給餌および培養技術は、サンゴのストレスの軽減と繁殖寿命の促進に焦点を当てており、費用対効果が高くカスタマイズ可能な方法で、フロースルー水産養殖システムと再循環水産養殖システムの両方に多用途に適用できます。

Introduction

世界中の多くのサンゴ礁の生態系は、気候変動によって引き起こされる高温ストレスの結果として失われ、劣化しています1,2。サンゴの白化(サンゴと藻類の共生の破綻3)は、過去4では比較的稀であると考えられていましたが、現在ではより頻繁に発生しており5、今世紀半ばから後半までに多くの地域で毎年白化が発生すると予想されています6,7。このように白化現象の中間期間が短くなると、サンゴ礁の回復力の能力が制限される可能性があります8。サンゴのコロニーに対する高温ストレスの直接的な影響(例えば、組織の損傷9、エネルギーの枯渇10)は、サンゴ礁規模のレベルでの間接的な影響と本質的に関連しており、その中でも繁殖能力/加入能力の低下が特に懸念される11。これにより、例えば、加入の積極的なin situ強化(例えば、サンゴ礁の播種12)、サンゴの回復をスケールアップするための新技術13、生息域外生殖システムを誘導するための生殖手がかりのシミュレーション14など、さまざまな応用研究が促進されました。これらの積極的な介入を補完するものとして、高温ストレス下でのサンゴの従属栄養給餌の利点の最近の認識15と、食物供給が繁殖に果たす役割の探求16があります。

従属栄養摂食はサンゴのパフォーマンスに影響を与えることが知られており17、サンゴの成長の増加18,19、および熱抵抗と回復力20,21に特に関連しています。しかし、従属栄養の利点はサンゴ種に遍在しているわけではなく22、消費される食物の種類23や光への曝露のレベル24によって異なる可能性があります。サンゴの繁殖の文脈では、従属栄養給餌はさまざまな結果を示しており、従属栄養給餌後の繁殖能力が高い25と低い26の観察が報告されています。従属栄養摂食がサンゴの繁殖に及ぼす影響は、温度スペクトル全体で評価されることはめったにありませんが、温帯サンゴCladocora caespitosaでは、従属栄養が低温条件下での繁殖にとってより重要であることがわかりました27。特定のサンゴ礁(例えば、高い食料入手可能性に関連するサンゴ礁28)が気候変動下でより高い加入能力を持っているかどうかを判断するには、温度と摂食が生殖出力に与える役割をよりよく理解する必要がある可能性があります。

繁殖出力と同様に、温度と摂食がサンゴの繁殖タイミングに及ぼす影響は、温暖化している海での加入成功のための重要な考慮事項であるにもかかわらず、非生物的/生物的条件との繁殖の同期が比較的研究されていないままです29。実験室で実施されたサンゴの温熱調整研究では、気温の上昇が早期に繁殖することが示されており30、これは季節をまたいで自然のサンゴ礁から採取されたサンゴでも観察されています31。しかし、興味深いことに、最近、その 場外 フロースルーシステムで1年間培養された給餌サンゴで逆の傾向が観察されました(つまり、繁殖は月の周期の早い時期に冬の気温が低く、月の周期の後半に暖かい夏の気温で起こりました)32。この対照的な結果は、豊富なエネルギー資源に関連する条件下では、生殖のタイミングが典型的なパターンから外れている可能性があることを示唆しています。

異なる温度シナリオ下での長期対照実験は、強膜サンゴの繁殖に対する従属栄養の影響のより良い理解に貢献する可能性があります。しかし、複数の繁殖サイクルの間、生息域外条件下で繁殖するサンゴのコロニーを維持することは困難な場合があります(ただし、以前の研究32,33を参照)。本明細書では、フロースルー養殖システムにおける繁殖サンゴ(Pocillopora acuta)の積極的給餌(食物源:Artemia nauplii)および長期養殖のための簡単で効果的な技術について説明します。しかし、記載されているすべての技術は、再循環水産養殖システムにも使用できることに注意する必要があります。これらの技術を実証するために、24°Cと28°Cで「給餌」および「非給餌」処理下で保持されたサンゴのコロニーの繁殖出力とタイミングの予備的な比較が行われました。これらの温度は、台湾南部の冬と夏の海水温をそれぞれ近似するために選択されました30,34。高温を選択しなかったのは、熱ストレスに対するサンゴの応答をテストするのではなく、長期間の生息域外培養を促進することがこの実験の主な目的であったためです。さらに、給餌セッション前後のArtemia naupliiの密度を定量化し、両方の温度処理での従属栄養給餌の実現可能性を比較しました。

具体的には、台湾南部の国立海洋生物水族館の研究施設のフロースルータンクから、P. acuta(平均線伸び±標準偏差:21.3 cm ± 2.8 cm)のコロニーが得られた。Pocillopora acutaは、放送産卵と典型的には繁殖戦略の両方を持つ一般的なサンゴ種である35,36。これらのサンゴの親コロニーは、約2年前に別の実験のためにアウトレットリーフ(東経21.931度、北緯120.745度)から採取されたものである32。その結果、本実験で使用したサンゴのコロニーは、生息域外培養条件下で生涯にわたって飼育されていました。具体的には、コロニーを周囲温度に曝露し、250 μmol quanta m−2·s−1で12時間:12時間の明暗サイクルに曝露し、週に2回Artemia naupliiを給餌した。この長期の生息域外培養は、この実験における処理条件に対するコロニーの反応に影響を与えた可能性があると認識しています。したがって、ここでの主な目的は、温度と摂食がサンゴの繁殖に及ぼす影響を評価した応用例を示すことにより、説明されている技術を効果的にサンゴの生息域外で養殖する方法を説明することであることを強調したいと思います。

サンゴのコロニーは、6つのフロースルーシステム培養タンク(タンク内部の長さ x 幅 x 高さ:175 cm x 62 cm x 72 cm、タンクライトレジーム:12時間:12時間、250 μmol量子m-2·s-1での明暗サイクル)に均等に分布しました(図1A)。3つのタンクの温度は28°Cに設定され、他の3つのタンクの温度は24°Cに設定されました。各タンクには、10分ごとに温度を記録するロガーがありました(材料表を参照)。各タンクの温度はチラーとヒーターで独立して制御し、フローモーターで水の循環を維持しました(材料表参照)。各水槽の半数のコロニー(n = 2コロニー/水槽)には週に2回アルテミア・ノープリウス(Artemia nauplii)を給餌し、他のコロニーには給餌しなかった。各給餌セッションの所要時間は 4 時間で、2 つの独立した温度固有の給餌タンクで実施されました。給餌中、給餌されていないコロニーを含むすべてのコロニーを給餌タンクに移動し、タンク間でコロニーを移動することによる潜在的なストレス効果を標準化しました。給餌処理と非給餌処理のコロニーは、温度固有の給餌タンク内のメッシュフレームを使用して独自のコンパートメントに配置され、給餌条件のコロニーのみが餌を受け取るようにしました。サンゴの繁殖量とタイミングは、毎晩午前9:00に、一晩で幼生収集容器に放たれた幼生の数を数えることにより、各コロニーについて評価されました。

Protocol

1.サンゴのコロニーをそのまま 飼育する水槽に吊り下げる サンゴのコロニーを吊るす準備として、培養水槽を挟んでノッチバー(長さ×幅×高さ:75cm×1cm×3cm)を「吊り下げ棒」と呼ぶ。注:この実験で使用した吊り棒は特注品ですが、培養水槽の上部に安定して配置でき、サンゴを保持するのに十分な強度があれば、ネジが突き出た(つまりノッチとして機能する)単?…

Representative Results

記載されたプロトコルにより、(1)異なる給餌と温度処理の間での個々のサンゴコロニーの繁殖出力とタイミングの比較、および(2)異なる温度での アルテミア ノープリウス給餌の実現可能性の評価が可能になりました。ここでは、調査結果の概要が示されていますが、この実験の短期的な性質(つまり、1つの繁殖サイクルのみ)と、 生息域外 条件に順応したサンゴコロニーの使用…

Discussion

温度と摂食がサンゴの繁殖に及ぼす影響に関するこの予備評価により、異なる処理条件下で養殖されたコロニー間で繁殖出力とタイミングに違いがあることが明らかになりました。さらに、アルテミア・ノープリウスをサンゴのコロニーに与えることは、比較的涼しい温度(24°C)と暖かい温度(28°C)で有効であることがわかりました。これらの知見を総合すると、生息域外養殖シ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この研究は、科学技術部(台湾)の助成金(助成金番号MOST 111-2611-M-291-005およびMOST 111-2811-M-291-001)によって資金提供されました。

Materials

Artemia cysts  Supreme plus NA Food source 
Chiller Resun CL650 To cool down water temperature if needed
Conductivity portable meter WTW Cond 3110 To measure salinity
Enrichment diets Omega NA Used in Artemia cultivation
Fishing line Super Nylon monofilament To hang the coral colonies
Flow motors Maxspect GP03 To create water flow
Heater 350 W ISTA NA Heaters used in tanks
HOBO pendant temperature logger Onset Computer UA-002-08 To record water temperature
LED lights Mean Well FTS: HLG-185H-36B NA
Light portable meter LI-COR LI-250A Device used with light sensor to measure light intensity in PAR
Light sensor LI-COR LI-193SA NA
Plankton net 100 µm mesh size Omega NA To collect larvae and artemia 
Primary pump 6000 L/H Mr. Aqua BP6000 To draw water from tanks into chiller
Propeller-type current meter KENEK GR20 Device used with propeller-type detector to measure flow rate
Propeller-type detector KENEK GR3T-2-20N NA
Stereo microscope Zeiss Stemi 2000-C  To count the number of artemia 
Temperature controller 1000 W Rep Park O-RP-SDP-1 To set and maintain water temperature
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Lam, K., McRae, C. J., Liu, Z., Zhang, X., Fan, T. Effective Techniques for the Feeding and Ex Situ Culture of a Brooding Scleractinian Coral, Pocillopora acuta. J. Vis. Exp. (196), e65395, doi:10.3791/65395 (2023).
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