New markers-old questions: population genetics of seagrasses

Marine angiosperms, or seagrasses, continue to be a major focus of marine biologists because of their important ecological role in many coastal ecosystems. Seagrass population biology could benefit from a population genetic perspective because genetic data enable the extraction of useful demographic information such as isolation and gene flow between demes. Moreover, population genetic processes may contribute to the growing ecological risks of local population extinction. Progress in seagrass genetics is partly driven by novel genetic markers which detect variation at the DNA level and overcome the limited polymorphism of allozymes. Key results of studies in the past decade, mostly using RAPD and microsatellites, were (1) considerable genetic and genotypic (clonal) diversity is present in several species in contrast to earlier notions of low polymorphism detected at allozyme loci, and (2) genetic differentiation among populations seems to be the rule despite earlier reports of genetic uniformity. Pronounced genetic structure was detected between populations of 4 species examined thus far (Posidonia oceanica, P. australis, Zostera marina, Thalassia testudinum). The FST estimates varied widely and ranged from 0.01 to 0.623 across studies and species. Genetic differentiation at a systematic range of scales was only studied in eelgrass Zostera marina, where it was positively correlated with geographic distance. The high polymorphism of RAPD or microsatellite markers will allow the augmention of indirect estimates of gene flow by methods detecting individual immigration events through paternity analysis or assignment tests. Important conservation related issues such as the level of inbreeding and the effective population size have also been obtained from genetic marker data, but results are too scarce at the moment to allow generalizations. In Zostera marina and Posidonia australis, several population genetic attributes such as clonal diversity, mating system and effective population size varied among populations within species, highlighting that there is no Œtypical¹ population. An important gap in our knowledge is whether the effects of natural population fragmentation and patchiness enhance the genetic isolation of populations due to anthropogenic disturbances. It is also unclear whether genetic differentiation displayed at marker loci are correlated with fitness-related plant traits, and whether genetic or genotypic diversity is important for medium- to long-term meadow persistence. An assessment of the genetic and genotypic diversity at marker loci should be combined with experiments on the ecological plasticity and reaction norms of genotypes composing the populations in question. This way, the role of genetic diversity for seagrass population maintenance and growth in the face of changing environmental conditions can be evaluated

A genetic perspective on global change

Heat stress events associated with global climate change may indirectly alter the interactions among marine species, for example among parasites and their fish hosts. At the same time, rapid frequency changes of immune genes, droven by parsite selection, may determine which indiviudals survive, providing an example of “evolution-in-action”

1. Wochenbericht AL556

FS Alkor Reise 556, Fahrtabschnitt 14.05. - 22.05.2021 Die Ostsee hat im Rahmen des Klimawandels und wachsender anthropogener Nutzung in den letzten 50 Jahren tiefgreifende und im globalen Vergleich besonders schnell ablaufende Veränderungen, wie Erwärmung, Versauerung, Eutrophierung, zunehmenden Sauerstoffmangel, Überfischung, und die Ausbreitung invasiver Arten, erfahren. Die ökologischen und ökonomischen Konsequenzen dieser langfristigen Veränderungen sind durch kurzfristige Projekte nur schwer zu verfolgen. Umso wichtiger sind Langzeitdatenreihen, die auch dekadische Muster abbilden. Das Hauptziel der Ausfahrt AL556 ist es, durch Probennahmen und hydrographische Messungen eine der besten verfügbaren Langzeitdatenreihen für die pelagische Ostsee fortzusetzen. So wurden seit 1986 in den tiefen Becken der Ostsee mit Hauptfokus auf dem Bornholmbecken mit konsistenter Methodik pelagische Schleppnetzfischerei und Fischprobennahmen, Beprobungen des pelagischen Nahrungsnetzes (Phyto- und Zooplankton einschließlich Ichthyo- und gelatinösem („Quallen“) Plankton), ozeanographische/hydrographische Messungen und Hydroakustikaufnahmen durchgeführt. Diese Arbeiten werden während der AL556 weitergeführt, wobei die Ausfahrt aufgrund einer Corona-bedingten Unterbrechung der Langzeitdatenreihe in 2020 von besonderer Bedeutung ist. Die gewonnenen Proben und Daten sind dabei für verschiedene Projekte und internationale Kollaborationen der Abteilung „Marine Evolutionary Ecology“ am GEOMAR relevant. Dazu gehören insbesondere das Projekt "Fischereiindizierte Evolution" im Rahmen der DFG-Graduiertenschule TransEvo (CAU /GEOMAR), und das EU Horizon 2020 Projektes GoJelly. Sonderprojekte in 2021 sind zudem die Isolation von marinen Viren und der Phytoyplanktonart Ostreococcus für das Projekt Marine Mikroben und Viren der Ostsee unter dem Einfluß des Klimawandels und Probennahmen für die Untersuchung der Nahrungsökologie von Fischlarven und planktivoren adulten Fischen mit Hilfe molekularbiologischer Ansätze („Metabarcoding“)

Host–parasite coevolution - rapid reciprocal adaptation and its genetic basis

Editoria