Decimation by sea star wasting disease and rapid genetic change in a keystone species, Pisaster ochraceus
Decimation by sea star wasting disease and rapid genetic change in a keystone species, Pisaster ochraceus
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海星消耗性疾病和关键物种 Pisaster ochraceus 的快速遗传变化导致大量死亡
DOI：
10.1073/pnas.1800285115
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dawson, Michael N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Schiebelhut, Lauren M.;Puritz, Jonathan B.;Dawson, Michael N
长期的遗传变异能够或限制种群对不断变化的条件作出反应的能力，包括极端干扰，预计随着持续的人为气候变化，极端干扰的频率和强度将会增加。然而，我们对种群如何通过快速遗传变化对极端事件做出反应，或者种群动态如何影响种群基因组变化并受到其影响知之甚少。我们使用了一种广泛的流行性海星损耗疾病，这种疾病于2013年年中发病，并在鱼类中导致大规模死亡，以探索一种关键的海洋物种如何应对极端的扰动。我们将现场调查与限制性内切酶相关DNA测序数据相结合，以(I)描述死亡率和恢复率的种群动态，以及(Ii)比较成熟期的等位基因频率。在疾病暴发前，在成虫和暴发后的新幼虫中检测等位基因频率，以确定是否发生了选择。我们发现了P。2012至2015年间，人道协调人在研究区域的死亡率为81%，从2013年底开始，招募人数同时增加了74倍。对暴发前和暴发后的成年人进行比较，发现三个基因座上的等位基因频率发生了显著的变化，这在大多数地区都显示出一致的变化。青春期等位基因频率发生移位。赭科动物(从死亡前的成人中产卵)与成年幸存者中的一致。这种平行的变化表明了可检测到的选择信号，并突显了这种变化在后续世代中持续存在的潜力，这可能会影响这种关键物种对未来爆发的适应能力。
Standing genetic variation enables or restricts a population’s capacity to respond to changing conditions, including the extreme disturbances expected to increase in frequency and intensity with continuing anthropogenic climate change. However, we know little about how populations might respond to extreme events with rapid genetic shifts, or how population dynamics may influence and be influenced by population genomic change. We use a range-wide epizootic, sea star wasting disease, that onset in mid-2013 and caused mass mortality inPisaster ochraceusto explore how a keystone marine species responded to an extreme perturbation. We integrated field surveys with restriction site-associated DNA sequencing data to (i) describe the population dynamics of mortality and recovery, and (ii) compare allele frequencies in matureP. ochraceusbefore the disease outbreak with allele frequencies in adults and new juveniles after the outbreak, to identify whether selection may have occurred. We foundP. ochraceussuffered 81% mortality in the study region between 2012 and 2015, and experienced a concurrent 74-fold increase in recruitment beginning in late 2013. Comparison of pre- and postoutbreak adults revealed significant allele frequency changes at three loci, which showed consistent changes across the large majority of locations. Allele frequency shifts in juvenileP. ochraceus(spawned from premortality adults) were consistent with those seen in adult survivors. Such parallel shifts suggest detectable signals of selection and highlight the potential for persistence of this change in subsequent generations, which may influence the resilience of this keystone species to future outbreaks.
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DOI：
--
发表时间：
1978
期刊：
影响因子：
--
作者：
R. R. Strathmann
通讯作者：
R. R. Strathmann
影响因子：
2.4
作者：
B. Menge
通讯作者：
B. Menge
影响因子：
3.7
作者：
Miner CM;Burnaford JL;Ambrose RF;Antrim L;Bohlmann H;Blanchette CA;Engle JM;Fradkin SC;Gaddam R;Harley CDG;Miner BG;Murray SN;Smith JR;Whitaker SG;Raimondi PT
通讯作者：
Raimondi PT
影响因子：
2.7
作者：
Wares JP;Schiebelhut LM
通讯作者：
Schiebelhut LM
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D. Portnoy