Description: Ein rascher Klimawandel in der Antarktis wird starken Selektionsdruck auf fitnessrelevante Merkmale ausüben. Jedoch haben nur wenige empirische Studien bisher diesen veränderten Selektionsdruck im Zuge des Klimawandels sowie dessen demographische Konsequenzen quantifiziert. Außerdem haben sich die meisten Untersuchungen bislang auf additive genetische Effekte (z.B. Allelfrequenzänderungen) fokussiert. Es ist aber mittlerweile klar, dass auch Heterozygotie einen entscheidenden Beitrag individuellen Fitness hat, und dadurch auch auf das Wachstum der gesamten Population und damit deren Aussterbenswahrscheinlichkeit.Eine exzellente Gelegenheit die genetischen und phänotypischen Auswirkungen eines vom Klimawandel veränderten Selektionsdrucks zu untersuchen bietet unsere Langzeitstudie von Antarktischen Seebären im Südpolarmeer. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Anzahl der Seebärenmütter seit 1980 um 25% zurückgegangen ist, und dass gleichzeitig das Geburtsgewicht der Jungen sich um 8% reduziert hat. Beides scheint außerdem auf den Rückgang der Antarktischen Krillbestände zurückgeführt werden zu können. Interessanterweise hat auch die Heterozygotie der adulten Weibchen um 17% zugenommen, was durch einen verstärkten Selektionsdruck auf Jungtiere mit geringer Heterozygotie erklärt werden kann. In dieser Studie haben wir jedoch nur neun Mikrosatellitenmarker verwendet, wodurch der zugrundeliegende Mechanismus unklar bleibt. Haben diese genetischen Marker den Grad der Inzucht der Individuen gemessen oder waren sie nur zufällig an fitnessrelevante Gene gekoppelt? Das zu untersuchen und die beteiligten Gene zu identifizieren ist sowohl wichtig um die Art der Selektion zu verstehen, als auch deren evolutionäre Dynamik in einem sich rasch verändernden Habitat.Wir haben vor, 576 Individuen aus drei Jahrzenten der Langzeitstudie genotypisieren. Der resultierende Datensatz wird aus über 80,000 genomweiten Einzelnukleotidpolymorphismen bestehen und klären, ob Inzuchtdepression zur Variation in individueller Fitness beiträgt. Zudem werden wir verschiedene komplementäre Ansätze verwenden, um die Bedeutung bestimmter genomischer Abschnitte zu untersuchen, sowie möglicherweise die Bedeutung von Kandidatengenen. Schlussendlich werden wir tiefer in die Frage eintauchen, ob Heterozygotie mit der Gewichtszunahme von Seebärenjungen korreliert ist und damit einen der wichtigen Bausteine der Fitness von Jungtieren darstellt. Dieses Projekt wird damit in einzigartiger Weise tiefe Einsichten in die Folgen des Klimawandels für einen Antarktischen Top-Prädator liefern.
Types:
SupportProgram
Origins:
/Bund/UBA/UFORDAT
Tags:
Populationsrückgang
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Krill
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Populationsdynamik
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Genom
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Ohrenrobbe
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Tracer
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Wirbeltier
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Zusatzstoff
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Bevölkerungswachstum
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Futtermittel
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Prädator
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Antarktis
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Architektur
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Daten
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Energie
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Langzeituntersuchung
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Studie
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Vergleichsanalyse
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Polargebiet
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Klimafolgen
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Gebäudefenster
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Kryosphäre
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Antarktisforschung
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Bevölkerungsentwicklung
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Empirische Untersuchung
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Klimawandel
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Klimaanalyse
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Umweltveränderung
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Züchtung
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Atlantischer Ozean
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Südlicher Ozean
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Region:
Nordrhein-Westfalen
Bounding boxes:
6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Organisations
Time ranges:
2019-01-01 - 2024-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Genomic dissection of climate change impacts on a declining Antarctic top predator population
Description: Predicting how species will respond to climate change requires an understanding of the genetic basis of variation in individual fitness. This is particularly important for long-lived species, which have relatively few generations in which to respond, and species inhabiting polar regions where many of the most rapid and profound environmental changes are occurring. However, long-term studies of polar vertebrates are rare owing to the difficulty and expense of collecting individual-based phenotypic and genetic data from large numbers of individuals under challenging field conditions.Rapid climate change is likely to impose strong selection pressures on traits that are important to fitness, yet few empirical studies have been able to directly quantify altered selective regimes under climate change and their demographic consequences. Furthermore, most studies have focused on additive genetic effects (i.e. allele frequency changes) in response to climate change. However, there is a growing awareness of the fact that heterozygosity can also be a major component of individual fitness that feeds into population growth and extinction probability.An outstanding opportunity to elucidate the genomic and phenotypic consequences of altered selective regimes under climate change is provided by a study of Antarctic fur seals in the South Atlantic. We recently reported a 25% decline in the number of breeding females and an 8% fall in pup birth mass since the 1980s due to locally reduced krill availability. Concurrently, breeding female heterozygosity has increased by 17% over two decades, suggesting that the strength of viability selection against homozygous pups has been increasing over time. However, because heterozygosity was only quantified from nine genetic markers, it remains unclear whether these patterns could reflect inbreeding depression or chance linkage of individual markers to biologically relevant genes. Elucidating the importance of these mechanisms and identifying the genes involved is crucial for understanding the nature of selection, the genetic architecture of fitness-relevant traits and their ecological and evolutionary dynamics in a changing world.We will tackle this question by genotyping 576 individuals spanning three decades at 80,000 genome-wide distributed single nucleotide polymorphisms. The resulting dataset will offer great power to quantify the contribution of inbreeding depression to fitness variation, while several complementary approaches will also be taken to evaluate the explanatory power of specific parts of the genome and the possible involvement of key candidate genes. Finally, we will delve deeper into early acting fitness variation by testing whether heterozygosity influences the ability of individual pups to gain body mass during the critical period from birth to nutritional independence. This project will thereby provide an unprecedented window on the impacts of climate change on an Antarctic top predator.
https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1118646
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