Shamblin, Brian M., Cheryl L. Sanchez, Sean M. Perry & Simona A. Ceriani (2026): Perivitelline Membrane-Bound Sperm as a Source of Paternal Genomic DNA to Inform Breeding Male Marine Turtle Genetics and Demographics. – Ecology and Evolution 16(2): e73115.
An die Periviellinmembran gebundenes Sperma als väterliche genomische DNS-Ressource zur Identifizierung befruchtender männlicher Meeresschildkröten und deren Demographie.
DOI: 10.1002/ece3.73115 ➚
Caretta caretta,
© Hans-Jürgen Bidmon
Das Geschlecht von Meeresschildkröten wird durch die Inkubationsbedingungen bestimmt, was aufgrund der steigenden Temperaturen zu Bedenken hinsichtlich einer Feminisierung der Populationen und eines Verlusts der genetischen Vielfalt führt. Demografische Daten zu befruchtenden Männchen sind aufgrund ihrer relativen Unzugänglichkeit begrenzt. Die Probenahme bei Jungtieren kann Aufschluss über multiple Vaterschaft (MP) und das Geschlechterverhältnis bei der Fortpflanzung (BSR) geben, ist jedoch logistisch aufwendig, wodurch die Anzahl der analysierten Nester und Populationen begrenzt ist. Hier stellen wir einen neuartigen Ansatz zur Charakterisierung erfolgreich begattender Männchen vor, bei dem Spermien, die in der Perivitellinmembran (PVM) um das Eigelb eines einzelnen Eies pro Gelege eingeschlossen sind, genotypisiert werden. Wir verglichen die mütterlichen Genotypen anhand der Eierschalen mit den PVM-Extrakt-Genotypen von 27 Eiern der Unechten Karettschildkröte (Caretta caretta) und 13 Eiern der Suppenschildkröte (Chelonia mydas) aus Melbourne Beach, Florida, USA, an 16 bzw. 13 Mikrosatelliten-Loci. Die Genotypen der untersuchten Nachkommen (620 Unechte Karettschildkröten und 1.117 Suppenschildkröten) lieferten eine Bodenüberprüfung der PVM-Spermienallel-Nachweise. Die Vaterschaftsanalysen ergaben 38 Unechte Karettschildkröten- und 29 Suppenschildkröten-Väter, von denen alle bis auf zwei korrekt über PVM-Allel-Bestimmungen abgeleitet wurden. Alle väterlichen Allele, die einzelne Vaterschaftsbruten repräsentierten, und die primären Beitragenden von Bruten mit mehreren Vätern wurden in den PVM-Genotypen nachgewiesen, mit Ausnahme eines Falls, in dem mütterliche DNA das PVM überflutete. Sieben von acht Vätern, die ≤ 11 % der Nachkommen beitrugen, wurden durch PVM-Genotypisierung nachgewiesen, vergleichbar mit Schlussfolgerungen, die auf der Probenahme von 20 Jungtieren pro Nest basieren. Die aus PVM abgeleiteten väterlichen Genotypen aus Ein-Vater-Gelegen stimmten bei beiden Arten zu > 99 % mit den rekonstruierten Genotypen der Väter überein. Obwohl diese Methode für ein einzelnes Ei pro Gelege destruktiv ist, ist sie für nistende Weibchen und Jungtiere nicht invasiv. Ihre Skalierbarkeit über Raum und Zeit ermöglicht die langfristige Überwachung von MP und BSR, wichtigen demografischen Kennzahlen für die Bewertung der Lebensfähigkeit von Populationen unter dem Einfluss des Klimawandels. Die aus dem PVM in Nestern mit einem einzigen Vater generierten männlichen Genotypen können auch Aufschluss über die Zuordnung von Populationen, die Bewertung der genetischen Konnektivität und Verwandtschaftsanalysen geben.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Eine durchaus wichtige Studie, denn die Anwendung dieser Methode lässt sich ja leicht auf andere Schildkrötenspezies übertragen. Insofern ist diese Methode durchaus geeignet die Anzahl der befruchtenden Männchen innerhalb einer Population oder Kohorte nistender Weibchen zu identifizieren. Die Methode ist sicherlich aufwendiger als die Isolation mütterlicher DNS aus der Eierschale (Shamblin et al., 2011; Croyle et al., 2016) sie hilft aber dabei die Anzahl der Väter zu ermitteln und kann mit den Methoden zum Nachweis multipler Vaterschaften mit genutzt werden. Zudem erlaubt sie unter Umständen auch die geographische Herkunft bzw. Abstammung der begattenden Männchen zu ermitteln (Stiebens et al., 2013). Siehe dazu auch den Kommentar zu Lavigne et al., 2024).
Literatur
Croyle, K., P. Gibbons, C. Light, E. Goode, B. Durrant & T. Jensen (2016): Chelonian perivitelline membrane-bound sperm detection: A new breeding management tool. – Zoo Biology 35(2): 95-103 oder Abstract-Archiv.
Lavigne, Alessia; R. Bullock, N. J. Shah, C. Tagg, A. Zora & N. Hemmings (2024): Understanding early reproductive failure in turtles and tortoises. – Animal Conservation 28(3): 353-364 oder Abstract-Archiv.
Shamblin, B. M., M. G Dodd, K. L. Williams, M. G. Frick, R. Bell & C. J. Nairn (2011): Loggerhead turtle eggshells as a source of maternal nuclear genomic DNA for population genetic studies. – Molecular Ecology Resources 11(1): 110-115 oder Abstract-Archiv.
Stiebens, V. A., S. E. Merino, C. Roder, F. J. Chain, P. L. Lee & C. Eizaguirre (2013): Living on the edge: how philopatry maintains adaptive potential. – Proceedings of the Royal Society, Series B Biological Sciences 280(1763): 20130305 oder Abstract-Archiv.
Galerien
Caretta caretta – Unechte Karettschildkröte
Chelonia mydas – Grüne Meeresschildkröte