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Risk Assessment of Inbreeding and Outbreeding Depression in a Captive-Breeding Program

Authors


Abstract

Captive-breeding programs can be implemented to preserve the genetic diversity of endangered populations such that the controlled release of captive-bred individuals into the wild may promote recovery. A common difficulty, however, is that programs are founded with limited wild broodstock, and inbreeding can become increasingly difficult to avoid with successive generations in captivity. Program managers must choose between maintaining the genetic purity of populations, at the risk of inbreeding depression, or interbreeding populations, at the risk of outbreeding depression. We evaluate these relative risks in a captive-breeding program for 3 endangered populations of Atlantic salmon (Salmo salar). In each of 2 years, we released juvenile F1 and F2 interpopulation hybrids, backcrosses, as well as inbred and noninbred within-population crosstypes into 9 wild streams. Juvenile size and survival was quantified in each year. Few crosstype effects were observed, but interestingly, the relative fitness consequences of inbreeding and outbreeding varied from year to year. Temporal variation in environmental quality might have driven some of these annual differences, by exacerbating the importance of maternal effects on juvenile fitness in a year of low environmental quality and by affecting the severity of inbreeding depression differently in different years. Nonetheless, inbreeding was more consistently associated with a negative effect on fitness, whereas the consequences of outbreeding were less predictable. Considering the challenges associated with a sound risk assessment in the wild and given that the effect of inbreeding on fitness is relatively predictable, we suggest that risk can be weighted more strongly in terms of the probable outcome of outbreeding. Factors such as genetic similarities between populations and the number of generations in isolation can sometimes be used to assess outbreeding risk, in lieu of experimentation.

Evaluación del Riesgo de Depresión por Endogamia y Exogamia en un Programa de Reproducción en Cautiverio

Resumen

Los programas de reproducción en cautiverio pueden ser implementados para preservar la diversidad genética de las poblaciones en peligro, de tal forma que la liberación controlada de los individuos criados en cautiverio a la vida libre puede promover la recuperación. Sin embargo, una dificultad común es que los programas se encuentran dentro del limitado capital de reproducción silvestre, y la endogamia puede volverse cada vez más difícil de evitar con generaciones sucesivas en cautiverio. Los directores del programa deben elegir entre mantener la pureza genética de las poblaciones, con el riesgo de una depresión endogámica, o reproducir entre poblaciones, con el riesgo de una depresión exogámica. Evaluamos estos riesgos relativos en un programa de reproducción en cautiverio para tres poblaciones en peligro de salmón del Atlántico (Salmo salar). Cada 2 años, liberamos juveniles híbridos inter-poblacionales F1 y F2, retrocruzamientos, así como cruzas endogámicas y no endogámicas entre poblaciones en nueve arroyos silvestres. El tamaño juvenil y la supervivencia se cuantificaron cada año. Se observaron pocos efectos de cruza, pero interesantemente, las consecuencias de la adaptabilidad relativa de la endogamia y exogamia variaron año con año. La variación temporal en la calidad ambiental pudo ser conductora en alguna de estas diferencias anuales, al exacerbar la importancia de los efectos maternales sobre la aptitud juvenil en un año de baja calidad ambiental y al afectar diferentemente la severidad de la depresión endogámica en años diferentes. Sin embargo, la endogamia fue asociada constantemente con un efecto negativo sobre la adaptabilidad, mientras que las consecuencias de la exogamia fueron menos predecibles. Considerando los obstáculos asociados con un estudio concreto de riesgo en vida silvestre y dado que el efecto de la endogamia sobre la aptitud es relativamente predecible, sugerimos que el riesgo puede considerarse más fuerte en términos de un resultado probable de la exogamia. Factores como las similitudes genéticas entre poblaciones y el número de generaciones en aislamiento puede usarse algunas veces para estudiar el riesgo de la exogamia, en lugar de la experimentación.

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