域外保全

植物園、動物園、水族館は、絶滅危惧種の保護された個体を飼育し、繁殖や野生への再導入を行う、最も一般的な域外保全の場です。これらの施設は、絶滅危惧種の個体を飼育・管理するだけでなく、教育的な価値も持っています。絶滅危惧種の危機的な状況や、その脅威を引き起こす要因について一般の人々に情報を提供し、種の生存を脅かす要因を阻止・改善することへの関心を高めることを目的としています。これらの施設は、最も多くの人が訪れる域外保全の場であり、世界動物園保全戦略（WZCS）の推計によると、世界には1,100の組織化された動物園があり、年間6億人以上が訪れています。世界全体では、125か国に推定2,107の水族館と動物園があります。さらに、多くの個人コレクターやその他の非営利団体が動物を飼育し、保全や再導入の活動を行っています。^{[ 4 ]： 91}アメリカ合衆国には、148の郡に約2,000の植物園があり、2004年には推定80,000種の植物を栽培または保管している。 ^{[ 4 ]： 10-11}

植物の凍結保存は、種子、花粉、組織、または胚を液体窒素に保存することによって行われます。この方法は、他のすべての生息域外保存方法に比べてはるかに長い期間にわたって劣化することなく、事実上無期限に材料を保存するために使用できます。^{[ 5 ]}凍結保存は、動物遺伝資源の凍結保存を通じて家畜の遺伝資源の保存にも使用されます。技術的な制約により多くの種の凍結保存はできませんが、凍結生物学は活発な研究分野であり、植物に関する多くの研究が進行中です。^{[ 5 ]}

温度と湿度を管理した環境で種子を保存する方法。この方法は、乾燥に強い正統的な種子を持つ分類群に用いられます。種子バンクの施設は、密閉された箱から、温度と湿度を管理したウォークイン冷凍庫や保管庫まで様々です。乾燥に弱い難貯蔵性種子を持つ分類群は、通常、長期間種子バンクに保管されることはありません。

広大な野外植栽は、野生種、農作物種、林業種の遺伝的多様性を維持するために用いられる。通常、種子バンクでの保存が困難または不可能な種は、野外遺伝子バンクで保存される。野外遺伝子バンクは、他の生息域外保存 技術で保存された種の子孫を育成・選抜するためにも利用される。

人工的に造成された景観（典型的には植物園や樹木園）で園芸管理されている植物。この手法は、植物を自然環境下で維持するという点で野外遺伝子バンクに似ているが、コレクションの遺伝的多様性や規模は通常それほど大きくない。これらのコレクションは、交雑、人為選択、遺伝的浮動、および病気の伝染の影響を受けやすい。他の生息域外保全手法では保存できない種は、しばしば栽培コレクションに含まれる。

植物は園芸管理下で栽培されるが、環境は自然に近い状態に維持される。これは、復元された環境、あるいは半自然的な環境において見られる。この手法は主に、希少種や生息地が著しく劣化している地域に生息する植物に対して用いられる。

体細胞組織は、短期間であれば試験管内で保存することができる。これは、細胞の成長を制御するために光と温度が制御された環境で行われる。組織培養は、植物体外保存技術として、主に栄養組織や未熟種子のクローン増殖に用いられる。これにより、比較的少量の親組織からクローン植物を増殖させることが可能となる。

平均近縁度値を最小化することに基づく個体群管理は、飼育個体群内での遺伝的多様性を高め、近親交配を避けるための効果的な方法であることが多い。^{[ 12 ]}近縁度とは、交配する個体ごとにランダムに1つの対立遺伝子を取ったときに、2つの対立遺伝子が子孫由来で同一に なる確率である。平均近縁度値とは、特定の個体と個体群の他のすべてのメンバーとの間の平均近縁度値である。平均近縁度値は、どの個体を交配させるべきかを決定するのに役立つ。繁殖用の個体を選択する際には、平均近縁度値が最も低い個体を選択することが重要である。なぜなら、これらの個体は個体群の残りの個体との血縁関係が最も低く、最も一般的でない対立遺伝子を持っているからである。^{[ 12 ]} これにより、より希少な対立遺伝子が確実に受け継がれ、遺伝的多様性を高めるのに役立つ。また、平均血縁値が大きく異なる2個体を交配させることも避けることが重要です。なぜなら、そのような交配では、平均血縁値が低い個体に存在する希少な対立遺伝子と、平均血縁値が高い個体に存在する一般的な対立遺伝子の両方が伝播するからです。^{[ 12 ]}この遺伝子管理技術では祖先が既知であることが前提となるため、祖先が不明な場合は、マイクロサテライトデータなどの分子遺伝学を用いて不明点を解明する 必要があるかもしれません。 ^{[ 11 ]}

創始者効果とそれに続く個体群サイズの小ささにより、飼育個体群内で遺伝的多様性が失われることが多い。 ^{[ 12 ]} 飼育個体群内の遺伝的多様性の損失を最小限に抑えることは、生息域外保全の重要な要素であり、より多様な個体群は適応能力が高いため、再導入の成功と種の長期的な成功に不可欠である。^{[ 11 ]}創始者効果による遺伝的多様性の損失は、創始個体群が十分に大きく、野生個体群の遺伝的代表性を持つようにすることで最小限に抑えることができる。^{[ 12 ]} これは、野生個体群から多数の個体を取り除くと、すでに保全上の懸念がある種の遺伝的多様性がさらに減少する可能性があるため、しばしば困難である。これに代わる方法として、野生個体から精子を採取し、人工授精によって新鮮な遺伝物質を導入する方法がある。^{[ 13 ]}飼育個体群のサイズと有効個体群のサイズを最大化することで、遺伝的浮動による対立遺伝子のランダムな損失を最小限に抑え、遺伝的多様性の損失を減らすことができる。^{[ 12 ]} 飼育下での世代数を最小限に抑えることは、飼育個体群の遺伝的多様性の損失を減らすためのもう一つの効果的な方法です。^{[ 12 ]}

飼育個体群では野生個体群とは異なる形質が選択によって有利になるため、飼育下では有益だが野生では有害となる適応が生じる可能性がある。 ^{[ 12 ]}これにより再導入の成功率が低下するため、飼育個体群を管理して飼育への適応を減らすことが重要である。飼育への適応は、飼育下での世代数を最小限に抑え、野生個体群からの移住個体数を最大化することによって減らすことができる。^{[ 12 ]} 自然環境に似た環境を作り出すことで飼育個体群に対する選択を最小限に抑えることも、飼育への適応を減らすもう1つの方法であるが、飼育への適応を最小限に抑える環境と適切な繁殖を可能にする環境とのバランスを見つけることが重要である。^{[ 12 ]}飼育個体群を個体群断片の連続として管理することによっても、飼育への適応を減らすことができる。この管理戦略では、飼育個体群はいくつかの亜個体群または断片に分割され、それぞれ別々に維持される。個体群が小さいほど適応能力が低くなるため、個体群の断片は飼育に関連した適応を蓄積する可能性が低くなります。断片は近親交配が問題になるまで別々に維持されます。その後、近親交配を減らすために断片間で移民が交換され、その後断片は再び別々に管理されます。^{[ 12 ]}

遺伝性疾患は、飼育個体群が通常少数の創始個体から確立されるという事実から、飼育個体群内で問題となることが多い。^{[ 12 ]}大規模な異系交配個体群 では、ほとんどの有害対立遺伝子の頻度は比較的低いが、飼育個体群の創始中に個体群がボトルネックを経験すると、以前はまれであった対立遺伝子が生き残り、数が増える可能性がある。^{[ 11 ]}飼育個体群内でのさらなる近親交配は、個体群内のホモ接合性の増加により、有害対立遺伝子が発現する可能性を高める可能性もある。^{[ 11 ]}飼育個体群内での遺伝性疾患の高い発生率は、飼育個体群の生存と、最終的な野生への再導入の両方を脅かす可能性がある。^{[ 14 ]} 遺伝性疾患が優性である場合、罹患個体の繁殖を避けることで、1世代で疾患を完全に排除できる可能性がある。^{[ 12 ]} しかし、遺伝性疾患が劣性の場合、影響を受けていないヘテロ接合体に存在するため、対立遺伝子を完全に排除することはできない可能性があります。^{[ 12 ]} この場合、最良の選択肢は、交配ペアを選択的に選択することによって対立遺伝子の頻度を最小限に抑えることです。遺伝性疾患を排除する過程では、特定の個体が繁殖を妨げられると、対立遺伝子、ひいては遺伝的多様性が集団から除去されることを考慮することが重要です。これらの対立遺伝子が他の個体に存在しない場合、それらは完全に失われる可能性があります。^{[ 14 ]}特定の個体が繁殖を妨げられると、有効集団サイズも減少し、遺伝的多様性の喪失や近親交配の増加などの問題につながります。^{[ 12 ]}