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

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 F-1 and F-2 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. Evaluacion del Riesgo de Depresion por Endogamia y Exogamia en un Programa de Reproduccion en Cautiverio Resumen Los programas de reproduccion en cautiverio pueden ser implementados para preservar la diversidad genetica de las poblaciones en peligro, de tal forma que la liberacion controlada de los individuos criados en cautiverio a la vida libre puede promover la recuperacion. Sin embargo, una dificultad comun es que los programas se encuentran dentro del limitado capital de reproduccion silvestre, y la endogamia puede volverse cada vez mas dificil de evitar con generaciones sucesivas en cautiverio. Los directores del programa deben elegir entre mantener la pureza genetica de las poblaciones, con el riesgo de una depresion endogamica, o reproducir entre poblaciones, con el riesgo de una depresion exogamica. Evaluamos estos riesgos relativos en un programa de reproduccion en cautiverio para tres poblaciones en peligro de salmon del Atlantico (Salmo salar). Cada 2 anos, liberamos juveniles hibridos inter-poblacionales F-1 y F-2, retrocruzamientos, asi como cruzas endogamicas y no endogamicas entre poblaciones en nueve arroyos silvestres. El tamano juvenil y la supervivencia se cuantificaron cada ano. Se observaron pocos efectos de cruza, pero interesantemente, las consecuencias de la adaptabilidad relativa de la endogamia y exogamia variaron ano con ano. La variacion 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 ano de baja calidad ambiental y al afectar diferentemente la severidad de la depresion endogamica en anos 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 obstaculos 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 mas fuerte en terminos de un resultado probable de la exogamia. Factores como las similitudes geneticas entre poblaciones y el numero de generaciones en aislamiento puede usarse algunas veces para estudiar el riesgo de la exogamia, en lugar de la experimentacion.