Tema 14. Mejora genética en acuicultura Objetivos

Tema 14. Mejora genética en
acuicultura
Genética CC. Mar 2004-05
Objetivos
• Destacar los experimentos realizados en peces
y otros organismos acuáticos
• Describir la transgénesis en organismos
acuáticos
Genética CC Mar 2004/5 • D. Posada, Universidad de Vigo
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Caracteres de interés
• Caracteres de interés
–
–
–
–
–
–
tasa de crecimiento
mortalidad a la edad comercial
resistencia a enfermedades
calidad de la canal
edad al alcanzar la madurez sexual
tolerancia al stress ambiental (p.e., bajas
concentraciones de oxígeno)
• Especies: salmón, trucha, tilapia, carpa y pez
gato, …ostras.
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Mejora genética
Selección largo plazo
Tasa de crecimiento
En salmón se ha llegado a aumentar en un 50% tras 10
generaciones; 20% por generación en dorada, 10% por
generación en ostras
Tolerancia fisiológica Trucha arco iris seleccionada para incremento de cortisol en
plasma
Resistencia a
Incremento de la resistencia a la hidropesía en carpa
enfermedades
Resistencia a la
Incremento de resistencia a metales pesados en tilapia (!3, !5)
polución
Madurez sexual
Adelanto de dos semanas de la fresa en trucha arco iris
Transferencia
Salmón con hormona del crecimiento y promotor de una especie
genética
relacionada crece 11 veces más rápido
Salmón atlántico crece 400% más rápido durante el primer año
Selección corto plazo
Hibridación
De cepas de doradas produce un incremento del crecimiento del
30-60%
Reversión del sexo
Manipulación
cromosómica
De pez gato y trucha produce un incremento del crecimiento en
el 55% y 2l 22% de los cruces, respectivamente
En tilapia incrementa la cosecha en un 60%
Mayor crecimiento y eficiencia alimenticia en triploides de
trucha arco iris, pez gato y fletán.
Tilapia triploide creció un 66%-90% que los diploides
• A corto plazo, como la
hibridación, manipulación
cromosómica, y reversión
del sexo, suelen producirse
a lo largo de 1 o 2
generaciones y no se
acumulan con el tiempo.
•
A largo plazo, como la
selección artificial, en los
que las pequeñas ganancias
se acumulan a lo largo del
tiempo, o la transgénesis,
en la que se obtiene una
ganancia inmediata no
acumulativa.
Ostras triploides muestran un incremento del crecimiento del 1351% a los 8-10 meses de edad
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Selección y cruzamientos
• Los programas de selección
han sido aplicados a
especies como la trucha, el
salmón, el pez gato o la
tilapia, proporcionando
ganancias de un 5-20% en la
tasa de crecimiento por
generación.
• Mediante la técnica de
cruzamientos se intenta
producir vigor híbrido ha
partir de líneas
consanguíneas, diferentes
poblaciones o especies.
Figura. Carpas seleccionadas
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Manipulación cromosómica
Tabla. Crecimiento en trucha arco iris
Triploides (N = 6)
Diploides (N = 17)
Peso 2 años
638 ± 29
640 ± 27
Peso 3 años
945 ± 94
700 ± 29
Figura. Ostras triploides y diploides
Crecimiento
307 ± 82
60 ± 31
• La manipulación cromosómica es
simple y barata.
• Dos grupos de individuos, los que sólo
se dedican a la reproducción y sus
hijos, el producto que se
comercializan.
• Los triploides son estériles y crecen
más. Se pueden obtener mediante
choques térmicos, p.e. en los huevos
de trucha.
• La ginogénesis, la androgénesis y la
reversión sexual (neomachos) resultan
en poblaciones de sexo único (caviar;
hembras de salmónidos crecen más
rápido).
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Ingeniería genética
• A través de la ingeniería genética se pueden obtener
peces transgénicos o organismos modificados
genéticamente (GMOs). Un organismo transgénico es
aquel que contiene genes de otras especies.
• La producción de transgénicos tienes importancia
desde el punto de vista del consumo humano y de la
investigación.
• Se pueden transferir genes de interés entre especies
diferentes para potencial el crecimiento, la resistencia
a las enfermedades o la tolerancia al stress.
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Tasa de crecimiento y congelación
• Introducción del gen que codifica hormona
del crecimiento (GH).
– El salmón transgénico alcanza el tamaño
comercial en un año en vez de en tres.
– La tilapia transgénica, modificada con
hormona de crecimiento de cerdo, es tres
veces mayor que las tilapias naturales
– Estos peces transgénicos transforman la
comida más eficientemente, presentan
menor viabilidad y muchas veces no
llegan a la maduración sexual.
Figura. Salmones transgénicos con GH
• El cDNA de la proteínas anticongelantes
(AFP) de la platija ha sido introducido en
salmón atlántico para que éstos sean
resistentes a la congelación.
Figura. Salmón AquAdvantage®
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Resistencias a enfermedades
•
•
•
•
La aparición de enfermedades (virus,
hongos, bacterias), es uno de los
principales problemas para el cultivo de
peces
Desarrollo de sondas de DNA específicas
para detectar la presencia de patógenos
Ingeniería genética de vacunas y
inmunoestimulantes
Introducción de resistencias
–
–
Figura. Desarrollo de vacunas recombinantes y de ADN
–
•
genes que producen RNA anti-sentido para
neutralizante
Ribozimas que destruyen RNA viral (e..g,
virus de la necrosis hematopoyética
infecciosa en salmón y trucha).
genes que produzcan sustancias
microbianas específicas.
Por ejemplo, la inmunización con una
glicoproteína del virus causante de la
septicemia hemorrágica protege a las
truchas arco iris de la infección.
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Usos ornamentales y experimentación
Figura. Medaka
normal y
transgénicos
ornamentales.
• Al medaka (Oryzias latipes) se le
añadieron genes de medusa para
darle fluorescencia de color amarillo
verdoso.
• Al pez cebra (Brachydanio rerio) le
añadieron un gen hallado en corales
para que fuese fluorescente en varios
colores.
• También se utilizan estos
transgénicos para investigación, ya
que poseen un ciclo vital corto y un
tamaño pequeño.
Figura. Peces cebra transgénicos ornamentales.
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Construcción de transgénicos
• Promotor + gen, se clona en plásmidos y se lineariza. Idealmente
se utilizan promotores que se pueden expresar en distintos
tejidos (promotor de la !-actina o de la metalotionina)
• La transfección del DNA foráneo al huevo se realiza momentos
después de la fertilización
– Microinyección: -consiste en la inyección de millones de moléculas
de DNA lineal in el pronúcleo masculino de un huevo fertilizado,
con la ayuda de una micropipeta de vidrio. Es una técnica eficiente
pero tediosa.
– Incubación de espermatozoides con DNA: De forma que los
espermatozoides hagan de vectores al fertilizar el huevo. Es la
técnica que más se usa en peces, ya que es sencilla y permite tratar
miles de huevos.
– Otras: electroporación, biolística, infección retroviral, transfección
con células madre
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Identificación y estabilización de
transgénicos
• La identificación de transgénicos se hace a partir de su DNA:
– Análisis por PCR con cebadores específicos.
– Southern Blot con una sonda específica.
– Dot blot: se añade el DNA en forma de puntos sobre una membrana
de nylon y se hibrida con una sonda específica. La intensidad de la
señal es proporcional al número de copias insertadas del gen.
– Hibridación in situ de cortes histológicos: se hibrida los cortes con
una sonda marcada de cDNA o con anticuerpos monoclonales.
– Construcciones con genes chivatos (“reporter”): luciferasa
• Estabilización: una vez que se saben que individuos expresan el
gen de interés se realizan cruzamientos para lograr una línea
homozigota para el transgén.
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Implicaciones éticas y sociales
• Complejo marco legal
• Rechazo del consumidor
• Riesgo medioambiental
– Efecto del “gen de Troya”: los machos transgénicos en poblaciones
naturales se aparearían más que los machos nativos por ser de
mayor tamaño y acabarían substituyendo a los individuos no
transgénicos. Simulaciones por ordenador que ésto ocurriría al cabo de 40
generaciones si se introducen 60 transgénicos en una población natural de
60000 individuos. Una de las posibles soluciones sería que los transgénicos
fuesen estériles.
• Colapso de pesquerías: ¿cuál es el futuro de la acuicultura?
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