Tema 14. Mejora genética en acuicultura

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1 Tema 14. Mejora genética en acuicultura Genética CC. Mar 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 2

2 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 3 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 genética Selección corto plazo Hibridación Salmón con hormona del crecimiento y promotor de una especie relacionada crece 11 veces más rápido Salmón atlántico crece 400% más rápido durante el primer año De cepas de doradas produce un incremento del crecimiento del 30-60% De pez gato y trucha produce un incremento del crecimiento en el 55% y 2l 22% de los cruces, respectivamente Reversión del sexo En tilapia incrementa la cosecha en un 60% Manipulación cromosómica Mayor crecimiento y eficiencia alimenticia en triploides de trucha arco iris, pez gato y fletán. Tilapia triploide creció un 66%-90% que los diploides Ostras triploides muestran un incremento del crecimiento del 13-51% a los 8-10 meses de edad 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 4

3 Selección y cruzamientos Figura. Carpas seleccionadas 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 5 Manipulación cromosómica Tabla. Crecimiento en trucha arco iris Peso 2 años Peso 3 años Crecimiento Triploides (N = 6) 638 ± ± ± 82 Diploides (N = 17) 640 ± ± ± 31 Figura. Ostras triploides y diploides 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). Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 6

4 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 7 Tasa de crecimiento y congelación Figura. Salmones transgénicos con GH 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. 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 Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 8

5 Resistencias a enfermedades Figura. Desarrollo de vacunas recombinantes y de ADN 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 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 9 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 10

6 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 Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 11 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. Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 12

7 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 individuos. Una de las posibles soluciones sería que los transgénicos fuesen estériles. Colapso de pesquerías: cuál es el futuro de la acuicultura? Genética CC Mar 2004/5 D. Posada, Universidad de Vigo 13

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