GENOMA DEL CAMARÓN BLANCO LITOPENAEUS VANNAMEI DR. JOSÉ GALLARDO ACADEMICO Y CONSULTOR PUCV JENNY RODRÍGUEZ, BONNY BAYOT INVESTIGADORAS CENAIM

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Marina Gil Barbero
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1 GENOMA DEL CAMARÓN BLANCO LITOPENAEUS VANNAMEI Desafíos y oportunidades de las tecnologías genómicas aplicadas a la acuicultura. DR. JOSÉ GALLARDO ACADEMICO Y CONSULTOR PUCV JENNY RODRÍGUEZ, BONNY BAYOT INVESTIGADORAS CENAIM

2 CONTENIDOS 1.- PRESENTACION LABORATORIO AQUAGENETICS 2.- TIEMPO DE REVOLUCIONES: DOMESTICACION GENOMICA BIG DATA. 3.- GENOMICA: CONCEPTOS Y DEFINICIONES. 3.- MEJORA GENETICA EN ACUICULTURA Y GENOMICA 5.- PROYECTO VARIANTES GENOMICAS DEL TIPO SNP EN EL CAMARON BLANCO.

- GENOMICA: CONCEPTOS Y DEFINICIONES. 3.

3 QUIÉNES SOMOS Y QUE HACEMOS? AQUAGENETICS es un laboratorio de investigación, innovación y asistencia técnica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. AQUAGENETICS realiza capacitación y entrenamiento de postgrado en acuicultura y genética.

asistencia técnica de la Pontificia Universidad Católica de

4 CONSULTORIAS Y SERVICIOS AQUAGENETICS provee servicios de genética y biotecnología marina con el objetivo de mejorar la eficiencia y rentabilidad de los sistema de producción. - Diseño e implementación de Programas de Mejora Genética de organismos acuáticos. - Selección de reproductores con rasgos superiores ( TON). - Evaluación de resistencia genética a patógenos (P. salmonis C. rogercresseyi) - Análisis genético de rasgos cuantitativos (Rasgos de crecimiento, rendimiento, calidad y resistencia a patógenos).

- Selección de reproductores con rasgos superiores (30.000 40.000 TON). - Evaluación de resistencia genética a patógenos (P.

5 COLABORACION CON ECUADOR RED CYTED de genética e inmunología para la prevención, manejo y control de patógenos en acuicultura ( ). MAGISTER EN ACUICULTURA- ESPOL Profesor de la Cátedra de genética (2016). PROYECTO COLABORACION ACADEMICA-CENAIM. Capacitación en genómica y proyecto variantes genéticas en Camarón.

MAGISTER EN ACUICULTURA- ESPOL Profesor de la Cátedra de genética (2016).

7 DOMESTICACION Y ACUICULTURA

8 REVOLUCION DE LA GENOMICA SECUENCIADOR MARCA ILLUMINA

9 EXPLOSION DEL BIG DATA Y BIOINFORMATICA HPC MARCA PSSC LABS

10 RECURSOS GENOMICOS DISPONIBLES BASE DE DATOS NCBI Nº DE SECUENCIAS DNA - RNA EST Protein Salmon del Atlantico Tilapia del Nilo Trucha arcoiris Camarón blanco Camarón tigre

000 200.000 DNA - RNA EST Protein 76.285 161.

11 RECURSOS GENOMICOS DISPONIBLES BASE DE DATOS NCBI Nº DE ARCHIVOS Trucha arcoiris Salmon del Atlantico Tilapia del Nilo Camarón blanco Camarón tigre

13 GENOMA.

14 TRANSCRIPTOMA

15 SECUENCIACION DE ADN (GENOMA) MILLONES DE FRAGMENTOS READ CON SECUENCIA DE ADN CONOCIDA Nature Reviews Genetics 11, (2010)

16 SECUENCIACION DE ARN (TRANSCRIPTOMA) MILLONES DE FRAGMENTOS READ CON SECUENCIA DE ADN CONOCIDA

17 ANALOGIA DEL LIBRO TRITURADO ANTES DE SECUENCIAR DESPUES DE SECUENCIAR PROLOGO Esta enciclopedia Contiene el genoma del camarón. Cada tomo (cromosoma) contiene información biológica (genes) de interés para los camaroneros. Conti LO da to GO Esta enci oneros clopedia ene el geno camarón. Camo (cromo ma del soma) contie inf PRO orm bioló ne gica (genes) de inte ación rés para los camar

Cada tomo (cromosoma) contiene información biológica (genes) de interés para los camaroneros.

18 ENSAMBLE DE NOVO

19 ANOTAR Y COMPARAR CONTRA UN GENOMA / TRANSCRIPTOMA DE REFERENCIA. MUTACION

20 RESUMEN FLUJO DE TRABAJO GENOMICA Sampling Sequencing Assembly Comparison

21 GENOMA COMPARACION DEL CAMARÓN GENOMA EN NUMEROS DEL CAMARON CON UNA ENCICLOPEDIA BILLONES A T Genes BASES (LETRAS) G C nucleares? Mitocondria 88 CROMOSOMAS (13 gen-22 ENCICLOPEDIA trna-2rrna) TOMOS 14 EVENTOS 2 MILLONES PAG. DE THG

23 RASGOS CUANTITATIVOS Expresa una cantidad. Controlados por muchos genes. Gran influencia del ambiente / manejo finca sobre su expresión. Genotipo + Ambiente + Manejo finca = Fenotipo

24 ASOCIACION ENTRE UN GENOTIPO Y UN RASGO CUANTITATIVO

25 MARCADORES DE VARIACION GENETICA Debe ser polimórfico (Genetic variations occurring in more than 1% of the population). Sirven como marcadores de un lugar en el genoma (mapa de ligamiento). - No necesariamente con función biológica. ALELO 1 ALELO 2 Fuente: BioData Mining 2013, 6:13

26 MARCADORES Y MAPAS GENETICOS Microsatélites Poco densos en el genoma (1 cada millon pb) SNP Muy densos en el genoma (1 cada 50 mil pb) Referencia: Damani and Topol Genome Medicine :54

28 MARCADOR GENETICO Y LOCI DE RASGO CUANTITIATIVO (QTL)

29 QTL = QUANTITATIVE TRAITS LOCI Región o segmento de un cromosoma cuya variación (genotipos) explica la variación (fenotipos) de un rasgo cuantitativo.

30 SELECCIÓN DE REPRODUCTORES ASISTIDA POR MARCADORES (MAS) SELECCIÓN POR FENOTIPO PARIENTES SELECCIÓN POR MARCADOR EN EL INDIVIDUO QTL + QTL -

31 APLICACIÓN COMERCIAL QTL EN SALMONICULTURA 120 QTL - IPN SOBREVIVENCIA RR RS SS

34 RESISTENCIA A PATOGENOS Tolerancia Es la habilidad del animal para soportar los efectos perjudiciales asociados a la infección (enfermedad). Reduce el impacto de la infección en el individuo, pero >ene poco efecto en la transmisión de la infección a nivel poblacional. Resistencia Es la capacidad de los animales para modular el ciclo de vida de un patógeno. Reduce la transmisión de la infección y por lo tanto la severidad de la enfermedad a nivel poblacional.

35 ESTRATEGIA 1: EXPRESION GLOBAL DE GENES Fuente: OMICS 18-2 (2014)

36 ESTRATEGIA 1: EXPRESION GLOBAL DE GENES

37 ESTRATEGIA 1: EXPRESION GLOBAL DE GENES

38 ESTRATEGIA 2: SELECCIÓN GENOMICA PARA RESISTENCIA GENETICA A PATOGENOS GRUPO DESAFIADO A PATOGENO CANDIDATOS A REPRODUCTORES REPRODUCTORES TEST DE ASOCIACION GENOMICA (GENOTIPO + FENOTIPO) SOLO GENOTIPO

39 ESTRATEGIA 2: SELECCIÓN GENOMICA PARA RESISTENCIA GENETICA A PATOGENOS Método de selección que utiliza la asociación de una gran cantidad de marcadores (con efecto pequeño) con el fenotipo de interés productivo. TRAIT

40 ESTRATEGIA 2: SELECCIÓN GENOMICA PARA RESISTENCIA GENETICA A PATOGENOS SALMON ATLÁNTICO SNPs TRUCHA ARCOIRIS SNPs CAMARON Proyecto James Cook University (AU) SNPs (Zenger et al. 2015) US$ x muestra US$ Mil x proyecto PATÓGENOS US$ MILL.

42 PROYECTO VARIANTES GENETICAS TIPO SNP EN EL CAMARON BLANCO ECUATORIANO

43 OBJETIVO Obtener y validar un conjunto de variantes genéticas del tipo SNP representativas del genoma del camarón blanco de origen Ecuatoriano.

44 TOTAL DE INDIVIDOS UTILIZADOS

45 ESTRATEGIA SECUENCIACION RAD (Restriction-Site-Associated DNA sequencing) Peterson et al PLoS ONE 7(5): e Toonen et al PeerJ 1:e203

46 BUSQUEDA DE VARIANTES GENETICAS Inserción SNP

47 CONSTRUCCION LIBRERÍA GENOMICA 1.- EXTRACCION ADN GENOMICO

48 CONSTRUCCION LIBRERÍA GENOMICA 2.- PRUEBA Y SELECCIÓN DE ENZIMAS DE RESTRICCION

49 CONSTRUCCION LIBRERÍA GENOMICA 3.- DOBLE DIGESTION Y AISLAMIENTO DE FRAGMENTOS

50 RESULTADO SECUENCIACION LIBRERÍA GENOMICA

51 RESULTADO ENSAMBLE DE NOVO CONTIG BASES (LETRAS) PAGINAS A G T C

52 DESCUBRIMIENTO DE VARIANTES GENETICAS Type G1 G2 G3 G4 Deleción Inserción MNV SNP Total

53 COMPARACION VARIANTES GENETICAS TIPO SNP G2 G G G4

54 TRABAJO PENDIENTE ANOTACION VARIANTES GENETICAS TIPO SNP VALIDAR USANDO qpcr PUBLICAR

55 CONCLUSIONES L. vannamei es una importante especie de camarón cultivada en el mundo, sin embargo, la información genómica disponible para esta especie aun es muy limitada. El descubrimiento de SNP realizado en este estudio contribuye al conocimiento del genoma de L. Vannamei y son de utilidad para estudios de genética poblacional, el desarrollo de mapas genéticos, para la realización de estudios de asociación genómica y para implementar Selección genómica en PMG.

56 AGRADECIMIENTOS

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