La curación genética ayuda a que la tilapia roja crezca en Egipto

Responsabilidad


El nuevo programa de cría beneficiará a los piscicultores

tilapia roja
El programa de cría del Fish Research Centre tiene como objetivo producir peces de crecimiento más rápido para los piscicultores egipcios.

El Programa de Cría Genética de Curación de Tilapia Roja Egipcia se estableció en 2014 en la Universidad del Canal de Suez, Centro de Investigación de Peces (FRC) en Egipto. Los peces egipcios de tallo rojo (aturdidos) de primera generación se llevaron de un estanque de cría a un estanque con un peso medio de unos 180 gramos. La tasa de crecimiento y el grosor corporal del animal se seleccionaron dentro de los 4 meses posteriores a la transferencia. En ese momento, recibimos indicaciones firmes de la intensidad de la selección lograda con el sistema de etiquetado actual y las tasas de reemplazo reproductivo. El pez del estanque del jardín de infantes se convirtió en la primera generación G1criadero seleccionado.

Edad y tamaño de elección

La pregunta es si se deben sacar temprano a los animales grandes, por ejemplo, cuando se sacan de los estanques de los jardines de infancia. El lado positivo de la selección temprana: acorta el intervalo generacional y acelera la tasa de crecimiento genético en un 50 por ciento o más. En contra de esto, la selección temprana puede distorsionar las curvas de crecimiento, dando como resultado una maduración rápida y peces que crecen lentamente después de la maduración. Existe una considerable evidencia anecdótica y algo experimental de que esto ocurre en la tilapia, donde el fenómeno se denomina «golpe de pared». Para ilustrar este problema, diseñamos estudios que analizan la correlación entre las tasas de crecimiento temprano y tardío.

Figura 1: El programa genético mejora la tasa de crecimiento de la cepa seleccionada a una tasa prevista de 5-7 por ciento por generación.
Figura 1: El programa genético mejora la tasa de crecimiento de la cepa seleccionada a una tasa prevista de 5-7 por ciento por generación.

La intensidad de la selección limita la tasa de crecimiento genético.

El principal factor que limita la tasa de progreso genético es el número de peces marcados por el aleteo, que osciló entre 4.000 y 6.000. El número estimado de nuevos cultivadores seleccionados para reemplazar a otros mejoradores por año fue de alrededor de 300 en ambas rutas. El etiquetado y la mortalidad por selección redujeron el número disponible para la selección, resultando en una supuesta intensidad de selección de alrededor del 10%. En realidad, esto es bastante bueno en comparación con lo que se puede lograr con muchos animales terrestres que se crían para alimentarse y tienen solo unas pocas crías. Sin embargo, esto fue significativamente menor de lo que la tilapia podría haber logrado si se pudiera utilizar una técnica de etiquetado diferente.

La relación entre la intensidad de la selección y la tasa de crecimiento genético esperada no es lineal. Se puede calcular que, si otros factores genéticos son iguales, aumentar la tasa de crecimiento genético en un 50% en cada generación requiere una reducción en la proporción de animales seleccionados del 10% a aproximadamente el 0,42%. Esto significaría marcar 95.000 animales en lugar de 4.000, lo que claramente no es posible con grapas. Sin embargo, sería fácil para los peces tener marcas de color naturales como el gen rojo que domina la cepa roja egipcia. Aumentando la intensidad de la selección lo suficiente doble la tasa de crecimiento genético actualmente proyectada significaría marcar alrededor de 700.000 peces en lugar de 4.000.

La tasa de reemplazo familiar limita la tasa de crecimiento genético

El plan era mantener una población de 300 reproductoras seleccionadas en las líneas M y F. Fueron llamados educadores de abuelos y fueron etiquetados METRO y F en el diagrama de flujo (Figura 2). Con 300 criadores de 4000 criados, es posible mantener una intensidad de selección del 10% reemplazando a todos los productores cada año para minimizar el tiempo de generación. Sin embargo, 300 criadores no producen suficientes frituras para reemplazar la generación anterior de criadores utilizados para crear la descendencia híbrida de la línea de producción F1. Resultó que se necesitaban 30.000 criadores al año y 300 criadores producían solo alrededor de 12.000 cachorros al mes, lo que no era suficiente para calcular la mortalidad. Se sugirió que los productores padres podrían ser reemplazados cada dos años en lugar de cada año, pero esto retrasó la transferencia de los beneficios de la mejora genética a la línea de producción.

Figura 2: Diagrama de flujo que muestra las etapas del programa de selección y mejora genética.
Figura 2: Diagrama de flujo que muestra las etapas del programa de selección y mejora genética.

Procedimiento de marcado de peces e intensidad de la selección

El aleteo se utilizó para diferenciar las cepas; este procedimiento de corte de aletas fue demostrado por el autor en el WorldFish Center (Abbassa Research Station) de 2004 a 2007. Durante la regeneración, la tasa de pérdida de marcas es bastante baja y los peces marcados eran fáciles de detectar en las mesas de clasificación. Se estima que el número máximo de peces marcados en un episodio, es decir, en una ronda de selección, fue de 4000 a 6000. Esto establece el límite superior de la intensidad de la selección que se puede lograr con este procedimiento de etiquetado en aproximadamente el 10 por ciento.

Para los marcadores de color naturales (rojo frente a plateado salvaje), se podría lograr una intensidad de selección mucho mayor si se pudiera usar la presencia o ausencia de un gen rojo dominante para distinguir entre las cepas M y F en lugar de la escisión de la aleta izquierda y derecha. Básicamente, no había un límite superior para la intensidad de la muestra, excepto por el número de peces a medir, que era alto cuando se examinaban los peces más grandes antes de la selección. Los híbridos F1 entre la cepa homocigótica roja y homocigótica plateada eran ellos mismos rojos, como se requería para la producción. Estos peces rojos F1 apareados produjeron un 25 por ciento de lepismas en cada generación.

Se utilizaron marcadores de etiqueta PIT y muestras de ADN. Cuando cada nueva generación produjo familias de abuelos seleccionados, los animales seleccionados para la reproducción se marcaron con una etiqueta PIT para que fueran identificados y retirados del plantel de reproducción en el momento adecuado. Se tomaron muestras de tejido de las aletas al mismo tiempo que se marcaron los peces y se almacenaron cuidadosamente para su posterior análisis de ADN. Los datos de ADN finalmente se usaron para varios propósitos: monitorear el desarrollo del parentesco y la pérdida de diversidad genética, documentar el rebaño para fines forenses y hacer cumplir la ley de la propiedad del propietario.

El papel de la genética en el desarrollo agrícola

La tasa anual de producción de tilapia bajo este programa de cría iba a aumentar de alrededor de 3000 millones de toneladas a alrededor de 17 000 toneladas durante los próximos cinco años. El entorno de producción se cambió de un cultivo intensivo en estanques a un cultivo superintensivo a una altura de 250 m.2 tanques de flujo continuo, cada uno con unos 30.000 peces. La producción bajo el nuevo sistema se inició con la mejor cepa posible, lo que dio a los propietarios de las granjas una ventaja inicial en los costos de producción sobre los competidores. Si se demuestra que la mejor cepa está ampliamente disponible, como la cepa roja seleccionada, es inevitable que los competidores de la granja reconozcan tarde o temprano la superioridad de la misma cepa. Pensé que una ventana de oportunidad competitiva para una granja que usa este programa, basada en el precio más alto y el beneficio relativo de la mejor cepa disponible actualmente, podría ser de unos cinco años.

A lo largo de esta ventana de oportunidad de cinco años, el programa de genética mejorará la tasa de crecimiento de la cepa a una tasa prevista del 5 al 7 por ciento por generación. Por lo tanto, si la mejor cepa se convierte ahora en un producto de uso generalizado, la granja seguirá incurriendo en costos significativos: una ventaja de precio sobre sus competidores a medida que la versión de esa cepa haya mejorado. Por el momento, solo la FRC es la mejor variedad (aunque otras empresas de acuicultura pueden tener programas genéticos comparables) y puede decidir comenzar a vender el asado y los guantes a otros productores. Si la FRC comienza a vender alevines y guantes (‘productos genéticos’) a otros productores, puede multiplicar sus esfuerzos para lograr una relación precio / precio más alta cobrando un precio relativamente alto por los alevines. Esto es similar a la forma en que los productores de semillas modernos en otras industrias reciben una parte de las ganancias de una mejor productividad de semillas. La clave para vender productos genéticos a los agricultores a precios elevados (como vender semen en la industria láctea) es la capacidad de mostrar de forma precisa y sin ambigüedades qué es el crecimiento de la productividad.

Figura 3: Esquema de un programa de mejoramiento genético y su integración en el sector de piscicultura comercial.
Figura 3: Esquema del programa de mejoramiento genético y su integración en el sector de piscicultura comercial.

Certificado ISO para programa de mejora genética

Cuando la FRC comienza a vender alevines y guantes («productos genéticos») a otros productores, puede multiplicar sus esfuerzos para obtener una relación precio / precio más alta cobrando un precio relativamente alto por los alevines. Demostrar el crecimiento de la productividad es clave para vender productos modificados genéticamente. Por lo tanto, el FRC dio alta prioridad a la documentación precisa y la estandarización de los procedimientos de selección y prueba. Se requieren normas ISO sobre documentación y repetibilidad cuando la FRC comienza a vender productos genéticos (por ejemplo, fritura o toma de huellas dactilares) basados ​​en mejoras de rendimiento probadas y reproducibles.

Problemas de seguridad y protección de cepas FRC

En cuanto a la protección física de las cepas, las líneas puras se protegieron de la reproducción no autorizada dividiendo solo híbridos F1 entre dos o más líneas. Además, los híbridos estaban hormonalmente invertidos. Cuando los híbridos son reproducidos por un secuestrador, la generación F2 resultante es menos uniforme en forma y tasa de crecimiento y generalmente más baja para los padres. Sin embargo, el FRC desarrolló una estrategia para mantener un nivel muy alto de bioseguridad para sus abuelos puros M y F.

Al considerar la protección legal y el registro, el procedimiento para el registro oficial o la patente de una nueva variedad genética requiere una prueba de la singularidad, estabilidad y uniformidad de la variedad. Se utilizaron marcadores de ADN para este propósito y el número de loci de marcadores de ADN desarrollados para la tilapia fue más que suficiente. Sin embargo, recolectamos muestras de ADN de los productores de cada generación y las guardamos en un lugar seguro, incluso si no había un plan inmediato para analizarlas.

Se utilizaron marcadores visibles y de ADN para el análisis forense. Los datos de marcadores de ADN (perfiles de «huellas dactilares») estaban disponibles para examen forense cuando era necesario, es decir, cuando se sospechaba que un competidor había obtenido una cepa ilegalmente. Para este propósito, los datos de marcadores de ADN acumulados durante generaciones sucesivas de desarrollo de la raza pueden y pueden usarse. En este contexto, era importante recopilar muestras de ADN y datos para cada generación.

Perspectivas

El éxito a largo plazo de este programa de reproducción selectiva depende de una serie de factores clave, incluida la creación de una «población sintética» con una amplia diversidad genética, el uso de una estrategia de selección combinada, la restricción de la endogamia, la medición de los beneficios genéticos. y peces mejorados distribuidos genéticamente a los agricultores. Si se aplica correctamente, traerá beneficios significativos a los criadores de tilapia egipcios y aumentará la producción de pescado en el país.

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