Liberando el potencial genético del langostino tigre negro

En Australia, un nuevo centro de investigación para desarrollar un programa de mejoramiento avanzado

El Centro de Cría de Camarón (ARC) lleva el conocimiento genético del camarón tigre negro a un nivel comparable al de la ganadería y crea las herramientas y procesos necesarios para llevar a cabo un programa de mejoramiento de la especie altamente desarrollado y a escala industrial.

El langostino tigre negro (Penaeus monodon) es la segunda especie de penae más cultivada en el mundo, representando alrededor del 15% de la producción total de camarón en 2014, con un total de 634521 toneladas (FAO 2016).

A pesar del crecimiento inicial a mediados de la década de 1980, la expansión continua de la industria del tigre negro de cría no ha estado a la altura de las expectativas iniciales, principalmente debido a las dificultades en la cría y domesticación del rebaño, enfermedades virales devastadoras y una mayor competencia de mercado de otros pennoides. restricciones comerciales.

Como resultado, ha habido una tendencia generalizada hacia el cultivo de camarones de cola blanca (Penaeus vannamei) totalmente domesticados y genéticamente mejorados, especialmente en Asia, donde la especie se introdujo comercialmente en 1996.

En Australia, los langostinos tigre negro siguen siendo los principales crustáceos cultivados, y representaron alrededor del 95 por ciento de la producción total de camarones en 2014 (5000 toneladas; APFA 2016). Históricamente, la industria australiana ha dependido en gran medida de la colección de pedigríes naturales para propagar las semillas que necesitan las granjas, aunque los desarrollos recientes en la cría de animales y la domesticación de algunas granjas han reducido esta dependencia.

La domesticación semicomercial, junto con la opción de aumentar el crecimiento, la supervivencia y la resistencia a los patógenos, ha destacado los beneficios de la mejora genética de la especie y el aumento de la productividad (es decir, hasta un 39 por ciento más que los recursos naturales; Norman-Lopez et al.2015. Investigación en acuicultura. Doi: 10.1111 / are. 12782). Como tal, existe un gran interés en la cría selectiva de langostinos tigre negro en Australia. Sin embargo, hasta la fecha, la industria australiana no se ha beneficiado mucho de la cría selectiva de especies.

Desarrollo avanzado de camarones ARC Hub

Reconociendo la importancia de la acuicultura australiana para la industria en la provisión de productos del mar saludables y sostenibles a la comunidad global, el Australian Research Council (ARC) financió un Centro de Investigación de Transformación Industrial de cinco años de duración de los principales genetistas de animales, genomas, virólogos y científicos de acuicultura James. la Universidad de Sydney, la experiencia en secuenciación del genoma del Fondo Australiano de Investigación Genómica (AGRF) y la Universidad de Gante, y uno de los productores de camarón de cultivo más grandes del país, Seafarms Group. (Grupo de marineros es un proponente del proyecto Sea Dragon, que tiene como objetivo desarrollar una de las granjas camaroneras más grandes del mundo en el norte de Australia, que cubre 10,000 hectáreas de estanques).

Ejemplos de langostinos tigre negro con un fenotipo cocidos para teñir.

El resultado es la ambigua tarea del ARC Shrimp Center de llevar el conocimiento genético del langostino tigre negro a un nivel comparable al del ganado y crear las herramientas y procesos necesarios para llevar a cabo un programa de cría altamente desarrollado para especies con escala industrial. En particular, Hub busca llevar el estado del conocimiento genético y fenotípico al punto en el que se puedan usar métodos estadísticos altamente precisos basados ​​en marcadores de todo el genoma para predecir las características genéticas de los animales reproductores.

Este enfoque se llama selección genómica y recientemente se ha establecido como el estándar de oro en los programas de mejoramiento de ganado y cultivos. Se ha demostrado que la inclusión de la selección genómica en los programas de mejoramiento aumenta el aumento genético de algunos rasgos hasta en un 81 por ciento y el aumento promedio en la precisión del valor de reproducción en un 33 por ciento en comparación con los métodos puramente tradicionales basados ​​en el fenotipo (Nielson et al.2009). Aquaculture 289: 259-264 y Nielson et al.2011 Journal of Animal Science 89: 630-638).

Además, la selección genómica tiene el mayor potencial para seleccionar rasgos que no se pueden medir directamente en los candidatos de selección (por ejemplo, tolerancia a enfermedades, calidad de la canal y tasa de conversión alimenticia o FCR) porque involucra tanto a los miembros de la familia como a la dispersión genética entre ellos. La integración de métodos de selección genómica en los programas de cría de camarones, especialmente aquellos que involucran signos de enfermedad y tolerancia fisiológica, permite un rápido aumento en el crecimiento genético en comparación con la selección de fenotipo tradicional.

Muestreo de langostinos tigre negro para análisis de ADN (investigadores Quyen Quyen Banh y Tansyn Noble).

Lo que ARC Hub ofrece a la industria australiana

Las actividades del Shrimp Breeding Center (ARC) son parte de cinco paquetes de trabajo, cada uno de los cuales proporciona conocimientos básicos o herramientas genéticas de última generación para lograr el objetivo general de implementar la selección genómica. Estos temas científicos incluyen:

Producción familiar – Para que cada programa de cría tenga éxito, debe tener un suministro confiable de palos de incubación. Junto con los empleados de Seafarm, se utilizan métodos innovadores de cría de animales para producir una gran cantidad de rebaños de cría domesticados. El objetivo principal del ARC Hub es dejar una gran cantidad de líneas de camarón domesticado, que también tienen registros extensos de datos genómicos y fenotípicos, y que podrían convertirse en la columna vertebral del futuro programa de selección de Seafarms.

Genoma del camarón – El conocimiento de la estructura del genoma del camarón tigre negro puede proporcionar la información necesaria para desarrollar mapas genéticos y un programa avanzado de propagación genómica aguas abajo, y proporcionar una mejor comprensión de la función de los genes asociados con rasgos comercialmente importantes. El ARC utiliza una combinación de las últimas tecnologías de secuenciación y líneas de ensamblaje de última generación para obtener un borrador del genoma y un transcriptoma específico de tejido. También se utilizan técnicas de mapeo comparativo del genoma del tigre negro y otros crustáceos para refinar el patrón del genoma. El objetivo es producir el conjunto más completo de genomas de camarón hasta la fecha.

Producción de recursos genómicos – Comprender la arquitectura genética de la estructura y los rasgos del genoma es un requisito previo esencial para cualquier programa avanzado de reproducción selectiva. El Centro ARC genera recursos extensivos para todo el genoma del langostino tigre negro utilizando técnicas de secuenciación de genotipos. Este enfoque identifica marcadores de 50.000 más polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) que se adjuntan a mapas de ligamiento genético utilizando datos de pedigrí. Estos marcadores son la base para predecir el valor genético de reproducción de un individuo cuando se correlacionan con la información fenotípica.

Recolección de datos fenotípicos y desarrollo de tecnologías para la adquisición de fenotipos de variedades industriales – Los programas de cría de camarones requieren la recopilación de datos fenotípicos de decenas de miles de individuos por generación. Incluso para una característica, esto significa una gran inversión en mano de obra para recopilar datos suficientes para tomar decisiones de selección confiables. Por lo tanto, los programas de mejoramiento del camarón generalmente se limitan a la opción de crecimiento, supervivencia y resistencia a enfermedades.

Camarones cocidos para teñir en el proceso de fenotipado.

Uno de los principales objetivos de ARC Hub es recopilar datos fenotípicos para muchas características a escala industrial utilizando enfoques automatizados al mismo tiempo. Como tal, los investigadores de Hub han desarrollado un software para estimar el peso del camarón y los parámetros corporales a partir de imágenes digitales y también están experimentando con espectroscopía infrarroja de campo cercano (NIRS) para fenotipar rápidamente los camarones en busca de características bioquímicas importantes como el contenido de proteínas y ácidos grasos omega-3.

Evaluación de parámetros genéticos y selección genómica – En última instancia, por primera vez, ARC Hub quiere realizar una selección genómica de langostinos tigre negro. Para ello, toda la información genealógica, genómica y fenotípica recopilada a través de paquetes de trabajo se integra utilizando una base de datos especialmente diseñada que vincula el genoma con el fenómeno y algoritmos predictivos que evalúan el valor de reproducción genómica humana. El Centro ARC valida algoritmos predictivos del mundo real, proporcionando el programa de cría de selección genómica multifuncional más avanzado del mundo para camarones.

Perspectivas

El Centro ARC para la cría de camarones existe desde hace un año y medio, y durante ese tiempo, nuestros investigadores han probado y fenotipado más de 22,000 camarones de 130 familias recolectados en los estanques comerciales de Seafarm. Se ha tomado ADN para análisis parentales y genómicos, mientras que se han tomado muestras de camarones para determinar la carga viral contra el virus de punto final (GAV) y los marcadores de tolerancia al estrés. En total, se espera que aproximadamente 35.000 camarones sean fenotipados y genotipados para generar los algoritmos predictivos necesarios para la selección genómica. Obtenga más información y realice un seguimiento de nuestro progreso en https://research.jcu.edu.au/itrh-apb.

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