Los marcadores de ADN ayudan a gestionar las poblaciones de tilapia del Nilo

Los marcadores moleculares pueden detectar diferencias entre las poblaciones de tilapia silvestres y cultivadas

Con base en los datos de los marcadores genéticos, se pueden formular métodos apropiados para el manejo del rebaño y el mejoramiento genético para proteger la diversidad de los recursos genéticos de tilapia existentes.

Durante las últimas dos décadas, se han desarrollado poblaciones de tilapia del Nilo mejoradas genéticamente en Asia, especialmente en Filipinas. Los principales programas de mejoramiento genético han introducido nuevas «cepas» que ahora se cultivan en muchas empresas comerciales de todo el mundo.

Como generalmente se pensaba que las existencias disponibles localmente eran genéticamente más bajas, las razas mejoradas como la tilapia GIFT, GMT y FaST se vendieron cuando se introdujeron comercialmente por primera vez. La mayoría de los agricultores emprendedores están dispuestos a pagar una prima por dicha semilla de tilapia, con la esperanza de aumentar sus ingresos mediante períodos de cultivo más cortos o menores costos de alimentos.

Cribado genético

La genética en la acuicultura de tilapia se asocia principalmente con la modificación por selección convencional (selección masiva, selección familiar, hibridación y otros medios) y técnicas de manipulación modernas como la transgénesis y la manipulación de conjuntos de cromosomas. Otra aplicación genética que se está convirtiendo en parte integral del cultivo de tilapia y el manejo del rebaño es el uso de marcadores bioquímicos o moleculares.

Con el advenimiento de la tecnología de reacción en cadena de la polimerasa, se han desarrollado marcadores moleculares para detectar diferencias entre las poblaciones de tilapia silvestres y cultivadas. El polimorfismo de la longitud del fragmento de restricción del ADN mitocondrial (mtDNA-RFLP), el polimorfismo de la longitud del fragmento amplificado, la toma de huellas dactilares multilocus y el ADN polimórfico amplificado aleatoriamente son algunos de los métodos utilizados para delimitar las diferencias de existencias. Con el desarrollo del mapa del genoma de la tilapia de la Universidad de New Hampshire, la estructura genética de las poblaciones de tilapia del Nilo silvestres y cultivadas ahora se está analizando utilizando marcadores de ADN microsatélites fácilmente variables (msDNA).

El proyecto GIFT fue el único gran programa de cría de tilapia en Filipinas que examinó la variabilidad genética de sus poblaciones fundacionales (cuatro poblaciones de tilapia del Nilo africanas y cuatro asiáticas) utilizando aloenzimas en lugar de marcadores moleculares modernos más diversos. Estos marcadores podrían determinar los efectos genéticos de diferentes métodos de mejora, así como identificar y posiblemente proteger la integridad de las poblaciones mejoradas.

Caracterización por marcadores de ADN

Debido a que los marcadores moleculares pueden abordar altos niveles de polimorfismo, son útiles para describir la variación genética en las poblaciones. Debido al uso potencial de marcadores para evaluar, manejar y conservar de manera efectiva la diversidad genética de la tilapia cultivada, la estructura genética de las poblaciones de tilapia del Nilo mejoradas y domesticadas en Filipinas se determinó en colaboración con SEAFDEC y el Laboratorio de Población Aplicada. Genética de la Universidad de Tohoku.

Se utilizaron dos sistemas de marcadores, msDNA y mtDNA-RFLP, y poblaciones seleccionadas de tilapia del Nilo de GIFT, GMT, FAsT y SEAFDEC para evaluar la NIFI domesticada y la tilapia israelí (Tabla 1). Se recolectaron y almacenaron en Japón treinta muestras de grapas tomadas al azar de cada stock para su análisis en etanol.

Eguia, detalles de las poblaciones asiáticas de cultivo de tilapia del Nilo, Cuadro 1

Generación de Inventario Notas

NIFI F2 Obtenido en 1987 del Instituto Nacional de Pesca Continental de Bangkok, Tailandia, donde se le conoce como Chitralada.
Israel F2 Adquirido en 1979 de la Oficina de Pesca y Recursos Hídricos de Filipinas del Criadero de Gan Shmuel en Israel. Distribuido a los agricultores locales desde la década de 1970 hasta mediados de la de 1980.
Rápido S11 Obtenido en 1993 del Centro de Acuicultura del Centro Acuático Central de Luzón Central. Los fundadores estaban formados por acciones en Israel, Singapur y Taiwán.
SEAFDEC seleccionado S11 o F11 Originalmente seleccionado entre los descendientes de segunda generación de NIFI (S4), es la cuarta generación seleccionada del programa de selección masiva más grande.
GMT F1 Tilapia genéticamente macho (GMT) administrada por PhilFishgen (Nueva Ecija, Filipinas). El stock fundador utilizado para desarrollar tilapia en la producción de GMT para el supermacho YY se obtuvo del lago Manzala, Egipto, de la Universidad de Gales en Swansea a través de la Universidad de Stirling. Este lote es el cruce de F4 entre la línea seleccionada (F) x Egipto-Swansea YY (M).
KINK G9 G9 Tilapia de cultivo genéticamente mejorada (GIFT) de novena generación, obtenida mediante la combinación de las cepas de mejor rendimiento de África y Asia a través de una selección familiar combinada. Gestionado por: GIFT Foundation International Inc., Nueva Ecija, Filipinas.

Cuadro 1. Datos sobre las poblaciones asiáticas de cultivo de tilapia del Nilo estudiadas para determinar su diversidad genética.

Diversidad genetica

La diversidad genética basada en la multiplexación de cinco loci de microsatélites fue más informativa para describir las diferencias de stock que los marcadores de ADNmt-RFLP basados ​​en solo 14 morfos de restricción. La clasificación de variabilidad en las poblaciones de tilapia del Nilo mostró algunas inconsistencias entre los resultados de los sistemas de marcadores.

Los datos modernos de msDNA mostraron que la tilapia GIFT tenía la mayor heterocigosidad esperada (HExp = 0,813) y la mayor diversidad de alelos (número medio de alelos por locus, A = 10), mientras que GMT fue la más baja (HExp = 0,666, A = 6,4).

Razas avanzadas, en particular GIFT y FaST (HExp = 0,788) fueron en general más diversas que las poblaciones israelíes y NIFI no seleccionadas, lo que refleja el hecho de que se derivaron de poblaciones mixtas sintéticas y han sido capaces de minimizar la endogamia. Por el contrario, las frecuencias de haplotipos de ADNmt indicaron que las poblaciones no seleccionadas de NIFI (diversidad de haplotipos, h = 0,805) e Israel (h = 0,648) fueron valores más volátiles.

Aunque la variabilidad genética media basada en el análisis de msDNA fue moderadamente alta en todas las tilapias excepto NIFI, hubo una remisión significativa de homocigotos en las poblaciones, lo que indica cierta endogamia. Además, la mayor diferencia en la diversidad genética de las poblaciones estudiadas se explica principalmente por las diferencias a nivel individual (99,61% según el análisis de ADNmt y 61% según los resultados de ADNmt) más que por los niveles de las poblaciones.

Los resultados también mostraron algunas inconsistencias. Los valores de divergencia de nucleótidos del ADNmt indicaron que los animales seleccionados por NIFI y SEAFDEC estaban muy relacionados, los datos del ADNmc mostraron similitud genética entre las dos cepas. NIFI fue el stock base utilizado en el desarrollo de la línea SEAFDEC seleccionada, por lo que las relaciones mostradas por el análisis de msDNA parecían más fiables en este contexto.

La gestión del inventario

Estos resultados afectan la conservación y el manejo de las poblaciones de tilapia cultivadas. Aunque el estudio se habría beneficiado del uso de razas endogámicas conocidas y poblaciones de referencia superadas, ambos métodos de marcadores moleculares mostraron cierta endogamia en la mayoría de las poblaciones de tilapia asiática del Nilo cultivadas.

La endogamia es el resultado de poblaciones fundacionales deficientes y / o manejo deficiente del rebaño. Conocer el grado de desarrollo del parentesco de las poblaciones de tilapia cultivadas a través de marcadores de ADN aumenta la conciencia de la importancia de un manejo familiar adecuado para minimizar las consecuencias negativas de la depresión por parentesco.

Las poblaciones de prueba de tilapia estaban menos diferenciadas de lo que se hubiera esperado, como se puede ver en el porcentaje muy bajo de variación molecular debido a las diferencias entre las poblaciones. Esto puede deberse al dominio de las poblaciones fundadoras egipcias en varias cepas asiáticas. Es posible que las frecuencias de los marcadores marcados en las cepas estudiadas tiendan a ser alelos y haplotipos comunes. En cualquier caso, el hecho de que la cepa sintética GIFT tuviera la mayor variabilidad genética y diversidad alélica significó que la adición de «nuevos» alelos de células germinales africanas aumentó el aumento constante de la variabilidad genética GIFT en comparación con los rasgos de los fundadores asiáticos solamente.

Y debido a que la variación genética en las poblaciones asiáticas estudiadas se debió principalmente a diferencias individuales, los futuros programas de mejoramiento genético deberían poner más énfasis en los métodos de propagación selectiva que utilizan la variación genética individual.

Monitoreo genético

Además de la caracterización de poblaciones, los marcadores de ADN se pueden utilizar para controlar los cambios genéticos en poblaciones seleccionadas y domesticadas. En el estudio anterior, se utilizaron marcadores genéticos para evaluar el efecto de una simple selección de masa específica de tamaño en dos pasos sobre la variabilidad genética del stock de NIFI.

Se analizaron los clips de aleta de los controles individuales no seleccionados de dos generaciones (primera C1 y C4 de cuarta generación) y la tilapia del Nilo seleccionada por SEAFDEC (S1, S2 y S4) de tres generaciones de individuos para determinar la variación del ADNms en cinco loci. Además de los índices de variabilidad genética, se evaluaron el crecimiento, la respuesta a la selección y los coeficientes de parentesco de cada selección.

El análisis de microsatélites mostró algunos índices de variabilidad genética (A y media HExp) después de cuatro generaciones seleccionadas en cepas seleccionadas y de control. Medio HExp los niveles disminuyeron significativamente, mientras que se observó una disminución en el número de alelos en S4. La disminución de la diversidad alélica se debió a la eliminación de los alelos de baja frecuencia durante la selección, mientras que la disminución del nivel de variabilidad genética significó un aumento de la homocigosidad o el desarrollo de parentesco en las sucesivas generaciones seleccionadas.

Esto sucedió cuando menos individuos genéticamente diversos contribuyeron a la próxima generación de reproducción como padres efectivos. Este desarrollo de parentesco pareció tener un impacto negativo en las ventajas de crecimiento de las poblaciones seleccionadas sobre las poblaciones de control, ya que las diferencias en las tasas de crecimiento promedio se redujeron en las generaciones posteriores. Las poblaciones de control también mostraron cierta reducción en la diversidad alélica y la variabilidad genética debido a la selección estabilizadora inadvertida y la deriva genética en gran medida aleatoria en poblaciones reproductivas naturalmente limitadas, como las poblaciones de acuicultura.

Figura 1. Esquema recomendado para el manejo sostenible de la tilapia de cultivo utilizando marcadores moleculares.

Preservar la diversidad

Con base en los datos de los marcadores genéticos, se pueden formular métodos apropiados para el manejo del rebaño y el mejoramiento genético para proteger la diversidad de los recursos genéticos de tilapia existentes. Por lo tanto, siempre que sea posible, los marcadores de ADN deben integrarse en esquemas que promuevan el manejo sostenible de la tilapia cultivada (Figura 1). La ordenación sostenible se puede lograr tanto mediante el desarrollo de tilapialinas, que pueden usarse inmediatamente en la agricultura, como para conservar poblaciones genéticamente variables como recursos genéticos valiosos en el futuro.

Los datos de referencia sobre la diversidad genética de las poblaciones de tilapia cultivadas proporcionan a los acuicultores una buena visión general. Irónicamente, las poblaciones de tilapia silvestres y cultivadas se mantenían deficientemente antes del desarrollo de poblaciones seleccionadas de tilapia. Se culpó en parte a los acuicultores del deterioro genético de las poblaciones debido a la transferencia indiscriminada de poblaciones y a las prácticas de gestión inadecuadas de los criaderos. Al aumentar la disponibilidad y el conocimiento de los métodos avanzados de seguimiento genético en la gestión de los recursos genéticos, los acuicultores ahora tienen los medios para proteger la diversidad de las poblaciones de tilapia cultivadas.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de julio / agosto de 2006 de ).

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