Secuenciación de todo el genoma de las especies acuícolas

Los proyectos en curso se refieren a pescado, ostras y camarones

El genoma del bacalao del Atlántico, que es aproximadamente un tercio del genoma del salmón del Atlántico, ha sido clasificado por un consorcio noruego.

Entre muchos aspectos relacionados con la eficiencia productiva, la genética se ha identificado como una de las principales áreas de investigación. La genómica es una ciencia basada en tecnología diseñada para estudiar la estructura, expresión y función del material genético en todo un organismo. La historia de esta disciplina tiene poco más de 20 años y las iniciativas de genómica acuícola se lanzaron hace unos 15 años.

A pesar de su corta historia, la genómica de la acuicultura aprovechó las lecciones aprendidas de otras especies, especialmente el proyecto del genoma humano. Se han logrado grandes avances en la genómica de la acuicultura.

Secuenciación del genoma

En general, la secuencia completa del genoma puede verse como el mapa definitivo del genoma, lo que permite a los genetistas extraer genes y variaciones genéticas asociadas con rasgos de producción esenciales para hacer el mejor uso de la genética en la acuicultura. Un aspecto importante de la secuencia genómica completa es proporcionar un mapa para la determinación espacial de variaciones genéticas referidas como polimorfismo de un solo nucleótido (SNP). Los SNP son una de las principales razones por las que un individuo actúa de manera diferente a los demás.

Las relaciones experimentales entre los SNP y los rasgos de rendimiento y producción permiten a los genetistas seleccionar peces con mayor material genético para las generaciones futuras. Como tal, la tecnología SNP se está desarrollando ahora para varias especies, incluidos el bagre, la trucha arco iris, el salmón del Atlántico, el bacalao, las ostras y el camarón.

La secuencia genómica completa también permite la identificación de genes candidatos responsables de los rasgos de producción y rendimiento. Una vez identificados y confirmados, dichos genes se pueden utilizar para la selección asistida por genes de una familia superior. Un genoma ordenado puede conducir a una mejor comprensión de las poblaciones de peces, así como a una mejor comprensión de la resistencia a patógenos y enfermedades.

Ranking de proyectos

Se están llevando a cabo varios proyectos de secuenciación de la acuicultura con especies acuícolas. Estos incluyen salmón del Atlántico, bacalao, ostras del Pacífico, tilapia, bagre y pronto camarones.

Salmón del atlántico

El Proyecto de secuenciación del genoma del salmón del Atlántico está financiado por Canadá, Noruega y Chile. El proyecto está dirigido por un gran equipo de científicos denominado Cooperación Internacional para la Secuenciación del Genoma del Salmón del Atlántico (ICSASG). Su objetivo es producir una secuencia del genoma del salmón del Atlántico que identifique y mapee todos sus genes y pueda actuar como un genoma de referencia para otros salmónidos.

ICSASG utilizará la tecnología de secuenciación tradicional de Sanger en la primera fase y posiblemente tecnologías de secuenciación de próxima generación si es apropiado para las fases posteriores del proyecto. La tecnología Sanger es más cara que otros métodos, pero proporciona lecturas de secuencia más largas que facilitan la acumulación de genomas complejos como el del salmón del Atlántico.

Los experimentos preliminares que utilizaron la plataforma 454 GS FLX probada por miembros del ICSASG arrojaron resultados menos que perfectos para el genoma grande y altamente complejo del salmón del Atlántico, que se cree que es tetraploide. La primera fase del proyecto debería completarse y hacerse pública a principios de 2011.

Bacalao atlántico

El genoma del bacalao del Atlántico, que es aproximadamente un tercio del genoma del salmón del Atlántico, ha sido clasificado por un consorcio noruego. El genoma del bacalao se secuenció secuenciando todo el genoma del rifle de caza y emparejando el extremo utilizando tecnología de segunda generación de la plataforma Roche 454 FLX Titanium.

Desde entonces, el consorcio ha hecho una nota inicial sobre el genoma. Su estudio de transcripción inicial mostró que el 95 por ciento de todas las transcripciones secuenciadas se encontraron en la versión actual del kit, lo que confirma la calidad del proyecto de secuenciación.

Ostras del pacifico

Genoma de la ostra del Pacífico (Crassostrea gigas) es una colaboración entre el Instituto de Oceanología de la Academia de Ciencias de China, el Instituto de Genómica de Beijing y el Consorcio Internacional del Genoma de Oyster, que involucra a muchos investigadores de los Estados Unidos.

El genoma austriaco se secuencia mediante tecnología de secuenciación de segunda generación de la plataforma de secuenciación Illumina. La plataforma Illumina ofrece etiquetas de secuencia relativamente cortas, pero es extremadamente eficiente para generar una gran cantidad de lecturas de secuencia por ejecución, lo que permite una alta cobertura del genoma en todo el ensamblaje del genoma. El principal desafío en la secuenciación del genoma austriaco es el enorme nivel de variación de la secuencia genómica.

Se está trabajando en la secuenciación del genoma de la tilapia en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y la Universidad de Harvard.

Tilapia

El proyecto de secuenciación del genoma de la tilapia fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud y lo está llevando a cabo el Instituto de Tecnología de Massachusetts y el amplio instituto de la Universidad de Harvard. El proyecto de secuenciación utiliza tecnologías de secuenciación de segunda generación.

Bagre

El proyecto de secuenciación del genoma del bagre fue financiado recientemente por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Este proyecto utiliza una combinación de tecnologías de secuenciación de segunda generación, incluidas las plataformas Roche 454 e Illumina.

La principal ventaja de este proyecto es que la secuenciación de un pez homocigoto doble haploide reduce la dificultad de variación de secuencia en el ensamblaje de la secuencia completa del genoma. Los desafíos incluyen una financiación limitada, que prohíbe el uso de la secuencia Sanger como una herramienta adicional para ayudar a la Asamblea. Este proyecto debería estar terminado a finales de 2011.

Camarones

Continúan las discusiones sobre la clasificación del genoma del camarón. Está previsto que el Consorcio Internacional de Secuenciación del Genoma del Camarón celebre su reunión inaugural en junio de este año.

Desafíos

Si bien es emocionante seguir el logro de algunos de los hitos clave en la genómica de la acuicultura, aún quedan desafíos importantes. Estos incluyen la continua falta de información genómica para muchas especies de acuicultura, lo que dificulta la investigación comparativa del genoma. Toda la comunidad genómica de la acuicultura carece de fondos suficientes, especialmente en el campo de la genómica funcional. La capacidad de generar una gran secuencia de plataformas de secuenciación de próxima generación ha trasladado la carga de trabajo del laboratorio al servidor de la computadora.

Las posibilidades de bioinformática, minería de datos y secuenciación son muy limitadas en esta área. Sin embargo, es necesario iniciar estudios que relacionen diferentes rasgos de producción y rendimiento con genotipos, tales como crecimiento, reproducción, resistencia a enfermedades, eficiencia de conversión alimenticia, rendimiento de procesamiento, baja tolerancia al oxígeno y tolerancia a altas y bajas temperaturas.

Los estudios de haplotipos para identificar los mejores perfiles de SNP para un mejor rendimiento aún se encuentran en gran parte en la etapa de diseño. El rasgo cuantitativo de muchos rasgos y la identificación del gen candidato en su conjunto aún no han afectado la producción debido a la falta de mapas de unión de alta densidad necesarios para identificar marcadores estrechamente relacionados. La asistencia de marcadores y genes y la selección basada en el genoma, ahora una realidad para el ganado, los pollos y los cerdos, aún deben implementarse una vez que se superen estas barreras.

Perspectivas

El futuro de la acuicultura depende de las innovaciones tecnológicas en las prácticas de producción, la composición de los piensos y la genética para aportar rentabilidad, eficiencia y sostenibilidad medioambiental continuas a la industria. La secuenciación del genoma completo de las especies acuícolas es un gran paso en la dirección correcta.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de marzo / abril de 2010 de ).

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