Selección de resistencia a enfermedades del camarón blanco indio

Resultados actuales de un programa de cría selectiva implementado en Egipto

Autor con algunos camarones blancos indios de un programa de cría selectiva egipcio.

El camarón blanco de la India (Fenneropenaeus indicus) es una especie importante en la industria de la acuicultura egipcia y se ha visto afectado negativamente por varias enfermedades importantes. Varios programas de cría selectiva para camarones cultivados en otros lugares han tenido éxito en mejorar la resistencia a enfermedades de patógenos específicos, lo que indica que la mejora genética es posible para varias enfermedades.

Sin embargo, para implementar de manera óptima la opción de resistencia mejorada a las enfermedades en el programa de reproducción, es importante investigar si existe un vínculo genético significativo entre la resistencia a las enfermedades y otros rasgos importantes en el objetivo de reproducción.

La elección de la resistencia a las enfermedades es un método sostenible para el desarrollo de la producción acuícola, que brinda oportunidades para el desarrollo de poblaciones más resistentes a las enfermedades. Está bien documentado que la resistencia a enfermedades comunes en la acuicultura tiene una alta variabilidad genética aditiva y puede facilitar una fuerte respuesta a una respuesta selectiva. Los programas de cría de camarones efectivos deben incluir una mejor resistencia a las enfermedades a través de la selección.

En nuestro estudio, se introdujo un programa de selección de camarón blanco como parte del Programa de selección de camarón blanco de la India en la zona del triángulo de AL Dibah (DTZ) en Egipto. Nuestros estudios se basan en experimentos controlados en los que camarones de familias individuales producidos en cada familia se exponen al WSSV, IHHNV y vibrio (EMS) a través de co-portadores infectados (portadores).

Los objetivos generales de nuestro proyecto, apoyado por la Fundación para el Desarrollo de la Ciencia y la Tecnología (STDF), Egipto bajo la subvención No. 5661, fueron desarrollar un programa de selección para aumentar la resistencia a los principales patógenos del camarón en el camarón blanco de la India para estudiar la genética nivel de impurezas. variación en la resistencia a la infección combinada con WSSV, IHHNV y vibrio (EMS) en ensayos de infección combinada en condiciones comerciales de reproducción y para el desarrollo de múltiples razas especializadas en un entorno específico (por ejemplo, enfermedades específicas) para una sola cepa o raza universal. .

Esperamos que nuestro trabajo beneficie directamente a los productores de camarón al reducir las pérdidas de camarón debido a brotes de enfermedades. Aquí repasamos algunas de las principales actividades del proyecto desde finales de 2013.

Vista de las instalaciones y estanques utilizados en el programa de cría selectiva.

Desarrollo de marcadores de microsatélites

Uno de nuestros objetivos es desarrollar un sistema para genotipar el camarón blanco indio (Fenneropenaeus indicus) resistente a diversas enfermedades utilizando loci de microsatélites como marcadores. Este sistema se utiliza en última instancia para genotipar los pedigríes de estas especies con el fin de monitorear la diversidad genética de este grupo como una forma de manejo familiar.

Los marcadores y los datos del genotipo obtenidos se utilizan principalmente para cuatro propósitos: (1) comparar la diversidad genética de las bandadas reproductoras entre las poblaciones de camarones y evaluar la divergencia genética entre las poblaciones (por ejemplo, Fst); (2) monitorear los cambios seculares en las frecuencias alélicas en una familia cerrada ; (3) identificación parental y familiar completa en la familia, (4) aplicaciones forenses y de propiedad intelectual.

En la Fase I, se diseñaron 100 cebadores de secuencias de microsatélites de F. indicus. Para la optimización de la fase II y las pruebas de polimorfismo, se probaron inicialmente 41 cebadores. Actualmente, se han optimizado 21 conjuntos de cebadores y se utilizan para amplificar microsatélites en individuos de fase I. Hasta la fecha, estos 9 loci son polimórficos, proporcionan información útil y luego se utilizan para la genotipificación. El polimorfismo en los loci restantes aún no está definido, ya que todavía se analizan en geles de poliacrilamida. Si es necesario, se agregarán loci adicionales a los 21 originales de los 41 juegos de cebadores pedidos. La finalización de la selección del locus que se utilizará para la genotipificación está prevista para finales de 2016.

Cepas especializadas para ambientes

El objetivo original era producir una cepa universal mejorada de camarón blanco de la India, pero hemos desarrollado aún más nuestro objetivo y estamos comprometidos con dos sistemas de crecimiento intensivo y semi-intensivo muy diferentes. El nuevo énfasis en el medio ambiente intensivo significa que muchos camarones crecerán a lo largo de sus vidas en una densidad densa sin alimento natural (que no sea el biovidrio) y posiblemente sin algunos de los problemas de enfermedades que se encuentran en los estanques. Sin embargo, seguimos comprometidos con la agricultura semi-intensiva, incluso en un entorno donde hay alimentos naturales, depredadores y espacio para la comunicación conductual.

Puede haber compensaciones entre crecimiento y supervivencia en estos dos entornos. Aunque no tengo conocimiento de ninguna evidencia de compensaciones entre los camarones, o el pescado, se encuentran en otros animales domésticos. El potencial de compensaciones entre crecimiento y resistencia a enfermedades en uno o ambos entornos permanece abierto.

Por lo tanto, el programa de genética desarrollará solo una cepa durante las dos primeras generaciones y hasta enero de 2016. En la segunda mitad de este año, esta información nos permitió tomar una decisión informada sobre cuántas cepas desarrollar a partir de ahí. La información requerida incluía datos de crecimiento y supervivencia para personas con relaciones familiares conocidas y es la misma información que se utilizó para hacer la selección. La recopilación de esta información debería ser un componente normal de todos los programas genéticos.

Vistas de animales recolectados del estanque de estudio, algunos pesados ​​en el campo (izquierda).

Intensidad de selección relativa para el crecimiento y la supervivencia

En el primer año, trabajamos en una selección igual de intensidad para el crecimiento y la resistencia a los desafíos de WSSV, IHHNV y vibrio (EMS), pero recientemente adoptamos un peso relativo de 70:30. El equilibrio se logra controlando la gravedad de la elección de crecimiento y la gravedad de WSSV, IHHNV y vibrio (EMS) y omitiendo por completo el desafío en algunas familias o lotes familiares seleccionados.

El administrador genético del proyecto puede tomar decisiones fácilmente sobre la marcha sobre la marcha de un desafío a un grupo particular de animales si el mantenimiento de registros está actualizado. Se realizó un análisis de las posibles compensaciones entre crecimiento y supervivencia durante una revisión en profundidad en 2015, cuando se cambió el programa de selección.

Inclusión de un hato de cría mejorado en el sistema de producción.

A principios de 2014, el plan era producir una «familia» de cada descendiente de cuatro hermanos que se aparearon con cuatro hermanas. En 2015, la intensidad de la decisión de sobrevivir disminuyó y ahora se pone más énfasis en proteger a la familia de la piratería. Por estas razones, nuestro nuevo enfoque es crear un sistema de cría familiar en el que solo un macho y una hembra (no 4 de ellos) se utilicen para producir todas las familias en las que se realiza la selección. Para la línea de producción, el hermano masculino y la hermana del programa de genética se aparean.

Figura 1: Diagrama de flujo de la genética integrada y los procedimientos de producción.

La desventaja de esta decisión es que el desempeño de las postlarvas de camarón de producción (PL) siempre está una generación por detrás del desempeño de la línea de selección. La eficiencia de producción está mejorando al mismo ritmo que la línea de selección, una generación por detrás.

Protección genética contra la piratería

Inicialmente, pensamos que mantenernos por delante de la competencia con una mejor producción de PL cada año era una protección suficiente para nuestro trabajo, al menos hasta que se pudiera implementar un sistema de identificación basado en microsatélites. Ahora parece que la cepa mejorada se puede robar casi tan rápido como la desarrollamos. Por lo tanto, el sistema de producción se ha modificado para que todas las PL utilizadas como reproductoras produzcan descendencia que haya crecido de manera constante hasta F = 0,125, lo que equivale al apareamiento de media hermana.

La depresión de parentesco resultante es de alrededor del 20 por ciento en condiciones de estrés en la producción acuícola. Las generaciones posteriores de familias piratas tienen un promedio de F = 0,125 y, como desafío adicional, la cría por parentesco varía entre individuos y lotes, lo que hace que el crecimiento sea bastante impredecible. Esta protección genética contra la piratería es la razón principal por la que la producción de PL de cultivo cae por debajo de PL durante un año del programa genético.

Figura 2. Variación en la contribución de los fundadores, resultando en endogamia y pérdida de diversidad.

Evidencia de marcadores microsatélites de parentesco y brotes de enfermedades en camarones cultivados en Egipto

La crisis de enfermedades que enfrenta la industria camaronera egipcia se debe a las prácticas de manejo de la cría, la presencia de patógenos y la susceptibilidad de los animales a enfermedades e impactos ambientales. El aumento de la endogamia ha contribuido a la incidencia de diversas enfermedades, como WSSV, IHHNV, YHV, vibrio y EMS (AHPND).

En 2013, lanzamos un programa de cría para seleccionar camarón blanco indio resistente a enfermedades como un programa de cría comercial en Egipto para mejorar la producción y la rentabilidad de la acuicultura de camarón en el país. En ese momento, solo una parte de la población contribuyó a la transmisión de genes a la siguiente generación, lo que redujo el tamaño efectivo de la población, y los productores de camarones emparejaron camarones relacionados y utilizaron razas domésticas.

Esto aumentó el nivel de endogamia a lo largo de las generaciones y se notó en rasgos interesantes como la resistencia a las enfermedades, el crecimiento y la capacidad reproductiva. Por lo tanto, en el Programa de mejoramiento del crecimiento y resistencia del camarón blanco de la India, monitoreamos y blanqueamos regularmente los efectos del equilibrio adecuado de la reproducción y la respuesta a la selección, y la reproducción relacionada.

Figura 3: Ilustración de un alto nivel de diversidad (superior); la contribución genética de los diferentes fundadores se muestra en diferentes colores. (Alt) 4 genealogías de familias altamente descendientes. Se dibuja una vista ampliada en la parte inferior derecha para enfatizar su similitud con el sistema antipiratería. Comenzando desde la fila inferior de los animales y moviéndose hacia arriba, F = 0.38, 0.25. Aproximadamente 0,125, 0,0 y 0,05.

Tanto los marcadores de microsatélites como el pedigrí se utilizaron para evaluar la variabilidad genética y el tamaño efectivo de la población. Usando 10 loci, las poblaciones de camarón seleccionadas mostraron una disminución en la heterocigosidad esperada (15 por ciento) y los índices de diversidad alélica (52 a 93 por ciento) durante tres generaciones en comparación con la población silvestre (P <0.05). Las estimaciones del tamaño efectivo de la población basadas en microsatélites disminuyeron del 46,5 por ciento al 77,0 por ciento (P <0,05) en las poblaciones cultivadas en comparación con la población silvestre. Trabajar directamente con las partes interesadas ha permitido mejorar la difusión del conocimiento y la conciencia.

Nuestra estrategia para controlar la endogamia a largo plazo es utilizar un número relativamente grande de géneros en cada generación y controlar el apareamiento estableciendo restricciones de apareamiento (uso de marcadores de microsatélites para el análisis de paternidad y el apareamiento). Los resultados han demostrado que el uso de marcadores de microsatélites sugiere que la heterocigosidad en los loci de microsatélites está bien relacionada con factores de relación individuales. El análisis de los datos de pedigrí y microsatélites mostró una reducción en la variabilidad genética en la población seleccionada cultivada debido a la domesticación y la evidencia de una disminución aún menor en el tamaño efectivo de la población entre generaciones de la población seleccionada.

En los programas de cría de camarones, se necesita un libro genealógico para evitar una reducción en el tamaño real de la población y mantener la variabilidad genética, mientras que los microsatélites son útiles para estimar cambios efectivos en el tamaño de la población a nivel de población. Sin embargo, aún prometemos mantener la variación genética necesaria para seguir mejorando la población en términos de características actuales u otros aspectos que puedan ser necesarios en el futuro.

Para obtener más información y referencias, consulte al autor.

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