Acuipesca Magazine 25.8.20.- Complace presentar el trabajo del biólogo experimental venezolano Raúl Ramírez, redactado a partir de su ponencia en el Web seminario “Manejo y levantamiento de reproductores de camarón bajo criterios genéticos”, del ciclo de actividades preparadas por el grupo de Whatsapp “Acuicultura de Venezuela”.

Ramírez posee experiencia de 20 años como Gerente de Laboratorio de post-larvas de camarón, de la empresa Aquamarina de la Costa. Gerente de producción en Cultimar, estado Falcón-Venezuela. Actualmente asesor de Sales Manager ADM Latam.

Criterios de manejo de reproductores de camarón con bases genéticas

Resulta razonable tener especial cuidado en aspectos de nuestros cultivos de camarón como son la nutrición, el estado sanitario en las diferentes etapas del cultivo, la ejecución estricta de los procedimientos operacionales desarrollados, actividades de cosechas y mercadeo del producto. Sin embargo, en muchos casos, descuidamos la genética que actúa sobre nuestras poblaciones, aún cuando los procesos involucrados en esta rama de la ciencia siempre estarán actuando, para bien o para mal. Por ello, es recomendable y necesario tomar en cuenta la genética de los reproductores aún antes de iniciar un cultivo de esta naturaleza. La identificación de características genotípicas (su información genética) y fenotípicas (su expresión genética) de las poblaciones fundadoras (reproductores que inician el programa genético) permitirá al acuicultor iniciar una operación de cultivo donde pueda, mediante mecanismos de selección, explotar al máximo el potencial de cultivo.

Como acuicultores nos interesa contar con una amplia variabilidad genética de las poblaciones fundadoras, porque sólo así tendremos un mayor abanico para identificar y seleccionar individuos con las mejores características fenotípicas de interés comercial.

Entre estos fenotipos tenemos polimorfismos enzimáticos que cumplen funciones digestivas, producción de péptidos antimicrobianos como mecanismos de defensa del sistema inmune innato, proteínas de transporte, proteínas estructurales, hormonales y reguladoras del metabolismo que, en sumatoria de funciones, son responsables de las expresiones fenotípicas de los organismos.

Entre los mecanismos que tenemos los seres vivos para generar esta variabilidad genética está la división celular meiosis para la producción de gametos. Durante la Profase 1 los cromosomas homólogos se aparean entre sí intercambiando material genético, generando múltiples combinaciones genómicas en los gametos que dan origen a individuos con características particulares únicas.

Otro mecanismo de interés para el acuicultor son las mutaciones y sus implicaciones como herramientas de identificación de variabilidad genética. A lo largo de la evolución de las especies, las mutaciones, sumado a migraciones y efecto de la deriva génica en poblaciones silvestres han moldeado el pool de genes en animales y plantas. En organismos de alta fecundidad como en camarones, la frecuencia de mutaciones es mucho mayor que en animales terrestres y pudieran ser identificadas y aumentada su frecuencia en la población, si éstas permiten un mejor rendimiento del cultivo. Las mutaciones que se dan en un solo nucleótido en la cadena de ADN se conocen como SNP (polimorfismo de nucleótido simple). Estos SNPs (Figura 1) se han convertido en una herramienta poderosa para los estudios genómicos, al igual que los microsatélites (secuencias de nucleótidos tipo Tandem de pocas repeticiones), solo que las primeras, a diferencia de las segundas, se encuentran a lo largo de todo el genoma, incluso en zonas codificantes del ADN que transcriben proteínas.

Figura 1.– Polimorfismo de nucleótido único o SNP.

Fuente: https://linca.org/genetica-del-autismo-nutrigenomica.html

Teniendo a la mano las técnicas de laboratorio que nos permiten identificar polimorfismo en microsatélites y SNPs, podemos evaluar el grado de Consanguinidad (Tabla 1) y Deriva Génica en nuestras poblaciones. La consanguinidad se refiere al incremento del número de individuos homocigotos (AA y aa) en una población, a expensas de una disminución de individuos heterocigotos (Aa). El incremento de la consanguinidad está más asociada a enfermedades en organismos homocigotos con genes recesivos (aa) ya que estos genes tienen limitada su función o sencillamente no se expresan adecuadamente. Por otro lado, la Deriva Génica se refiere a la pérdida de alelos en la población causada por los cuellos de botella existentes en los cultivos (Figura 2). Seleccionar pocos reproductores en una población finita inevitablemente conducirá a la pérdida de alelos con baja frecuencia, reorganizando la estructura genética en las poblaciones con pérdida de variabilidad.

Tabla 1.- Grado de consanguinidad.

Fuente: Douglas, Tave (1993) Genetics for Fish Hatchery Managers.

 

Figura 2.-Pérdida de alelos por cuellos de botella en los cultivos.

Fuente: https://nucleovisual.com/deriva-genetica-que-es-efecto-fundador-cuello-de-botella-y-seleccion-natural/

En nuestros cultivos nos interesa evaluar las características fenotípicas de interés comercial que son moldeadas por diferentes factores como el aporte de genes por parte de los padres, factores fisicoquímicos como la temperatura, salinidad del agua, oxígeno disuelto, entre otros; factores de origen biológico factores como los nutricionales a lo largo del ciclo de vida del camarón, y factores como afectación por patógenos virales, bacterianos y hongos. Esta variedad de fenotipos en una población genera una curva de distribución normal en una población dónde identificar los organismos mejor adaptados a las condiciones particulares de nuestros cultivos. En Venezuela, una investigación realizada en 2005, reporta las ventajas de la aplicación de selección masiva en poblaciones de camarones Penaeus vannamei (1). Años después, los mismos autores reportan la importancia de aplicación de mecanismos de selección familiar para mejorar el crecimiento en estos camarones (2).

Una vez identificados los individuos con mejor desenvolvimiento en el cultivo (vigor híbrido) y asegurado su estado sanitario hasta lograr el estatus libre de enfermedades (SPF), se generan grupos familiares de reproductores cuidando no incrementar los valores de consanguinidad y pérdida de alelos vía deriva génica. Estos grupos familiares son mantenidos bajo estrictas condiciones de bioseguridad en un Centro de Mejoramiento de Reproductores (CMR) donde se identifican familias élites para los fenotipos de interés comercial, que se cruzan entre ellas para la producción de reproductores a distribuir hacia maduraciones comerciales. Las postlarvas producidas por estos reproductores darán resultados productivos destacados, pero se cometería un error tomar de estas postlarvas para llevarlas a reproductores ya que los valores de consanguinidad se elevarán en una sola generación. La responsabilidad de producir reproductores caerá sólo sobre el CMR (Figura 3) donde se llevan a cabo los estrictos mecanismos de selección, cuidado genético y sanitario de los grupos familiares.

Figura 3.- Centro de mejoramiento de reproductores (CMR).

El destacado investigador en el área de manejo de reproductores de camarones Jim Wyban, comenta que la presión que empuja el precio del camarón a la baja está obligando al productor a ser más eficiente en el cultivo para poder ser rentable. Argumenta que la aplicación de programas de selección en poblaciones de camarones comerciales son la mejor opción para lograr esta meta. En la India, estos programas de selección están permitiendo obtener crecimientos mayores a 0.3 g por día a densidades de hasta 100 individuos por m2, cosechando camarones de 20 g en menos de 100 días (3).

Los mecanismos de selección modernos van de la mano con herramientas genómicas para la identificación de marcadores moleculares tipo microsatélites y SNPs a lo largo del genoma. A esta herramienta de identificación se le ha dado el nombre de técnicas de Selección Asistida por Marcadores SAM.

En la selección asistida por marcadores se pueden discriminar según su genotipo la población en estudio sujeta a selección. En dos poblaciones de reproductores, donde los individuos de una de las poblaciones portan genes de resistencia a una enfermedad específica y donde la segunda población es susceptible a la enfermedad, al cruzarse en dos generaciones sucesivas, se pueden identificar, mediante marcadores moleculares, aquellos genotipos que confieren resistencia a los reproductores. De esta manera se logra acelerar la identificación de organismos y familias destacadas en las poblaciones de reproductores bajo condiciones de cultivo.

Recientemente, en estudios de asociación del genoma en cultivos acuícolas, se identificaron marcadores asociados con rasgos de interés comercial. Se evaluaron rasgos de crecimiento del camarón P. vannamei aplicando técnicas moleculares de laboratorio para identificar SNPs en genes asociados con el crecimiento. Se identificó que las regiones genómicas de los grupos de enlace en cromosomas 7, 27, 33 y 38 se asociaron con el peso corporal y la longitud corporal del camarón. Se encontró que los SNPc en los genes de la proteína quinasa C tipo delta, que traduce señales celulares que promueven la hidrólisis de los lípidos, y la proteína relacionada con los ras Rap-2a, se asociaron significativamente con el rasgo de crecimiento de P. vannamei (4).

Por otro lado, pruebas de laboratorio tipo Microarreglos comerciales que permiten evaluar la variabilidad genética en las poblaciones ya están a la disposición de los productores. La implementación de buenas prácticas de manejo de reproductores, aplicando selección familiar asistida por marcadores moleculares, están dando frutos en países como Tailandia, India y Estados Unidos, produciendo reproductores para países del resto del mundo para la obtención de postlarvas con mayor vigor híbrido. Es de suma importancia adoptar, lo antes posible, estas tecnologías de producción para ser competitivos en este interesante y apasionante actividad acuícola como lo es el cultivo de camarones.

Raúl Ramírez A. Biólogo

Sales ManagerADM-Latam. Mail: rera59@yahoo.com

Bibliografía

1.- De Donato M., Manrique R., Ramírez R., Mayer L., Howwel C. (2005). Mass selection and inbeeding effect on cultivated strain of Penaeus (Litopeaeus vannamei) in Venezuela. Aquaculture 247 (1): 159-167.

2.- De Donato M., Ramírez R., Howwel C., Verginelli R., Orta T., Cabrera S., Mata E. and Manrique R. (2008). Artificial family selection based on growth rate in cultivated lines of Litopeaeus vannamei  (Decapoda, Penaeidae) from Venezuela. Genetics and Molecular Biology 31(4):850-856in Venezuela. Aquaculture 247 (1): 159-167.

3.-Wyban J., (2019). Selective Breding of Penaeus vannamei: Impact of World Aquaculture and Lessons for Future. Journal of Coastal Research 86 (SI):1-5.

4.-Yang Yu, Quanchao Wang, Qian Zhang, Zheng Luo, Yue Wang, Xiaojun Zhang, Hao Huang, Jianhai Xiang& Fuhua Li (2019). Genome Scan for Genomic Regions and Genes Associated with Growth Trait in Pacific White Shrimp Litopeneaus vannamei. Marine Biotechnology volume 21, pages374–383.

 

Presentación Raúl Ramírez (7.8.20). Web Seminario promovido por el grupo “Acuicultura de Venezuela”.

Tomado de:
Cortesía Prof. Marcos De Donato
“Se discuten los conceptos clave de la genética aplicada al manejo de poblaciones de camarones usadas como consanguinidad, deriva génica, tamaño efectivo de poblaciones, varianza fenotípica, homocigosis, heterocigosis, selección familiar e individual y selección asistida por marcadores (SAM). Se mencionan las estrategias de cruces y selección que se usan en los programas de mejoramiento genético y la infraestructura requerida. También se describen los marcadores moleculares como microsatélites y SNPs usados para la caracterización de la variabilidad genética de las poblaciones y SAM. Por último se mencionan cómo actualmente se está usando la genómica para impulsar la mejora genética a una mayor rapidez y efectividad.

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