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POLIPLOIDÍA EN PECES:
IMPACTOS EN LA ACUICULTURA
NELSON F. DIAZ
FACULTAD DE CIENCIAS AGRONOMICAS
UNIVERSIDAD DE CHILE
NATURALEZA DE LAS BIOTECNOLOGIAS.
(Díaz y Neira, 2005)
Las biotecnologías son esencialmente de dos
categorías:
• aquellas de naturaleza fisiológica, que inciden sobre
las características funcionales de la reproducción de
los individuos sobre los cuales se aplican, y
• aquellas de naturaleza genética, que inciden sobre
las características genéticas de los individuos en que
se aplican o de su descendencia.
DIAZ, 2006
MEIOSIS
Y
FECUNDACION
EN PECES.
BIOTECNOLOGÍAS CROMOSOMICAS
APLICABLES EN PECES.
Modificado de Chourrout, 1986
POLIPLOIDIA
Piferrer et al., 2009
Fig. 3. Methods
commonly used to
identify the ploidy
level in fish and
shellfish.
¿A qué problemas apunta la inducción de poliploidías ?
- En el caso de los triploides, siendo éstos total o parcialmente estériles, al
reducir el gasto de energía en la maduración sexual tiene aplicación en
aumentar la eficiencia de producción de carne incrementando el crecimiento
y evitando el deterioro en la calidad de la carne y del color de la piel.
- Algunas evaluaciones productivas en salmónidos concluyen que con los
peces triploides cuando se controla la maduración temprana se logra un
mayor crecimiento de juveniles; en algunos casos se logran mejores
conversiones de alimento con reducción de costos y se obtienen peces con
buena calidad de carne para su procesamiento y ahumado (Pepper, 1991).
- Al evitarse la maduración sexual pueden además retrasarse las cosechas,
logrando peces de mayor edad y peso. También se evita la aparición de
machos precoces entre los peces destinados a cosecha.
- En el caso de los tetraploides, que presentan fertilidad normal, son
potencialmente útiles en la producción de triploides mediante cruzamientos
con individuos normales.
ESTERILIDAD Piferrer et al., 2009
Fig. 5. Gonads of adult diploid
and triploid male and female
European sea bass,
Dicentrarchus labrax, showing
the characteristic pattern of
triploidy effects at different
ages.
A and B, 2-year-old fish;
C and D, 3-year-old fish;
E and F, 4-year-old fish.
In each photograph, the
testis is in the top and the
ovary at the bottom. Modified from Felip et al. (2001).
INDUCCIÓN DE TRIPLOIDÍAS EN TURBOT (Scophthalmus maximus).
I.- Determinación de ploidías y de efectos de shock fríos.
Piferrer et al. Aquaculture 188:79-90, 2000.
Objetivos. Investigar efectos de la
temperatura y duración de los
choques de frío en la
sobrevivencia y % de triploidías.
Validar el uso de NOR (Regiones
Organizadoras Nucleolares) para
chequear los niveles de ploidías.
Métodos.
Aplicación de choques térmicos:
2 hembras para cada tratamiento, pool de
huevos divididos en 15 grupos:
3 controles
12 grupos tratados, en cuadriplicado.
Grupos de 500 huevos expuestos a choque
de frío a 0,2,4°C / 5,10,20 y 40 min.
Controles y tratamientos se incubaron a 13-
14° C.
Determinación de ploidía:
Ploidía se determinó en larvas mantenidas
en solución de Colchicina a 0,0005% / 6 hrs
Contando número de NOR en 50 células
c/larva (32 larvas / grupo)
RRESULTADOS
INDUCCIÓN DE TRIPLOIDÍAS EN TURBOT (Scophthalmus maximus).
II.- Efectos de shock térmicos fríos en la inducción de triploides a escala comercial.
Piferrer et al. Aquaculture 220:821-831, 2003
Objetivos:
Investigar los efectos del
tiempo del shock térmico frío en la sobreviviencia y en los porcentajes de tripliodías, en orden para obtener un 100 % de triploides con la mejor supervivencia de larvas.
Investigar los efectos del shock a temperaturas bajo cero grados.
Desarrollar un protocolo para la producción masiva de triploides usando la mejor combinación de tiempos y temperatura.
Comparar la sobrevivencia temprana y el crecimiento de triploides v/s diploides.
Métodos:
Experimento 1.
Determinar mejor tiempo post fecundación (PF)
para el choque térmico; Grupos de 500 huevos
expuestos a tiempos de
0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,15 y 20 min PF a 0°C /
20 min. Incubaciones PF a 13-14° C.
Experimento 2.
Evaluar la triploidía a gran escala y los efectos
de T° sub cero; 3 Grupos de 150 - 300 ml;
choques a 5 min PF/20 min/-1,4°C; de 6,5 min
PF/25 min/0,4°C y de 6,5 min PF/25 min/-0,1°C
Experimento 3.
Se usó la mejor combinación de choques en
grandes volúmenes de huevos (200 a 400 ml)
para verificar la viabilidad y crecimiento de los
peces triploides; choques 6,5 min PF/25 min / T
de -0,5 a -1,2 °C.
RESULTADOS
Experimento 1 Experimento 2
Experimento 3
Aquaculture 114 : 33-40. 1993.
Díaz et al.
Physiological factors affecting triploid production in rainbow trout,
Oncorhynchus mykiss
Abstract
The influence of three physiological factors related to triploid production was
examined for rainbow trout. Individual spawnings of 46 females were used to
perform triploid production experiments from 1989 to 1991, with various water
temperatures (6-13.8ºC) at stripping and egg incubation. The percentage of
triploids was similar for a heat shock of 26.5ºC for 15 min applied 15 or 25 min
after fertilization (73.4 ± 5.6% vs 78.6 ± 4.5%).
A tendency to a higher percentage of triploids (85.9 ± 5.7%) was observed for
water temperatures of 6-8.0ºC at stripping and incubation, compared to at higher
water temperatures of 12.1-14ºC (63.0 ± 8.4%). Analysis of variance indicated
an effect of four categories of water temperature (6-8, 8.1-10, 10.1-12, 12.1-14ºC)
on triploid product at P= 0.14. Regression analysis confirmed these as significant
(r = -0.36; P< 0.02). A significant increase in percentage of triploids was observed
when eggs remained 2, 6 and 10 days in the body cavity. The mean % triploidy
was 46.1, 54.7 and 76.8, respectively. Similar results were observed for survival of
the eggs.
Colihueque et al., 2005
Producción de progenies triploides en trucha café (Salmo trutta) mediante
tratamientos de choque térmico.
Avances en Producción Animal 30:71-81
PERFORMANCE DE CRECIMIENTO EN PECES TRIPLOIDES Y
DIPLOIDES EN BAGRE CHINO (Clarias fuscus)
Objetivos:
Comparar las características productivas de
peces triploides con peces diploides en aspectos como: Sobrevivencia, Crecimiento, Factor de condición.
A dos temperaturas de cultivo: 21,5 ºC y 25º C.
Métodos:
Inducción Ovulación con inyección de 4 UI de
Gonadotropina coriónica humana / gr de pez.
Recolección gametos por masaje abdominal de hembras y machos maduros .
Huevos fertilizados separados en 2 grupos: triploides y diploides.
RESULTADOS
No se observaron diferencias entre las tº de cultivo en los primeros 80 días,
sin embargo, luego de 120 días se aprecian diferencias entre 3n y 2n.
Tanto la sobrevivencia como el factor de condición no mostraron diferencias
significativas en los diferentes tratamientos.
Peces triploides presentaron mejores factores productivos que los diploides
siendo las diferencias significativas.
Methods.
- 1st group: optimal moment of induction (1,2,3,4,5 min after fertilization) with
pressure shock at 7000 psi (2 min)
- 2nd group: combinations of 3 pressures (7000, 7500, 8000) and two shock
durations (2 or 3 min)
Results.
- 7500 psi for 3 min shock at 3 min shock at 20ºC = 100% triploids
- Significant advantage of triploids in body weight and length at 12 months age
Piferrer et al., 2009
Table 3. Effects of induced triploidy on growth performance and gonadal
development in some commercially important fish, shellfish and crustaceans.
Atlantic salmon, Salmo salar
3N = 2N in juveniles; full gonadal sterility in females; aneuploid sperm in males
3N > 2N in adults
Rainbow trout, Oncorhynchus mykiss
3N < 2N immature; retarded ovarian development, rare presence of oocytes.
Males produced small amount of aneuploid sperm capable of fertilisation
3N > 2N mature
Brook trout, Salvelinus fontinalis
3N = 2N immature
3N > 2N mature
Coho salmon, Oncorhynchus kisutch
3N = 2N in juveniles, full gonadal sterility in females; retarded gonad growth in
males at 30 months
3N < 2N in adults
Tilapia:
Oreochromis mossambicus 3N < 2N up to 8 months. Penman et al. (1987)
Oreochromis aureus 3N = 2N up to 6 months. Don and Avtalion (1986)
3N = 2N mature. Byamungu et al. (2001)
Oreochromis niloticus 3N = 2N immature. Brämick et al. (1995)
3N > 2N mature. Pechsiri and Yakupitiyage (2005)
Tabla 3. Piferrer et al, 2009
Tabla 3. Piferrer et al, 2009
Channel catfish, Ictalurus punctatus 3N = 2N in juveniles; 3N > 2N in adults. Wolters et al. (1982)
European catfish, Silurus glanis 3N < 2N up to 5 months Retarded ovarian development. Linhart et al.
(2001) 3N > 2N mature. Krasznai and Marian (1986)
Chinese catfish, Clarias fuscus 3N > 2N at 6 months. Qin et al. (1998)
Asian catfish, Clarias macrocephalus 3N > 2N at 8 months. Fast et al. (1995)
Indian catfish, Heteropneustes fossilis 3N >2N mature. Tiwary et al. (1997)
Plaice, Pleuronectes platessa × European flounder, Platichtys flesus, hybrids 3N=2N in juveniles
Purdom (1972) 3N ≥ 2N in mature. Lincoln (1981b)
Turbot, Scophthalmus maximus 3N=2N during first year 3N > 2N after two years. Full gonadal sterility in
both sexes. Cal et al. (2006)
Cyprinid loach, Misgurnus anguillicaudatus 3N < 2N immature 3N > 2N at 1 yea.r Matsubara et al. (1995)
Full gonadal sterility in both sexes. Females produced euploid eggs. Suzuki et al. (1985)
Tench, Tinca tinca 3N >2N in adults Full gonadal sterility in females; aneuploid/euploid sperm in males.
Flajšhans et al. (1993), Flajšhans (1997), Linhart et al. (2006)
Grass carp, Ctenopharyngodon idella 3N ≤ 2N immature Production of aneuploid eggs and sperm,
partly capable of fertilisation. Cassani and Caton (1986), Goudie (1988), van Eenennaam et al. (1990)
Common carp, Cyprinus carpio 3N < 2N in juveniles; 3N < 2N in adults. Occasional ovarian
development, aneuploid sperm. Cherfas et al. (1994, 1995b)
Perch, Perca flavescens 3N < 2N in juveniles. Malison et al. (1993b)
European sea bass, Dicentrarchus labrax 3N=2N up to 2 years; 3N < 2N in adults up to 4 years Full
gonadal sterility in both sexes. Felip et al. (1999, 2001b), Perruzi et al. (2004)
Shi drum, Umbrina cirrosa 3N < 2N in adults. Segato et al. (2006)
Tabla 3 Continuación
African catfish, Clarias gariepinus 3N = 2N at 7 months. Henken et al. (1987)
Japanese flounder (“hirame”), Paralichthys olivaceus 3N = 2N in immature and mature. Tabata (1991) in
Arai (2001)
Mud loach, Misgurnus mizolepis 3N = 2N at 9 months. Kim et al. (1994)
Red seabream, Pagrus major 3N = 2N up to 10 months. Males produced euploid sperm up to the
heptaploid level. Sugama et al. (1992), Kawamura et al. (1995)
Gilthead sea bream, Sparus aurata 3N = 2N up to 17 months (all-male) 3N remained male when diploids
sex-changed to female Haffray et al. (2005). No spermatozoa
Ayu or sweet fish, Plecoglossus altivelis 3N = 2N at 6 months. Reduced gonadal development in both
sexes, rare presence of vitellogenic oocytes or spermatids. Lee et al. (1998), Ueno et al. (1986)
Fighting fish, Betta splendens 3N = 2N immature. Kavumpurath and Pandian (1992)
________________________________________________________________________________________________
3N > 2N mature = 13 especies
3N < 2N in adults = 7 especies
3N = 2N in immature and mature = 8 especies
Capozza 2009; Tetraploidia Tilapia
Yoon 2001; Tetraploid Much Load
CONTROL DEL SEXO GENETICO Y LA PROPORCION DE SEXOS
XX
XY
ALEVINES
DESARROLLO NORMAL
TRATAMIENTO HORMONAL
ELIMINAR MACHOS POR GINOGÉNESIS
PRIMERA GENERACIÓN
X ESPERMATOZOIDE DE NEOMACHO
X OVOCITO NORMAL
STOCK TODO HEMBRA NORMAL (2n)
un grupo de ellos pueden ser revertidos para utilizarlos como reproductores en la próxima generación.
SEGUNDA GENERACIÓN XX XXX
Choque térmico retención del segundo polocito
STOCK TODO HEMBRA TRIPLOIDE (3n)
Peces estériles, se cosechan.
XX
XY
XY
XX XX
NEOMACHO
Avances en Producción Animal 26(1-2):96-102
Manejos con "neomachos" aplicados al cultivo de peces.
Díaz, 2002.
Resumen:
En este trabajo se describe la obtención de neomachos y la utilización
de su semen en la producción de lotes todo hembra y todo hembra
estériles. Se trabajó con trucha arco iris, aplicando metodologías de
producción de ginogenéticos, reversión del sexo gonadal, y
triploidización. Se utilizaron técnicas citogenéticas con tinciones
fluorescentes para el diagnóstico de cromosomas sexuales en
progenitores y progenies.
Individuos ginogenéticamente XX produjeron espermios viables, con
los que se produjeron progenies todo hembra y todo hembra estériles;
cromosómicamente se confirmó un 96% de hembras diploides en el
primer caso y 80,6% de hembras triploides en el segundo, con
supervivencias al estado de ojo de 71,7 y 67,3% respectivamente.
A partir de progenies todo hembra se produjeron neomachos por
tratamiento con 17 metil-testosterona a alevines a la primera
alimentación, con un promedio de 86,2% de machos revertidos.
- Díaz, N. F. y Neira, R.
Biotecnología Aplicada a la Acuicultura. I. Biotecnologías clásicas aplicadas a la
reproducción de especies cultivadas.
Ciencia e Investigación Agraria. 32:39-52, 2005.
- Díaz N. F.
Manual de Biotecnologías para el Manejo Reproductivo en Peces.
Imprenta Salesianos. Santiago. 2006. 112 págs.
- Díaz, N.F., Iturra, P., Veloso, A., Estay, F. and Colihueque, N.
Physiological factors affecting triploid production in rainbow trout, Oncorhynchus
mykiss
Aquaculture 114 : 33-40. 1993.
- Díaz, Nelson F.
Manejos con "neomachos" aplicados al cultivo de peces.
Avances en Producción Animal 26(1-2):96-102, 2002.
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