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Melhoramento Genético de Peixes

Disciplina: Melhoramento Genético Animal – Curso: Zootecnia

Profa. Dra. Sandra Aidar de Queiroz

Depto. de Zootecnia – FCAV - UNESP

Introdução

• Aquicultura Década de 1980 Características de atividade econômica no Brasil e no Mundo

• Existência de tecnologia compatível com criação racional técnicas de reprodução, manejo, alimentação, instalações

• Expansão da piscicultura em bases empresariais

Introdução

• Aumento da demanda por produtos de qualidade de pesca de água doce • Novos centros varejistas Peixes limpos e

Comercialização de filés • supermercados

• hipermercados

• peixarias

• Expansão da pesca por lazer • Pesque-pague

• Mercado exportador de filés de qualidade • EUA e Japão

Aquicultura no Brasil

• Região sul produção de ostras, camarões,

carpas, cat fish Santa Catarina e Paraná

• Região sudeste produção de peixes redondos

(Tambaqui, Pacu), tilápias São Paulo

• Região centro-oeste produção de Tambaqui,

Pacu, Matrinchã, etc

• Região Nordeste produção de camarões,

tilápias Rio Grande do Norte

Aqüicultura no Brasil

• Produção piscicultura brasileira menos

de 10 % da produção da pesca brasileira

• Produção Brasileira de pesca 700 mil

toneladas/ano

• Consumo nacional um milhão de

toneladas/ano

Leonhardt et al. (2006)

Aqüicultura em São Paulo

• Vale do Ribeira

• Região de Ribeirão Preto

• Vale do Paranapanema

• Região de Presidente Prudente

• Região de São José do Rio Preto

• Região de Barretos

Processo de Domesticação

• Mudanças nos hábitos das espécies

• Início do processo de seleção

• indivíduos mais aptos ao cativeiro sobrevivem

• suportam melhor estresse

• suportam melhor o aumento de densidade

• Domesticação ganho de 2% a 6% no

crescimento

Processo de Domesticação

• Pontos chaves para a domesticação:

• reprodução

• alimentação

• Espécies realmente domesticadas:

• Carpas

• Tilápias

• Trutas

Características de importância

econômica – Critérios de Seleção

• Características Reprodutivas

• Habilidade de reprodução em cativeiro

• Piracema

• Precocidade Sexual

• Idade à maturidade sexual

• Antecipar para Pirarucu

• Postergar para Tilápia e Carpa

• Época de maturação sexual

• Fertilidade



• Características de crescimento

• Peso Corporal

• Comprimento (C)

• Altura (A)

• Taxa de crescimento

• quantidade de alimento

• absorção do alimento



• Características de carcaça

• Relação C/A (<3)

• Tamanho cabeça/tamanho corpo

(máximo 25%)

• Rendimento de carcaça

• Rendimento de filé



• Outras características

• Resistência às variações do ambiente:

• temperatura

• oxigênio

• pH

• poluição da água, etc

• Pesca por lazer

• Facilidade de pesca

Fatores não genéticos de variação

que atuam sobre o desempenho de

peixes

• Ambiente aquático grande quantidade de

variação ambiental

• Controle da variação mais difícil

• remoção de dejetos

• flutuação nos níveis de oxigênio, temperatura, etc

• Pesquisa em genética de organismos aquáticos

mais difícil do que pesquisa em aquicultura



peixes

• Pouco conhecimento das consequências dos

efeitos ambientais sobre a expressão

genética e as variações fenotípicas e

genotípicas

• Efeitos ambientais podem mascarar os

efeitos genéticos verdadeiros



peixes

• idade do animal competição

• taxa de mortalidade assimetria

• densidade tamanho do animal

• temperatura estoque comunal

• qualidade da água sexo

• efeitos maternos

• ganho compensatório



peixes • Temperatura e qualidade da água

• afetam peso e crescimento

• provocam deformidades

• Sequência de oviposição/ovulação animais de diferentes idades

• afeta a taxa de sobrevivência

• efeito no peso/tamanho dos animais



peixes

Catfishies (Ictalurus punctatus) com deformidades induzidas por efeitos ambientais

Fonte: Dunham (2004)



peixes • Efeito maternal

• idade da fêmea

• tamanho do ovo

• varia de espécie para espécie

• tamanho do ovo taxa de crescimento taxa de sobrevivência (Tilápia, Salmão)

• efeito diminui com o tempo (45 dias)



peixes

• Tanque

• variações:Temperatura, pH, O2, quantidade de

plâncton, etc

• usar vários tanques iguais repetições

• se estiver comparando diferentes genótipos

• estocagem comunal

• válido se não houver interação genótipo-ambiente



peixes

• Assimetria efeito do manejo

alimentar

Peso corporal (g)



peixes

• manejo alimentar afeta a variação ambiental

• pequenas diferenças iniciais no tamanho das

larvas (bocas) causadas por diferenças

genéticas ou ambientais podem ser

potencializadas pela competição

• Assimetria resultante da competição

por alimento



peixes • Peixes com bocas pequenas (tamanho da

boca/tamanho do corpo) são mais

susceptíveis à competição por alimento

• Assimetria pode ser reduzida

• aumentando o nº de vezes de fornecimento de

alimento

• diminuindo o tamanho da partícula

• decrescendo a taxa de lotação



peixes • Sexo efeito marcante sobre

desempenho dos animais

• Geralmente fêmeas são maiores e

crescem mais rápido

• Tilápias machos são maiores



peixes

Dimorfismo sexual em Tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus)


♂

♂

♀

Estimativas de herdabilidade para

várias características em peixes

Fonte: Tave (1986)

Característica h2 + EP

Peso corporal 4 meses 0,48 12 meses 0,49

Ganho em peso 0,25 - 0,38

Comprimento 12 meses 0,34+0,05 24 meses 0,42

Taxa de crescimento 0,25

Altura 12 meses 0,42 24 meses 0,69

Estimativas de herdabilidade para

várias características em peixes

Fonte: Tave (1986) e Gjedrem (2000)

Característica h2 + EP

Rendimento de carcaça 0,43 + 0,85

Porcentagem de gordura 0,61 + 0,78

Tamanho do ovo 0,20 + 0,05

Número de ovos 0,16 + 0,10

Idade à maturidade sexual 0,48 + 0,20

Tolerância ao DDT (40 mg/l 0,05 + 0,03

Resistência à furunculosis (Salmão) 0,14 + 0,11

Programa de seleção

• Formação da população base:

• coleta de peixes de diferentes rios (linhagens)

• avaliação das características quantitativas

nas diferentes linhagens

• se diferentes desempenhos manter

linhagens separadas e fazer seleção dentro de

linhagens

• se desempenhos semelhantes pool gênico e

selecionar dentro do pool

Programa de seleção

• Acasalamentos: 1 macho x 2 a 3 fêmeas

• Avaliar grupos de meio-irmãos e de irmãos germanos

• Seleção pelo desempenho para características de crescimento

• Seleção pela progênie para características de carcaça

• Seleção combinada para características reprodutivas e de resistência a doenças

Programa de seleção - Exemplo

• Programa de melhoramento genético norueguês para o salmão do Atlântico: Critérios de seleção – GjØem & Bentsen (1997)

Ano Característica

1975 Crescimento (G)

1981 G+ Idade à maturidade sexual (SM)

1993 G+SM+ Resistência doenças (DR)

1994 G+SM+DR+ Coloração carne (C)

1995 G+SM+DR+C+ Composição corporal

Esquema de Seleção

Acasalamento

Fecundação

Incubação

1ª Alevinagem

Marcação (20g)

2ª Alevinagem

Cultivo

Seleção Fonte: Castagnoli (1986)

Cruzamentos em peixes

• Possibilidade de obtenção de Híbridos

• Hibridação

• Inter-específica

• Intra-específica

• Inter-genérica

• Finalidade

• Heterose

• Complementaridade

• Introdução de genes

• Desvio na taxa sexual

• Esterelidade


• Hibridação na natureza ocorre, mas é rara

• Mecanismos de isolamento reprodutivo

A) Geográfico

B) Comportamental

C) Temporal

D) Celular

E) Incompatibilidade de Gametas


• Mesmo quando ocorre hibridação na natureza, geralmente:

• o híbrido é estéril

• F2 tem menor viabilidade


• Hibridações em Tilápias que só produzem

machos:

Fêmea x Macho

T. mossambica x T. hornorum

T. nilotica x T. hornorum

T. nilotica x T. mocrochi

T. nilotica x T. aurea (75% m e 25% f)

T. nigra x T. hornorum


• Hibridação em peixes

• Macho Pacu (Piaractus mesopotamicus) X

Fêmea Tambaqui (Colossoma

macropomum)

Tambacu


Fonte: http://www.fishingtur.com.br. Acesso aos 19 de outubro de 2008

http://www.fishingtur.com.br/


Fonte: http://www.fishingtur.com.br. Acesso aos 19 de outubro de 2008

http://www.fishingtur.com.br/



• Macho Tambaqui (Colossoma

macropomum) X Fêmea Pacu (Piaractus

mesopotamicus)

Paqui



• Tambacu ≠ Paqui

• Efeito materno mitocôndria do óvulo

• DNA mitocondrial

• Tambacu tem maior valor comercial

• Nº de cromossomos pode ser muito diferente

• Reprodução artificial para produção de híbridos

Cruzamentos em peixes Híbrido Fêmea Macho

Tambatinga Tambaqui - Colossoma macropomum

Pirapitinga – Piaractus brachypomus

Tambacu Tambaqui - Colossoma macropomum

Pacu – Piaractus mesopotamicus

Paqui Pacu – Piaractus mesopotamicus

Tambaqui- Colossoma macropomum

Cachapira Cachara – Pseudoplatystoma reticulatum

Pirarara - Phractocephalus hemiliopterus

Cachapinta Cachara – Pseudoplatystoma reticulatum

Pintado – Pseudoplatystoma corruscans

Pintachara Pintado – Pseudoplatystoma corruscans

Cachara – Pseudoplatystoma reticulatum

Piaupara Piauçu - Leporinus macrocephalus

Piapara - Leporinus elongatus



• Frequente híbridos serem Férteis

• Riscos de acasalamentos com as espécies

que lhe deram origem

• PORTARIA nº 145/98, de 29 de outubro

de 1998 do IBAMA proíbe a introdução

de híbridos na aquicultura

Endogamia em peixes

• Finalidades

• desenvolver linhagens para posterior cruzamento

• identificar genes recessivos deletérios

• Possibilidades

• Ginogênese

• Androgênese

Endogamia em peixes

• Ginogênese

Obtenção de indivíduos normais a partir de zigotos diplóides, com material genético exclusivo materno

• Possibilidade de formar Clones

Como isto é possível?????

Ovogênese – Espermatogênese -

Fecundação

Fonte: www.google.com.br/images

Ovogênese – Espermatogênese –

Manipulação da Fecundação

Ginogênese

Sptz inativado choque: térmico ou barométrico Fecundação

Ginogênese

• Se não houver choque térmico ou barométrico

• o processo de ovogênese segue normalmente, mas todos os zigotos morrem pois são haplóides ( só tem os genes da mãe)

• Após choque térmico ou barométrico

• retenção do 2º corpúsculo polar

• material genético da mãe

• progênie diplóide ginogenética

Ginogênese

• Inativação dos espermatozóides

• raios gama

• radiação U.V.

• mais eficiente

• diluição do ejaculado

• Após a fecundação

• choque térmico

• pressão hidrostática

• impedir a expulsão do 2º corpúsculo polar

Ginogênese

• Mortalidade muito alta das larvas

• alta endogamia (F)

• Grau de homozigose nas gerações endogâmicas

Geração Ginogênese Autofecundação Acs ½ irmãos

1 0,900 0,500 0,125

2 0,990 0,750 0,250

3 0,999 0,875 0,375

Fonte: Kirpichnikov (1981)

Androgênese

• Mais difícil de ser processada

• DNA do óvulo mais difícil de ser

inativado

• DNA mitocondrial

• necessário para dar energia à célula

Poliploidias

• Finalidades

• animais com melhor desempenho • maior crescimento

• animais estéreis • não desviam recursos para reprodução

• Possibilidade de criar novos genótipos

Poliploidias

• Triplóides (3n)

• Processo idêntico ao da ginogênese

• Uso de espermatozóide normal

• Tetraplóides (4n)

• Aplicação do choque deve ser feita no

momento em que o zigoto inicia a primeira

divisão para formar o embrião com duas

células

Indução á Triploidia

Sptz normal choque: térmico ou barométrico Fecundação

Indução à Tetraploidia

Sptz normal choque: térmico ou barométrico Fecundação

Metáfase da

1ª divisão

do embrião

início da divisão do

embrião em duas

células

Poliploidias

• Triplóides

• maiores taxas de crescimento nas fases iniciais

• resultados variam de espécie para espécie

• alguns podem ser férteis

• Tetraplóides

• férteis

• criação de genótipos totalmente novos

• perigo para as espécies naturais

Reversão sexual e reprodução

• Determinação genética do sexo • Fenótipo sexual depende também do ambiente

• Populações de um só sexo ou estéreis são desejáveis em aqüicultura • machos e fêmeas crescem a taxas diferenciadas

• população do sexo que se desenvolve mais rápido aumenta produção

• Algumas espécies tornam-se maduras com tamanho pequeno e idade jovem • decréscimo na produção

Técnicas para obtenção de

populações de um só sexo

• Sexagem manual

• Esterelização

• Hibridação

• Ginogênese

• Androgênese

• Poliploidia

• Reversão sexual

• Reversão sexual combinada com reprodução

Reversão sexual

• Peixes 2 sistemas

• fêmea sexo homogamético (XX)

• fêmea sexo heterogamético (ZW)

• Reversão sexual usando hormônios

• requer o conhecimento detalhado do período em que

ocorre a diferenciação sexual no qual o animal estará

susceptível à feminilização ou à masculinização

• Fenótipo pode ser alterado pela administração de

andrógenos ou estrógenos

Reversão sexual

• Diferenciação sexual

• Cat fish 3-4 semanas após eclosão

• Tilápia do Nilo 3-4 semanas após eclosão

• Carpa grama estágio de alevino (85-200 mm)

• Diferenciação sexual é mais determinada pelo tamanho e estágio de desenvolvimento do que pela idade

• Conhecimento crítico para início e final do processo

Reversão sexual

Hormônios mais comuns usados em aqüicultura

• maioria sintéticos derivados da testosterona produção de machos

• 17 α-metiltestosterona

• 19-noretinatestosterona

• 11-ketosterona

• Produção de fêmeas componentes estrogênicos

• 3-estradiol

• estrógeno

• etilniloestradiol

Reversão sexual

• Aplicação exógena de hormônio no tanque

• imersão

• Administração de hormônio na ração

• dissolução do hormônio em etanol e

pulverização sobre a ração

• Implantes na cavidade abdominal

• carpas

Combinação de técnicas para

produção comercial

Fêmeas

Ginogênese

Progênie só de fêmea

Metiltestosterona (MT)

Novos machos Fêmeas

Produção em massa de peixes fêmeas

MT

Ciclo de

produção

comercial


Genes pleiotrópicos de efeito maior

Carpa escama S_nn

Carpa espelho irregular ssnn pequena depressão crescimento

Carpa espelho linha S_Nn depressão crescimento

Carpa couro ssNn depressão marcante

crescimento

S afeta quantidade

N afeta distribuição

S_NN

ssNN Letais

Fonte: Castagnoli (1986)

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