Los piscicultores buscan constantemente formas de mejorar los rasgos deseables de su población, como la tasa de crecimiento, la resistencia a las enfermedades e incluso las cualidades propias de los peces.
La determinación de la tasa de crecimiento animal y el tamaño corporal es una cuestión científica interesante, y comprender los mecanismos moleculares involucrados puede guiar la producción acuícola para el mejoramiento genético. Sin embargo, las diferencias en el trasfondo genético entre especies han llevado a un lento progreso en la investigación relacionada.
En un estudio publicado en Reproduction and Breeding, un equipo de investigadores de la Hunan Normal University produjo nuevos recursos de germoplasma mediante hibridación a distancia para explorar la determinación de la tasa de crecimiento y el tamaño corporal en los peces.
Hibridación a distancia
La hibridación, tanto natural como artificial, ha jugado un papel crucial en la evolución de diversos organismos y la mejora de las prácticas agrícolas. En el ámbito de la cría de peces, la hibridación es especialmente eficaz gracias a la fertilización externa. Solo en China, casi la mitad de todas las variedades mejoradas de peces aprobadas en 2017 eran híbridos, lo que pone de relieve su adopción generalizada.
La hibridación se puede clasificar en dos tipos principales: hibridación cercana (dentro de la misma especie) e hibridación a distancia (entre diferentes especies).
La hibridación a distancia se refiere a cruces entre dos especies, géneros o taxones superiores diferentes. La producción de progenie híbrida es importante para el enriquecimiento de los recursos de germoplasma. En el estudio, se seleccionaron carpas koi y pececillos chinos como padres para el experimento de hibridación. Estas dos especies parentales pertenecen a diferentes subfamilias dentro de la familia Cyprinidae y mostraron diferencias significativas en la tasa de crecimiento, el tamaño corporal, el ciclo reproductivo y el comportamiento de desove.
«La descendencia híbrida puede combinar las características biológicas y el genoma de ambos padres, lo que permite la coincidencia de fenotipos y genotipos», explica el coautor Yuqin Shu, investigador del State Key Laboratory of Developmental Biology of Freshwater Fish en la Hunan Normal University.
Alodiploides y alotriploides
Los investigadores llevaron a cabo un experimento de hibridación entre carpa Koi hembra (KOC) (Cyprinus carpio haematopterus) y macho Amur Minnow (GR) (Gobiocypris rarus), que tienen las siguientes características:
- Carpa Koi (KOC): Una variante ornamental popular de la carpa común, apreciada por sus colores vibrantes y su larga vida útil (hasta 40 años) en cautiverio. KOC tiene un valor económico significativo y puede desarrollar un vínculo fuerte con sus propietarios.
- Rare Minnow (GR): Un pequeño pez de agua dulce originario de China, conocido por su sensibilidad a los cambios ambientales, su pequeño tamaño (2-8 cm) y su facilidad de reproducción en laboratorios. El corto ciclo de vida del GR (4 meses) y su alta producción de huevos (266 huevos por nacimiento) lo convierten en una herramienta valiosa para la investigación científica.
Estas dos especies pertenecen a subfamilias distintas dentro de la familia Cyprinidae y exhiben diferencias significativas en tamaño, reproducción y comportamiento de desove. Comprender las características de sus híbridos podría abrir posibilidades interesantes para la acuicultura.
Este emparejamiento inusual resultó en el nacimiento de dos tipos distintos de descendencia híbrida:
- Híbridos alodiploides (CG): Poseen dos juegos de cromosomas, uno de cada padre.
- Híbridos alotriploides (CCG): Contienen tres conjuntos de cromosomas, dos de los cuales probablemente se originan en el KOC femenino.
Análisis profundo: Comparación de híbridos y padres
El equipo realizó un análisis detallado de los híbridos (CG y CCG) en comparación con sus padres (KOC y GR). Este análisis se centró en varios aspectos clave:
- Características físicas: Tanto los híbridos CG como CCG mostraron un mayor parecido con el Amur Minnow (GR) en la mayoría de los rasgos mensurables y contables, con algunas excepciones como las proporciones corporales.
- Características celulares: Curiosamente, solo los híbridos CCG mostraron un núcleo en forma de mancuerna único en sus glóbulos rojos, un rasgo que no se observó en los padres ni en los híbridos CG.
- Composición genética: El análisis de ADN confirmó el estado híbrido de CG y CCG. Ambos compartían genes homeobox (Hox) y ARN ribosómico 5S de ambos padres. Los genes mitocondriales, sin embargo, mostraron una influencia materna (KOC) más fuerte con algunos rastros de herencia paterna (GR).
Crecimiento más rápido en híbridos alotriploides
El estudio reveló un hallazgo fascinante: los híbridos CCG exhibieron una tasa de crecimiento significativamente más rápida en comparación con los híbridos CG. Esto podría atribuirse a la regulación positiva de un gen promotor del crecimiento (hormona del crecimiento 1 – gh1) y a la regulación negativa de un gen inhibidor del crecimiento (miostatina b – mstn) en los híbridos CCG.
«También descubrimos que los híbridos triploides mostraban una tasa de crecimiento más rápida y un mayor tamaño corporal que los híbridos diploides en las mismas condiciones», añade Shu. «Los dos tipos de descendencia híbrida muestran antecedentes genéticos similares pero una tasa de crecimiento distinta, lo que los convierte en sujetos ideales para investigaciones sobre rasgos de crecimiento».
Los científicos analizaron la expresión de genes relacionados con el crecimiento para investigar el motivo de la diferencia en la tasa de crecimiento entre los híbridos diploides y triploides. Los investigadores descubrieron que los genes promotores del crecimiento, como gh1 e igf1, estaban altamente expresados en los híbridos triploides, mientras que ocurría lo contrario con los genes supresores. Estos resultados explican en parte el crecimiento más rápido de los híbridos triploides.
Conclusión
Esta investigación produjo con éxito dos híbridos de peces únicos con características de crecimiento distintas y al mismo tiempo que comparten un trasfondo genético similar. Estos híbridos presentan un recurso valioso para futuros estudios sobre la regulación del crecimiento de los peces.
Los hallazgos allanaron el camino para avances interesantes en la cría de peces mediante la hibridación a distancia. Esta técnica tiene un inmenso potencial para crear nuevas razas de peces con mayores tasas de crecimiento, resistencia a enfermedades y otras características deseables, lo que en última instancia conducirá a una industria acuícola más sostenible y productiva.
«Un aspecto crucial de nuestra investigación futura implicará un análisis en profundidad del mecanismo subyacente que gobierna los patrones de expresión genética en híbridos diploides y triploides», dice Shu.
El estudio fue financiado por National Natural Science Foundation of China y la Natural Science Foundation of Hunan Province.
Contacto
Yuqin Shu
State Key Laboratory of Developmental Biology of Freshwater Fish, College of Life Sciences, Hunan Normal University, #36 Lushan South Road, Changsha, 410081, China.
Email: shuyuqin@hunnu.edu.cn
Referencia (acceso abierto)
Wang, M., Ou, Y., Guo, Z., Li, J., Li, H., Li, X., … & Liu, S. (2024). Characterization of allodiploid and allotriploid fish derived from hybridization between Cyprinus carpio haematopterus (♀) and Gobiocypris rarus (♂). Reproduction and Breeding, 4(1), 46-54.
