Agua dulce, Genética

La genética detrás de la coloración de los koi y las carpas

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By Milthon Lujan

Ejemplares de peces koi
Ejemplares de peces koi. Fuente: Rouyer noelle

La deslumbrante variedad de colores que adornan los koi y las carpas ha cautivado a los humanos durante siglos. Pero, ¿qué determina exactamente estos tonos vibrantes? Los científicos están desentrañando el código genético detrás de esta fascinante diversidad, allanando el camino para futuros avances en la reproducción y la comprensión de la evolución de los peces.

Un equipo de investigadores de la Nanjing Agricultural University (China), del Freshwater Fisheries Research Center of Chinese Academy of Fishery Sciences y de Jiangsu Qi Hong Ecological Agriculture Development Co., Ltd (China) utilizaron la secuenciación de ADN asociada al sitio de restricción (2d-RAD) para determinar las características de distribución de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en ocho cepas de carpa comunes: seis líneas de koi, Kohaku (Hb), Taisho (Dz) , Showa (Zh), Golden (Hj), Matsukawabake (Sch) y Five-color (Ws), y dos líneas genéticamente mejoradas de carpas, la cepa FFRC No. 2 (Fr) y la cepa FFRC roja (Hfr), y luego Marcadores SNP para resolver información genética sobre la estructura poblacional y la formación del color de piel de estas cepas.

El rico patrimonio de las carpas de China

China cuenta con una larga historia de cultivo de carpas, con diversas variedades de carpas como la carpa del río Amarillo y la colorida carpa de Oujiang. Entre ellas, la cepa FFRC No. 2 (Fr) se destaca por su rápido crecimiento, excelente forma corporal y alta tasa de supervivencia, lo que la convierte en una opción popular para la acuicultura.

El desafío de la cría de koi

Si bien la cepa FFRC prospera en la acuicultura, la industria del koi ornamental enfrenta desafíos. Los koi vienen en más de 100 variaciones de color, pero la endogamia y las técnicas de reproducción inapropiadas amenazan la calidad de estos preciados peces. Además, China depende en gran medida del germoplasma de koi importado del Japón, lo que limita su papel en el mercado de peces ornamentales.

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La ciencia de los colores de los peces

El color del cuerpo de los peces juega un papel crucial en su evolución y clasificación. Varios factores influyen en esta paleta de colores, entre ellos:

  • Genética: Este es el factor más importante que determina el modelo para la formación del color.
  • Nutrición: La dieta desempeña un papel en el suministro de pigmentos y precursores para el desarrollo del color.
  • Hormonas: Las hormonas fisiológicas pueden influir en la expresión del color.
  • Medio ambiente: Las condiciones de crianza, como la luz y la temperatura, también pueden afectar la coloración.

Desentrañando el Código Koi

Para abordar estos desafíos, los investigadores están utilizando una poderosa herramienta llamada secuenciación 2d-RAD. Esta técnica permite a los científicos identificar y analizar polimorfismos de un solo nucleótido (SNP), pequeñas variaciones en el ADN de un pez. Al estudiar estas variaciones, los investigadores pueden:

  • Medir la diversidad genética: Este estudio analizó ocho poblaciones de carpas, incluidas las carpas koi y FFRC, para comprender su composición genética y sus relaciones.
  • Identificar genes relacionados con el color: Los investigadores identificaron SNP específicos relacionados con la diferenciación del color de la piel en la carpa koi. Estos genes son responsables de procesos como la síntesis de melanina (marrones y negros) y el metabolismo de los carotenoides (amarillos y naranjas).
  • Desarrollar marcadores moleculares: Al identificar los SNP asociados con los rasgos de color de piel deseados, los investigadores pueden desarrollar herramientas de reproducción para seleccionar colores y patrones específicos.

Decodificando el árbol genealógico de las carpas

El estudio reveló huellas genéticas distintas para cada cepa de carpa, y la mayoría de los individuos se agrupan en grupos separados. Este análisis proporcionó información valiosa sobre la diversidad genética dentro de estas cepas. Curiosamente, las cepas de carpas como FFRC No. 2, Matsukawabake y Five-color mostraron una mayor diversidad genética, mientras que otras como Taisho y Kohaku mostraron una menor diversidad.

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Genes y coloración: una hoja de ruta para la reproducción futura

Al comparar la composición genética de diferentes cepas, los investigadores identificaron variaciones significativas relacionadas con la formación del color de la piel. Este análisis identificó genes específicos asociados con:

  • Síntesis de melanina: Genes como ephrinb2, slc22a23, herc2 y ephb2 estaban relacionados con la producción de melanina, un pigmento responsable de los tonos negros y marrones.
  • Metabolismo de los carotenoides: Genes como oca2, bcmo1 y bco2 influyen en el procesamiento de los carotenoides, pigmentos responsables de los rojos, naranjas y amarillos vibrantes.
  • Ritmo circadiano: El gen cipc estaba vinculado al reloj interno del cuerpo, que puede desempeñar un papel en la regulación del color.

Impacto para la piscicultura de la carpa koi

Esta innovadora investigación ofrece un tesoro de información sobre la base genética de la coloración de las carpas y los koi. Este conocimiento se puede utilizar para:

  • Mantener y mejorar el germoplasma Koi: La diversidad genética es crucial para poblaciones de peces saludables y vibrantes. Comprender la composición genética de los koi permite a los criadores mantener y mejorar las cepas existentes.
  • Desarrollar nuevas variedades de colores: Al seleccionar genes específicos relacionados con colores, los criadores pueden crear nuevas e impresionantes variedades de koi con los patrones y tonos deseados.
  • Reducir la dependencia de las importaciones: China puede aprovechar su rico germoplasma de carpa, combinado con conocimientos genéticos, para desarrollar cepas de koi nacionales de alta calidad.

Este estudio marca un salto significativo en la comprensión del fascinante mundo de la coloración de las carpas y los koi. Al descubrir los secretos ocultos dentro de sus genes, los investigadores están allanando el camino para un futuro lleno de variedades de carpas aún más vibrantes y diversas.

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El estudio fue financiado por Jiangsu Agricultural Science and Technology Innovation Fund, Central Public Interest Scientific Institution Basal Research Fund, Chinese Academy of Fishery Sciences, National Natural Science Foundation of China, entre otros.

Contacto
Mingkun Luo
Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, Wuxi
Jiangsu 214081, China
Email: luomingkun@ffrc.cn

Zaijie Dong
Wuxi Fisheries College, Nanjing Agricultural University, Wuxi
Jiangsu 214081, China
Email: dongzj@ffrc.cn

Referencia
Shi, X., Zhu, W., Guo, J., Lin, K., Fu, J., Wang, L., Dong, Y., Luo, M., & Dong, Z. (2024). Genome-wide association study reveals candidate genes critical for skin pigmentation in common carp (Cyprinus carpio) strains including koi. Aquaculture, 590, 741075. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2024.741075