Una investigación del Earlham Institute permitió identificar genes candidatos que podrían ayudar a los peces a tolerar aguas más cálidas y saladas, lo que podría proporcionar un recurso vital para guiar los programas de reproducción selectiva en la piscicultura de agua dulce.
A medida que la calidad y la disponibilidad del agua se reducen debido a las temperaturas globales más altas, el nuevo descubrimiento se puede utilizar para criar peces más resistentes y salvaguardar una fuente clave de alimentos para millones de personas.
La tilapia del Nilo, Oreochromis niloticus, se cultiva ampliamente en la piscicultura de agua dulce y proporciona nutrientes y proteínas esenciales. Su uso en acuicultura se ha incrementado dramáticamente, en gran parte debido a su adaptabilidad a diferentes condiciones de agua y sistemas de producción.
Sin embargo, las elevadas temperaturas globales tendrán un impacto significativo en los recursos acuáticos de agua dulce; en este sentido, las piscifactorías y los piscicultores necesitan con urgencia líneas genéticas que puedan prosperar a mayores temperaturas y salinidades del agua.
Para abordar este problemas, los científicos del Earlham Institute, University of Stirling, y la University of East Anglia han explorado el genoma de la tilapia para localizar cambios ventajosos en el genoma que son responsables de una mayor tolerancia a las condiciones cambiantes del agua.
Tejido de las branquias
Los científicos examinaron tejido extraído de las branquias, un importante órgano osmorregulador en los peces, y generaron datos de secuencias de ADN y ARN para estudiar la actividad, regulación y función de diferentes genes.
Posteriormente, los investigadores identificaron diferencias genéticas en las regiones reguladoras de genes en la tilapia del Nilo y otras 27 especies de tilapia.
La hipótesis de los científicos fue que las diferencias entre la tilapia del Nilo, y las especies de tilapia adaptadas a aguas salinas probablemente surgieron para controlar los genes involucrados en la adaptación a diferentes entornos acuáticos.
El equipo de investigadores optimizó un enfoque de secuenciación del genoma que revela la actividad de los posibles sitios de unión del factor de transcripción y los interruptores genéticos para activar y desactivar la expresión.
El enfoque de los científicos identificó regiones del genoma que creen que son responsables de controlar la actividad de ciertos genes osmorreguladores, que a su vez influyen en la función de las branquias y en cómo responde el pez a las condiciones cambiantes del agua.
Genes relevantes
Identificaron una serie de genes relevantes para los rasgos que ayudan a la tilapia a tolerar agua más salada y también a aclimatarse al agua dulce. Estos incluían genes involucrados en el metabolismo y los procesos generales responsables de reaccionar a los cambios ambientales para mantener el equilibrio.
El Dr Tarang Mehta, autor del estudio y científico investigador postdoctoral en el Earlham Institute, manifestó: “Los piscicultores necesitan desesperadamente recursos genómicos para informar sus programas de mejoramiento, de modo que los rasgos que ofrecen una mayor resiliencia puedan seleccionarse de manera rápida y precisa”.
“Al caracterizar los genes responsables de estos rasgos deseables, ahora podemos compartir estos nuevos recursos con los piscicultores de agua dulce para ayudar a guiar los programas de reproducción selectiva”.
Por su parte, el Dr. Wilfried Haerty, autor del estudio y líder del grupo en el Earlham Institute, dijo: “Identificamos regiones del genoma de la tilapia del Nilo a las que podemos apuntar para ayudar a reproducir peces con una mayor tolerancia a la salinidad, algo que lamentablemente se ha vuelto cada vez más importante a medida que nuestros recursos de agua dulce se están degradando”.
“Los próximos pasos son utilizar enfoques genómicos similares para encontrar genes y sus reguladores asociados con otras características de interés para la acuicultura, como el crecimiento y la resistencia a enfermedades”.
El aporte del Genomics Pipelines Group del Earlham Institute fue fundamental en la generación de datos, incluida la preparación de bibliotecas de RNA-Seq, la agrupación y la secuenciación.
La investigación fue financiada por el Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), parte de UK Research and Innovation.
Referencia (acceso abierto)
Tarang K. Mehta, Angela Man, Adam Ciezarek, Keith Ranson, David Penman, Federica Di-Palma, Wilfried Haerty. 2023. Chromatin accessibility in gill tissue identifies candidate genes and loci associated with aquaculture relevant traits in tilapia. Genomics, Volume 115, Issue 4, 2023, 110633, ISSN 0888-7543,
https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2023.110633.
