Genética

Plan de 9 pasos propone nuevas pautas genéticas y de seguridad alimentaria para la acuacultura

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By Milthon Lujan

El advenimiento de la era del genoma y la demanda de seguridad alimentaria mundial ha dado lugar a importantes avances en el campo de la biología y la biotecnología de los peces en la última década.

Estos descubrimientos no solo han permitido el desarrollo de nuevas teorías, sino que también han brindado un apoyo técnico sólido para la industria acuícola y el suministro mundial de pescado y la seguridad alimentaria.

En un artículo de revisión científica publicado en la revista Water Biology, un grupo de investigadores del Institute of Hydrobiology (IHB) en la Chinese Academy of Sciences, reexamino la biología y las biotecnologías de los peces a raíz de los cambios que se vienen dando.

Basado en sus hallazgos, los investigadores han desarrollado un nuevo plan de nueve pasos para mejorar el uso de la genética y la creación de nuevas razas en especies acuícolas.

En su informe, ellos también comparten su análisis del potencial de estas nuevas estrategias de crianza para mejorar la industria de producción de semilla de las especies acuícolas (desarrollo y promoción de variedades acuícolas) y fortalecer la seguridad alimentaria.

El profesor Jian-Fang Gui, investigador que lideró el estudio, explica que “la importancia de la acuicultura para el suministro mundial de pescado ahora es ampliamente reconocida. La pesca es el sector de producción de alimentos de más rápido crecimiento en el mundo y el pescado es uno de las más prometedoras fuentes de proteína para alimentar a los 9 mil millones de personas que se proyecta habitarán la Tierra para el 2050”.

“De hecho, la demanda mundial de pescado parece que se duplicará a mediados de este siglo. Esto se debe, en parte, a que el pescado y otros alimentos acuáticos proporcionan nutrientes importantes, como ácidos grasos poliinsaturados, vitaminas y micronutrientes, y su huella de carbono es menor que otras formas de producción animal”.

“Sin embargo, esta creciente demanda por el pescado ya está ejerciendo presión sobre las cadenas de suministro y, en los últimos años, hemos visto el impacto de la sobrepesca en las poblaciones de peces, con algunas especies en peligro de extinción. Al mismo tiempo, existe preocupación por los niveles de sustancias químicas, como el mercurio, y restos de plásticos que se encuentran en el pescado que comemos, y preguntas sobre el valor nutricional y la salud de los peces de piscifactoría. Nuestro objetivo con esta revisión fue examinar y resaltar varios avances destacados en en los recursos del genoma, y repensar los objetivos de desarrollo y las tendencias futuras en la industria de la semilla para la acuicultura que son requeridos para satisfacer la demanda mundial de pescado, y fortalecer la seguridad alimentaria”.

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El investigador agrega que su “revisión deja en claro que los avances teóricos y las innovaciones tecnológicas en la biología y biotecnología de los peces no solo son cuestiones científicas de frontera a las que se les debe prestar más atención, sino que también son una importante fuerza impulsora para conservar la biodiversidad acuática y desarrollar la acuicultura de manera sostenible. Creo que nuestro modelo ofrece un valioso camino a seguir”.

Áreas revisadas por los científicos

Los investigadores dividen su revisión científica en cinco áreas principales:

Las innovaciones biológicas y la evolución genómica de cuatro linajes de peces importantes

Los temas desarrollados incluyen:

– Innovaciones biológicas de la transición agua a tierra en los peces con aletas radiadas no teleósteos.

– Variaciones genómicas de la evolución adaptativa en peces espinosos del hemisferio norte.

– Características genómicas de la diversificación explosiva en peces cíclidos de África Oriental.

– Diversificación genómica de rápida especiación y adaptaciones en peces ciprínidos de Asia oriental.

Destinos evolutivos y consecuencias de los peces poliploides naturales

– Poliploides naturales de diferentes niveles de ploidía en peces existentes.

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– Destinos evolutivos y consecuencias biológicas de los peces poliploides.

– Descubrimiento y anatomía genómica de microcromosomas específicos masculinos.

– Divergencia funcional de genes duplicados en evolución.

Consecuencias biológicas de la domesticación y selección de peces

– Mecanismos genéticos de la diversificación morfológica en carpas doradas (goldfish).

– Variaciones genómicas de domesticación reciente en salmón, trucha y tilapia.

Desarrollo e innovación de biotecnologías de crianza de peces

– Desarrollo de biotecnologías de cría tradicionales en peces de cultivo.

– Innovación de nuevas biotecnologías de reproducción en peces de cultivo.

Enfoques aplicables y potencial de las biotecnologías de la genética de la reproducción de los peces

– Enfoque clave basados en la edición de genes para eliminar rasgos indeseables o mejorar los rasgos deseables.

– Enfoque basado en marcadores específicos del sexo para producir poblaciones monosexuales.

– Enfoque basado en la estrategia controlable PGG on-off para generar descendencia estéril.

– Enfoque basado en reproductores sustitutos para acelerar la velocidad de reproducción.

– Incorporación del genoma y enfoque basado en la recuperación de la reproducción sexual para crear poliploides sintéticos.

Contribución de la mejora genética a la industria de la semilla en la acuicultura y la seguridad alimentaria

– Un plan básico de mejoramiento genético y desarrollo de la industria de semillas en peces de cultivo y otros animales de acuicultura.

– Contribución de la industria de semillas de acuicultura al suministro mundial de pescado y la seguridad alimentaria.

Plan de 9 pasos

Los investigadores recomiendan la siguiente ruta de mejora genética y el desarrollo de la industria de semilla en los peces de cultivo u otras especies acuícolas de nueve pasos:

i) recolección y propagación de recursos,

ii) selección masiva o por familia,

iii) hibridación intraespecies o entre especies

iv) observación de fenotipos y el análisis del genotipo para identificar la mutación causante de los rasgos de mejora

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v) selección asistida por marcadores

vi) la genotipificación de todo el genoma basado en la selección

vii) elección precisa del enfoque de reproducción y mejor específica del rasgo

viii) evaluación del rasgo de mejora

ix) examen autorizado.

El estudio fue financiado por Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences, Consulting Research Projects of Hubei Institute of Chinese Engineering Development Strategies and Academic Divisions of the Chinese Academy of Sciences, Key Program of Frontier Sciences of the Chinese Academy of Sciences, China Agriculture Research System, y Autonomous Project of the State Key Laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology.

Referencia (acceso libre):
Jian-Fang Gui et al, Rethinking fish biology and biotechnologies in the challenge era for burgeoning genome resources and strengthening food security, Water Biology and Security (2021). DOI: 10.1016/j.watbs.2021.11.001   

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