Reproducción

Optimizar las prácticas en los criaderos para la mejora genética de los bivalvos marinos

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By Milthon Lujan

Reino Unido – Un equipo de investigadores publicó una revisión científica sobre las prácticas de producción de semilla en los criaderos, y las oportunidades que brinda para la mejora genética de los bivalvos marinos.

Los investigadores del College of Life and Environmental Sciences de la University of Exeter, del The Roslin Institute y Royal (Dick) School of Veterinary Studies de la University of Edinburgh, y del Centre for Environment, Fisheries and Aquaculture Science, Weymouth Laboratory, publicaron una revisión científica donde destacan las características clave y las prácticas de producción en la acuicultura de bivalvos, que tienen el potencial para afectar la variabilidad genética y fenotípica de las poblaciones propagados en los criaderos.

Ellos describen el estado actual de la selección en la acuicultura de bivalvos y los diferentes métodos empleados para la producción. Además, discuten cómo las prácticas de gestión potencialmente pueden beneficiar o afectar la optimización de los enfoques de la reproducción selectiva, y cómo un mayor control de los procesos de propagación en el criadero puede contribuir a la intensificación sostenible de la acuacultura de bivalvos.

“Mediante la identificación de las principales brechas en el conocimiento y generar conciencia sobre este tema, esperamos contribuir a aumentar la eficiencia y precisión de la selección en esta taxa e inspirar investigaciones futuras que puedan contribuir a aumentar la eficiencia y precisión de la selección en bivalvos marinos” destacan los investigadores.

El futuro de la acuicultura de bivalvos depende de la propagación artificial

La capacidad de controlar las condiciones ambientales en las instalaciones bajo techo permitió el acondicionamiento de reproductores y la producción de semilla durante todo el año. La producción de semilla benefició la expansión de la acuicultura de bivalvos, facilitando la predictibilidad de la producción y permite la posibilidad de la reproducción selectiva.

Se espera que los criaderos jueguen un rol importante en la expansión continua de la acuacultura de bivalvos. Sin embargo, citan los investigadores, existen zonas de producción de bivalvos que dependen principalmente de la captación de semillas del medio natural.

La dependencia en el medio natural es un proceso vulnerable a disturbios en el hábitat y restringe el desarrollo de las tecnologías de cultivo, así como la reproducción selectiva.

A pesar del incremento en la disponibilidad de los recursos genómicos para los bivalvos, los mecanismos subyacentes a la domesticación (por ejemplo, la adaptación a un entorno de cultivo), y las interacciones genotipo-entorno (GxE) en las especies de bivalvos cultivados siguen estando poco estudiadas.

El grado en el cual los procesos influyen la respuesta a la selección en los bivalvos, y consecuentemente el potencial para mejorar genéticamente a los organismos, representan dos brechas importantes de conocimiento con respecto a la reproducción selectiva de bivalvos.

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Reproducción selectiva en la acuacultura de bivalvos

Programas exitosos de reproducción han sido establecidos para bivalvos en todo el mundo e incluyen los enfoques de selección masiva y la selección de la familia.

En la selección masiva, los individuos generalmente se seleccionan de acuerdo con su desempeño en comparación con la media de la población para un rasgo específico (por ejemplo, el crecimiento), sin tener en cuenta la estructura familiar. Esta estrategia puede ser eficaz, pero corre el riesgo de depresión endogámica y solo es adecuada para concentrarse en uno o dos rasgos.

La selección de la familia se basa en la información del pedigrí, y los individuos de las familias con mejor desempeño se eligen para formar las poblaciones de reproductores, lo que permite el mantenimiento efectivo de la diversidad genética.

El desarrollo reciente y la creciente asequibilidad de las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento han facilitado la incorporación de herramientas genómicas en los programas de reproducción de especies acuáticas.

Esto ha permitido dar un paso adelante en la selección de familias, en particular para los rasgos que son difíciles o imposibles de medir directamente en los candidatos seleccionados, como la resistencia a enfermedades. Para tales rasgos, la selección familiar sólo permitiría valores genéticos a nivel familiar, perdiendo así la variación genética dentro de la familia.

Las herramientas genómicas permiten a los acuicultores acceder y utilizar el componente intrafamiliar de la variación genética. Esto se puede lograr de dos formas principales:

a) Primer lugar: el mapeo de los loci de rasgos cuantitativos (QTL) permite la identificación de los marcadores genéticos asociados significativamente con un rasgo específico dentro de la especie de interés.

b) Segundo lugar: la selección genómica se puede aplicar para la selección de rasgos poligénicos. Dicho enfoque puede cubrir una gran cantidad de loci en el genoma y proporciona suficiente información para capturar todas las variantes causales de un rasgo dado.

Los recursos genómicos tienen el potencial de revolucionar la producción acuícola, contribuyendo a la rápida expansión y optimización de la producción de bivalvos marinos. Sin embargo, los factores socioeconómicos también juegan un rol importante en la implementación de nuevas tecnologías en los sistemas de producción existentes.

Acondicionamiento de reproductores y sus implicaciones para la variabilidad genética

Contrario a los ecosistemas naturales, los criaderos ofrecen un ambiente uniforme para cultivar a los reproductores, reduciendo las fuentes de estrés causado por las condiciones sub-óptimas o fluctuantes.

En estos sistemas artificiales las condiciones ambientales pueden ser manipulados para disparar la gametogénesis en los reproductores durante todo el año, extendiendo el período a través del cuál los reproductores maduros están disponibles.

A la fecha, los protocolos de acondicionamiento estándar se han establecido para las principales especies de bivalvos cultivados. No obstante, se ha reportado una gran variación en la longitud del período de acondicionamiento entre las estrategias adoptadas por diferentes criadores, y un chequeo de la calidad del desarrollo de la gónada de los reproductores no es consistente entre los criaderos.

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Consecuencias genómicas y fenotípicas de la propagación en criaderos

El desove masivo es un procedimiento común para la fertilización artificial. Este enfoque no controla la contribución parental y puede resultar en un número reducido de efectividad parental en el programa.

Con este procedimiento, los niveles de fecundidad observados en los bivalvos son altos y la fertilización es comúnmente exitosa, y se alcanza un suficiente número de descendientes. La carga de consanguinidad, así como el desarrollo deficiente, pueden reducirse mediante prácticas de manejo (por ejemplo, el sacrificio), donde los individuos de bajo rendimiento se eliminan de un lote por selección de tamaño.

Para superar los problemas con la contribución parental, las parejas se pueden cruzar individualmente. El cruzamiento por pares se adopta con menos frecuencia en los criaderos, debido a que es un enfoque más laborioso, que requiere el control de las tasas de fertilización de los cruces individuales y una mayor inversión en personal y equipos.

Las larvas propagadas en los criaderos son criadas en un ambiente controlado, evitando los riesgos que imponen las condiciones ambientales naturales. En este ambiente, los parámetros de calidad de agua son mantenidos a condiciones consideradas óptimas para la supervivencia de las especies que vienen siendo cultivadas.

Este ambiente optimizado permite que los niveles de producción sean mejores, maximizando el crecimiento larval y las tasas de asentamiento de las especies producidas. En el largo plazo, la domesticación contribuye a incrementar el rendimiento bajo estas condiciones de crianza artificial.

Sin embargo, la selección de la domesticación puede reducir la resiliencia ambiental cuando se expone a las condiciones naturales durante el período de engorde.

Las investigaciones sobre las implicaciones de las prácticas en los criaderos sobre las características genéticas de los bivalvos está restringido a pocos estudios.

Respuestas del genotipo al ambiente durante el engorde

Las semillas, silvestres o propagadas artificialmente, están expuestas a la variabilidad ambiental experimentada dentro de las zonas costeras y estuarinas en las que se da el engorde, por lo tanto, son susceptibles a esta variabilidad diario y estacional.

Para prosperar en entornos tan exigentes, los individuos deben estar genéticamente adaptados a condiciones extremas o poseer respuestas fisiológicas altamente plásticas que les permitan regular los mecanismos internos.

Una mejor comprensión de los mecanismos de plasticidad en los bivalvos puede contribuir al desarrollo de las condiciones de cultivo que mejoren el rendimiento en los rasgos deseables.

Los procesos de selección experimentados durante el desarrollo temprano en los criaderos podrían contribuir a efectos directos sobre el rendimiento de las cohortes, así como aumentar la probabilidad de las interacciones estocásticas GxE.

Implicaciones sobre la reproducción selectiva bajo el cambio climático

Como organismos calcificantes ectotérmicos, los bivalvos marinos son particularmente vulnerables al cambio climático. La disolución de la concha y la disminución en el crecimiento de la concha causada por la acidificación del océano se han descrito en bivalvos marinos.

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La fase de engorde de la acuacultura de bivalvos ocurre en el ambiente natural. Por consiguiente, las implicaciones del cambio climático no se restringen sólo a las poblaciones silvestres.

Los cambios en las condiciones ambientales locales pueden limitar la producción y forzar la reubicación de los sitios de engorde a áreas adecuadas. Los cambios ambientales y el incremento en los brotes de enfermedades pueden conducir a mortalidades severas y considerable pérdidas económicas en la industria.

Perspectivas

Los investigadores reportan que aún permanece la brecha de conocimiento sobre cómo la selección de la domesticación y las prácticas de crianza pueden limitar la variabilidad genética de las poblaciones propagadas en criaderos durante las primeras etapas de la vida de los bivalvos marinos.

“A pesar de las implicaciones negativas de la carga consanguínea sobre el rendimiento, el control de rendimiento reproductivo, el rendimiento diferencial de los genotipos y la variabilidad genética de la población, sigue siendo relativamente bajo en la producción de bivalvos. Tal falta de control puede obstaculizar el rendimiento de la semilla y, en consecuencia, la producción acuícola” concluyen los investigadores.

El estudio contó con el financiamiento de la NERC GW4+ Doctoral Training Partnership CASE PhD en sociedad con CEFAS (awarded to JCNS), de la UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), de la UK Natural Environment Research Council (NERC) y del Scottish Aquaculture Innovation Centre mediante el proyecto AquaLeap, NERC Industrial Innovation Fellowship y BBSRC Institute Strategic Programme grants.

Contacto:
Robert P. Ellis
College of Life and Environmental Sciences
University of Exeter, UK.
Email: r.p.ellis@exeter.ac.uk

Referencia (acceso abierto):
Nascimento-Schulze, J.C., Bean, T.P., Houston, R.D., Santos, E.M., Sanders, M.B., Lewis, C. and Ellis, R.P. (2021), Optimizing hatchery practices for genetic improvement of marine bivalves. Rev Aquacult. https://doi.org/10.1111/raq.12568

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