Melhoramento Genético de Peixes

Transcrição

1 Melhoramento Genético de Peixes Disciplina: Melhoramento Genético Animal Curso: Zootecnia Profa. Dra. Sandra Aidar de Queiroz Depto. de Zootecnia FCAV - UNESP

2 Introdução Aquicultura Década de 1980 Características de atividade econômica no Brasil e no Mundo Existência de tecnologia compatível com criação racional técnicas de reprodução, manejo, alimentação, instalações Expansão da piscicultura em bases empresariais

3 Introdução Aumento da demanda por produtos de qualidade de pesca de água doce Novos centros varejistas Peixes limpos e Comercialização de filés supermercados hipermercados peixarias Expansão da pesca por lazer Pesque-pague Mercado exportador de filés de qualidade EUA e Japão

4 Aquicultura no Brasil Região sul produção de ostras, camarões, carpas, cat fish Santa Catarina e Paraná Região sudeste produção de peixes redondos (Tambaqui, Pacu), tilápias São Paulo Região centro-oeste produção de Tambaqui, Pacu, Matrinchã, etc Região Nordeste produção de camarões, tilápias Rio Grande do Norte

5 Aqüicultura no Brasil Produção piscicultura brasileira menos de 10 % da produção da pesca brasileira Produção Brasileira de pesca 700 mil toneladas/ano Consumo nacional um milhão de toneladas/ano Leonhardt et al. (2006)

6 Aqüicultura em São Paulo Vale do Ribeira Região de Ribeirão Preto Vale do Paranapanema Região de Presidente Prudente Região de São José do Rio Preto Região de Barretos

7 Processo de Domesticação Mudanças nos hábitos das espécies Início do processo de seleção indivíduos mais aptos ao cativeiro sobrevivem suportam melhor estresse suportam melhor o aumento de densidade Domesticação ganho de 2% a 6% no crescimento

8 Processo de Domesticação Pontos chaves para a domesticação: reprodução alimentação Espécies realmente domesticadas: Carpas Tilápias Trutas

9 Características de importância econômica Critérios de Seleção Características Reprodutivas Habilidade de reprodução em cativeiro Piracema Precocidade Sexual Idade à maturidade sexual Antecipar para Pirarucu Postergar para Tilápia e Carpa Época de maturação sexual Fertilidade

10 Características de importância econômica Critérios de Seleção Características de crescimento Peso Corporal Comprimento (C) Altura (A) Taxa de crescimento quantidade de alimento absorção do alimento

11 Características de importância econômica Critérios de Seleção Características de carcaça Relação C/A (<3) Tamanho cabeça/tamanho corpo (máximo 25%) Rendimento de carcaça Rendimento de filé

12 Características de importância econômica Critérios de Seleção Outras características Resistência às variações do ambiente: temperatura oxigênio ph poluição da água, etc Pesca por lazer Facilidade de pesca

13 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Ambiente aquático grande quantidade de variação ambiental Controle da variação mais difícil remoção de dejetos flutuação nos níveis de oxigênio, temperatura, etc Pesquisa em genética de organismos aquáticos mais difícil do que pesquisa em aquicultura

14 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Pouco conhecimento das consequências dos efeitos ambientais sobre a expressão genética e as variações fenotípicas e genotípicas Efeitos ambientais podem mascarar os efeitos genéticos verdadeiros

15 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes idade do animal taxa de mortalidade densidade temperatura qualidade da água efeitos maternos ganho compensatório competição assimetria tamanho do animal estoque comunal sexo

16 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Temperatura e qualidade da água afetam peso e crescimento provocam deformidades Sequência de oviposição/ovulação animais de diferentes idades afeta a taxa de sobrevivência efeito no peso/tamanho dos animais

17 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Catfishies (Ictalurus punctatus) com deformidades induzidas por efeitos ambientais Fonte: Dunham (2004)

18 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Efeito maternal idade da fêmea tamanho do ovo varia de espécie para espécie tamanho do ovo taxa de crescimento taxa de sobrevivência (Tilápia, Salmão) efeito diminui com o tempo (45 dias)

19 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Tanque variações:temperatura, ph, O 2, quantidade de plâncton, etc usar vários tanques iguais repetições se estiver comparando diferentes genótipos estocagem comunal válido se não houver interação genótipo-ambiente

20 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Assimetria efeito do manejo alimentar Peso corporal (g)

21 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes manejo alimentar afeta a variação ambiental pequenas diferenças iniciais no tamanho das larvas (bocas) causadas por diferenças genéticas ou ambientais podem ser potencializadas pela competição Assimetria por alimento resultante da competição

22 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Peixes com bocas pequenas (tamanho da boca/tamanho do corpo) são mais susceptíveis à competição por alimento Assimetria pode ser reduzida aumentando o nº de vezes de fornecimento de alimento diminuindo o tamanho da partícula decrescendo a taxa de lotação

23 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Sexo efeito marcante sobre desempenho dos animais Geralmente fêmeas são maiores e crescem mais rápido Tilápias machos são maiores

24 Fatores não genéticos de variação que atuam sobre o desempenho de peixes Dimorfismo sexual em Tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) Fonte: Dunham (2004)

25 Estimativas de herdabilidade para várias características em peixes Característica h 2 + EP Peso corporal 4 meses 0,48 12 meses 0,49 Ganho em peso 0,25-0,38 Comprimento 12 meses 0,34+0,05 24 meses 0,42 Taxa de crescimento 0,25 Altura 12 meses 0,42 24 meses 0,69 Fonte: Tave (1986)

26 Estimativas de herdabilidade para várias características em peixes Característica h 2 + EP Rendimento de carcaça 0,43 + 0,85 Porcentagem de gordura 0,61 + 0,78 Tamanho do ovo 0,20 + 0,05 Número de ovos 0,16 + 0,10 Idade à maturidade sexual 0,48 + 0,20 Tolerância ao DDT (40 mg/l 0,05 + 0,03 Resistência à furunculosis (Salmão) 0,14 + 0,11 Fonte: Tave (1986) e Gjedrem (2000)

27 Programa de seleção Formação da população base: coleta de peixes de diferentes rios (linhagens) avaliação das características quantitativas nas diferentes linhagens se diferentes desempenhos manter linhagens separadas e fazer seleção dentro de linhagens se desempenhos semelhantes selecionar dentro do pool pool gênico e

28 Programa de seleção Acasalamentos: 1 macho x 2 a 3 fêmeas Avaliar grupos de meio-irmãos e de irmãos germanos Seleção pelo desempenho para características de crescimento Seleção pela progênie para características de carcaça Seleção combinada para características reprodutivas e de resistência a doenças

29 Programa de seleção - Exemplo Programa de melhoramento genético norueguês para o salmão do Atlântico: Critérios de seleção GjØem & Bentsen (1997) Ano Característica 1975 Crescimento (G) 1981 G+ Idade à maturidade sexual (SM) 1993 G+SM+ Resistência doenças (DR) 1994 G+SM+DR+ Coloração carne (C) 1995 G+SM+DR+C+ Composição corporal

30 Esquema de Seleção Acasalamento Fecundação Incubação 1ª Alevinagem Marcação (20g) 2ª Alevinagem Cultivo Seleção Fonte: Castagnoli (1986)

31 Cruzamentos em peixes Possibilidade de obtenção de Híbridos Hibridação Inter-específica Intra-específica Inter-genérica Finalidade Heterose Complementaridade Introdução de genes Desvio na taxa sexual Esterelidade

32 Cruzamentos em peixes Hibridação na natureza ocorre, mas é rara Mecanismos de isolamento reprodutivo A) Geográfico B) Comportamental C) Temporal D) Celular E) Incompatibilidade de Gametas

33 Cruzamentos em peixes Mesmo quando ocorre hibridação na natureza, geralmente: o híbrido é estéril F 2 tem menor viabilidade

34 Cruzamentos em peixes Hibridações em Tilápias que só produzem machos: Fêmea x Macho T. mossambica x T. hornorum T. nilotica x T. hornorum T. nilotica x T. mocrochi T. nilotica x T. aurea (75% m e 25% f) T. nigra x T. hornorum

35 Cruzamentos em peixes Hibridação em peixes Macho Pacu (Piaractus mesopotamicus) X Fêmea Tambaqui (Colossoma macropomum) Tambacu

36 Cruzamentos em peixes Fonte: Acesso aos 19 de outubro de 2008

37 Cruzamentos em peixes Fonte: Acesso aos 19 de outubro de 2008

38 Cruzamentos em peixes Hibridação em peixes Macho Tambaqui (Colossoma macropomum) X Fêmea Pacu (Piaractus mesopotamicus) Paqui

39 Cruzamentos em peixes Hibridação em peixes Tambacu Paqui Efeito materno mitocôndria do óvulo DNA mitocondrial Tambacu tem maior valor comercial Nº de cromossomos pode ser muito diferente Reprodução artificial para produção de híbridos

40 Cruzamentos em peixes Híbrido Fêmea Macho Tambatinga Tambaqui - Colossoma macropomum Tambacu Tambaqui - Colossoma macropomum Paqui Pacu Piaractus mesopotamicus Cachapira Cachara Pseudoplatystoma reticulatum Cachapinta Cachara Pseudoplatystoma reticulatum Pintachara Pintado Pseudoplatystoma corruscans Piaupara Piauçu - Leporinus macrocephalus Pirapitinga Piaractus brachypomus Pacu Piaractus mesopotamicus Tambaqui- Colossoma macropomum Pirarara - Phractocephalus hemiliopterus Pintado Pseudoplatystoma corruscans Cachara Pseudoplatystoma reticulatum Piapara - Leporinus elongatus

41 Cruzamentos em peixes Hibridação em peixes Frequente híbridos serem Férteis Riscos de acasalamentos com as espécies que lhe deram origem PORTARIA nº 145/98, de 29 de outubro de 1998 do IBAMA proíbe a introdução de híbridos na aquicultura

42 Endogamia em peixes Finalidades desenvolver linhagens para posterior cruzamento identificar genes recessivos deletérios Possibilidades Ginogênese Androgênese

43 Endogamia em peixes Ginogênese Obtenção de indivíduos normais a partir de zigotos diplóides, com material genético exclusivo materno Possibilidade de formar Clones Como isto é possível?????

44 Ovogênese Espermatogênese - Fecundação Fonte:

45 Ovogênese Espermatogênese Manipulação da Fecundação

46 Ginogênese Sptz inativado Fecundação choque: térmico ou barométrico

47 Ginogênese Se não houver choque térmico ou barométrico o processo de ovogênese segue normalmente, mas todos os zigotos morrem pois são haplóides ( só tem os genes da mãe) Após choque térmico ou barométrico retenção do 2º corpúsculo polar material genético da mãe progênie diplóide ginogenética

48 Ginogênese Inativação dos espermatozóides raios gama radiação U.V. mais eficiente diluição do ejaculado Após a fecundação choque térmico pressão hidrostática impedir a expulsão do 2º corpúsculo polar

49 Ginogênese Mortalidade muito alta das larvas alta endogamia (F) Grau de homozigose nas gerações endogâmicas Geração Ginogênese Autofecundação Acs ½ irmãos 1 0,900 0,500 0, ,990 0,750 0, ,999 0,875 0,375 Fonte: Kirpichnikov (1981)

50 Androgênese Mais difícil de ser processada DNA do óvulo mais difícil de ser inativado DNA mitocondrial necessário para dar energia à célula

51 Poliploidias Finalidades animais com melhor desempenho maior crescimento animais estéreis não desviam recursos para reprodução Possibilidade de criar novos genótipos

52 Poliploidias Triplóides (3n) Processo idêntico ao da ginogênese Uso de espermatozóide normal Tetraplóides (4n) Aplicação do choque deve ser feita no momento em que o zigoto inicia a primeira divisão para formar o embrião com duas células

53 Indução á Triploidia Sptz normal Fecundação choque: térmico ou barométrico

54 Indução à Tetraploidia Metáfase da 1ª divisão do embrião início da divisão do embrião em duas células Sptz normal Fecundação choque: térmico ou barométrico

55 Poliploidias Triplóides maiores taxas de crescimento nas fases iniciais resultados variam de espécie para espécie alguns podem ser férteis Tetraplóides férteis criação de genótipos totalmente novos perigo para as espécies naturais

56 Reversão sexual e reprodução Determinação genética do sexo Fenótipo sexual depende também do ambiente Populações de um só sexo ou estéreis são desejáveis em aqüicultura machos e fêmeas crescem a taxas diferenciadas população do sexo que se desenvolve mais rápido aumenta produção Algumas espécies tornam-se maduras com tamanho pequeno e idade jovem decréscimo na produção

57 Técnicas para obtenção de populações de um só sexo Sexagem manual Esterelização Hibridação Ginogênese Androgênese Poliploidia Reversão sexual Reversão sexual combinada com reprodução

58 Reversão sexual Peixes fêmea fêmea 2 sistemas sexo homogamético (XX) sexo heterogamético (ZW) Reversão sexual usando hormônios requer o conhecimento detalhado do período em que ocorre a diferenciação sexual no qual o animal estará susceptível à feminilização ou à masculinização Fenótipo pode ser alterado pela administração de andrógenos ou estrógenos

59 Reversão sexual Diferenciação sexual Cat fish Tilápia do Nilo Carpa grama 3-4 semanas após eclosão 3-4 semanas após eclosão estágio de alevino ( mm) Diferenciação sexual é mais determinada pelo tamanho e estágio de desenvolvimento do que pela idade Conhecimento crítico para início e final do processo

60 Reversão sexual Hormônios mais comuns usados em aqüicultura maioria sintéticos derivados da testosterona produção de machos 17 α-metiltestosterona 19-noretinatestosterona 11-ketosterona Produção de fêmeas componentes estrogênicos 3-estradiol estrógeno etilniloestradiol

61 Reversão sexual Aplicação exógena de hormônio no tanque imersão Administração de hormônio na ração dissolução do hormônio em etanol e pulverização sobre a ração Implantes na cavidade abdominal carpas

62 Combinação de técnicas para produção comercial Fêmeas Ciclo de produção comercial Ginogênese Progênie só de fêmea Metiltestosterona (MT) Novos machos Fêmeas MT Fonte: Dunham (2004) Produção em massa de peixes fêmeas

63 Genes pleiotrópicos de efeito maior S afeta quantidade N afeta distribuição Carpa escama S_nn S_NN ssnn Letais Carpa espelho irregular ssnn pequena depressão crescimento Carpa couro ssnn depressão marcante crescimento Carpa espelho linha S_Nn depressão crescimento Fonte: Castagnoli (1986)