Γενετική επιλογή για ταχέως αναπτυσσόμενα χαρακτηριστικά μεταξύ των μαλακίων Haliotis Rufescens
Η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού και η υπερεκμετάλλευση των αλιευτικών πόρων σημαίνει ότι η υδατοκαλλιέργεια αποκτά μεγαλύτερη σημασία. Οι προβλέψεις δείχνουν ότι όλη η αύξηση της προσφοράς υδρόβιων ζώων θα αποδοθεί πλήρως στην υδατοκαλλιέργεια, όπου τα καλλιεργημένα μαλάκια θα κυριαρχούν έως το 2030.
Μεταξύ των καλλιεργημένων μαλακίων, τα κολυμπούνια έχουν μία από τις υψηλότερες εμπορικές αξίες. Υπάρχουν περίπου 100 είδη βακαλάων, μεταξύ των οποίων τα 25 φθάνουν σε επαρκές μέγεθος για εμπορική εκμετάλλευση. Μεγάλοι άβαλοι, όπως ο κόκκινος άβαλων Haliotis rufescens , κατοικούν κυρίως σε εύκρατα νερά. Έτσι, αναπτύσσονται αργά, χρειάζονται 4-8 χρόνια για να φτάσουν στο εμπορικό μέγεθος. Εκτός από την αργή ανάπτυξη, το κόστος και η περιορισμένη διαθεσιμότητα φυσικών τροφίμων αποτελούν κύριο μέλημα για τους καλλιεργητές αλάτων. Έτσι, η αύξηση των ρυθμών ανάπτυξης των κολοκυθιών και η φυσιολογική τους αποτελεσματικότητα στη χρήση ενέργειας μέσω επιλεκτικής εκτροφής θα μπορούσε να βελτιώσει την παραγωγή βαγονιών και την ανταγωνιστικότητα της βιομηχανίας παγκοσμίως.
Η γενετική βελτίωση που βασίζεται στην επιλογή έχει το πλεονέκτημα ότι μπορεί να δημιουργήσει αυξήσεις στην ανάπτυξη χωρίς να χειριστεί τα γονίδια, αλλά να εκμεταλλευτεί τις φυσικές δυνατότητες κάθε είδους. Ωστόσο, για να ανταποκριθούν τα άτομα στην επιλογή, είναι απαραίτητο η απόδοση του χαρακτηριστικού που πρόκειται να βελτιωθεί να είναι κληρονομική, δηλαδή η βελτίωση να μεταφέρεται από γενιά σε γενιά.
Η ανάπτυξη είναι μια αντανάκλαση της εσωτερικής λειτουργίας των ατόμων, μεταξύ των οποίων το ενεργειακό ισοζύγιο ενσωματώνει τις βασικές φυσιολογικές διαδικασίες απόκτησης και κατανομής ενέργειας. Οι μετρήσεις της κληρονομικότητας για τα χαρακτηριστικά ανάπτυξης σε πολλά είδη κολοκυθιών, συμπεριλαμβανομένου του κόκκινου κολοκυθιού, προβλέπουν αποκρίσεις έως και 10% ανά γενιά, κάτι που αποτελεί καλό οιωνό για προγράμματα επιλεκτικής αναπαραγωγής για αυτά τα μαλάκια. Ωστόσο, οι γενετικές βάσεις στις οποίες βασίζονται οι ατομικές διαφορές στην απόκτηση και την κατανομή ενέργειας, ήταν μέχρι τώρα άγνωστες.
Ως εκ τούτου, ο στόχος της μελέτης μας ήταν να εκτιμήσουμε την κληρονομική παραλλαγή των φυσιολογικών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με την πρόσληψη ενέργειας και την κατανομή για τον κόκκινο κολυμπήθρα Haliotis rufescens και τις πιθανές συσχετισμένες αποκρίσεις στην επιλογή μεταξύ ανάπτυξης και φυσιολογικών χαρακτηριστικών. Κατά την εκτίμηση της πιθανής απόκρισης στην επιλογή των χαρακτηριστικών που μας ενδιαφέρουν, μερικές φορές μπορεί να προκύψουν συσχετισμένες αποκρίσεις. Δύο χαρακτηριστικά συσχετίζονται γενετικά όταν η παραλλαγή σε ένα ή περισσότερα γονίδια επηρεάζει και τα δύο χαρακτηριστικά. Επομένως, είναι σημαντικό να εκτιμηθεί το μέγεθος και η κατεύθυνση των γενετικών συσχετισμών μεταξύ των χαρακτηριστικών που μας ενδιαφέρουν.
Βρήκαμε μια σημαντική κληρονομική παραλλαγή για την πρόσληψη ενέργειας μέσω της κατανάλωσης φυκών. για τον τυπικό μεταβολικό ρυθμό (SMR). και για ενέργεια που χάνεται από την έκκριση αμμωνίας. Βρέθηκε επίσης σημαντική κληρονομική παραλλαγή για τα χαρακτηριστικά ανάπτυξης, επομένως υπολογίσαμε τις γενετικές συσχετίσεις και τις πιθανές συσχετισμένες αποκρίσεις μεταξύ της πρόσληψης και της κατανομής ενέργειας και των χαρακτηριστικών ανάπτυξης.
Σε ένα πρόγραμμα αναπαραγωγής, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε εάν η επιλογή ενός χαρακτηριστικού (όπως το μέγεθος) επηρεάζει από κοινού, θετικά ή αρνητικά, άλλα χαρακτηριστικά που ελέγχονται από τα ίδια γονίδια. Αυτό μετριέται με το πρόσημο και το μέγεθος των γενετικών συσχετισμών. Το μέγεθος των γενετικών συσχετίσεων θα υποδεικνύει πόσο ισχυρή μπορεί να είναι η συσχετισμένη απόκριση μεταξύ των άλλων χαρακτηριστικών που αξιολογήθηκαν και το πρόσημο της θα υποδεικνύει εάν κληρονομούνται προς την ίδια ή αντίθετη κατεύθυνση.
Το αποτέλεσμά μας έδειξε ότι η πρόσληψη τροφής συσχετίστηκε αρνητικά και σε μεγάλο βαθμό γενετικά με κάθε αναπτυξιακό χαρακτηριστικό (-0,70 έως -0,85). Και τόσο η SMR όσο και η απέκκριση αμμωνίας έδειξαν υψηλές αρνητικές γενετικές συσχετίσεις με κάθε χαρακτηριστικό ανάπτυξης (-0,88 έως -1,00). Έτσι, η εκτιμώμενη συσχετισμένη ανταπόκριση στην επιλογή έδειξε ότι εάν η επιλογή ασκούνταν για υψηλότερη ανάπτυξη (επιλέγοντας 5% καλύτερα άτομα), θα επιλέγαμε έμμεσα κολύμπι με χαμηλότερη πρόσληψη τροφής (συσχετισμένες αποκρίσεις -11 έως -15%). ή χαμηλότερες μεταβολικές απαιτήσεις (-14 έως -24%). Με τη σειρά του, το μήκος του κελύφους θα μπορούσε να αυξηθεί έως και 18% ανά γενιά.
Συνολικά τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι η υψηλότερη ανάπτυξη του κόκκινου κολοκυθιού συνδέεται γενετικά με πιο αποτελεσματική χρήση τροφής και χαμηλότερη μεταβολική ζήτηση. Το παρόν αποτέλεσμα είναι δυνητικά πολύ σημαντικό για την κερδοφορία και τη βιωσιμότητα της εκτροφής κολοκυθιών επειδή δύο οικονομικά σημαντικές πτυχές, όπως ο χρόνος μέχρι τη συγκομιδή και η δαπάνη σε τρόφιμα, θα μπορούσαν να μειωθούν μέσω ενός επιλεκτικού προγράμματος για το κόκκινο κολύμπι. Τα περισσότερα αγροκτήματα αλάτων χρησιμοποιούν φρέσκα φύκια (κυρίως φύκια) ως ζωοτροφή, αλλά αυτός ο πόρος γίνεται αρκετά περιορισμένος λόγω της υπερεκμετάλλευσης και αυτό αποτελεί ένα εμπόδιο για την αυξημένη παραγωγή αλάτων. Έτσι, η δυνατότητα μείωσης της πρόσληψης τροφής ή των μεταβολικών απαιτήσεων με την επιλογή γρηγορότερα αναπτυσσόμενων κολυμπόρων θα ήταν μια πολύ θετική εξέλιξη για τη βιωσιμότητα αυτής της καλλιέργειας.
Σημειώσεις:
- Η υδατοκαλλιέργεια είναι η δραστηριότητα της εκτροφής υδρόβιων οργανισμών.
- Ο ενεργειακός προϋπολογισμός είναι ένας δείκτης της διαθέσιμης ενέργειας για ανάπτυξη και αναπαραγωγή, δηλαδή η ατομική παραγωγή, που προέρχεται από τα ενεργειακά συστατικά του ενεργειακού ισοζυγίου. Έτσι, οι διαφορές ανάπτυξης των ζώων που μοιράζονται το ίδιο περιβάλλον, π.χ., στα συστήματα καλλιέργειας, θα μπορούσαν να αντικατοπτρίζουν εν μέρει διαφορές μεταξύ των ατόμων:στην απόκτηση ενέργειας (δηλ. κατάποση τροφής, απορρόφηση και αφομοίωση). κατανομή ενέργειας για συντήρηση (δηλαδή, τυπικός μεταβολισμός). απώλειες μέσω της απέκκρισης αζωτούχων αποβλήτων (π.χ. απέκκριση αμμωνίας κυρίως από τον μεταβολισμό των πρωτεϊνών) και της παραγωγής κοπράνων (δηλαδή, μη απορροφημένη τροφή).
- Παρόλο που υπάρχουν πολλές πληροφορίες για τις ενεργειακές παραμέτρους του θαλάσσιου μαλακίου και την εφαρμογή του για οικολογικές μελέτες και μελέτες υδατοκαλλιέργειας, αυτή είναι η πρώτη μελέτη όπου ο γενετικός έλεγχος των φυσιολογικών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με την ανάπτυξη έχει εκτιμηθεί μέσω της εκτίμησης της άμεσης κληρονομικότητας και της πιθανής συσχέτισης τους απαντήσεις στην επιλογή για θαλάσσιο μαλάκιο.
- Η κληρονομικότητα είναι μια κεντρική παράμετρος για την εκτίμηση του δυναμικού απόκρισης στην επιλογή ενός χαρακτηριστικού σε έναν πληθυσμό.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Heritability of Energy intake and allocation and their related responses to selection on growth traits in καλλιεργημένο νεανικό και ενήλικο κόκκινο κολοκυθάκι Haliotis rufescens, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Aquaculture . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Katherina Brokordt, William J. Farías, Frederico E. Winkler και Fabio Castaño από το Centre for Advanced Studies in Arid Zones (CEAZA) και το Universidad Católica del Norte, και τους Phillipe Fullsack και Christophe Herbinger από το Πανεπιστήμιο Dalhousie.
