Melhoramento genético de peixes

Prévia do material em texto

Melhoramento Genético de Peixes 
Disciplina: Melhoramento Genético 
Animal – Curso: Zootecnia 
Profa. Dra. Sandra Aidar de Queiroz 
Depto. de Zootecnia – FCAV - UNESP 
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 
 
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 
 
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 
 
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) 
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 
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 
 
Processo de Domesticação 
• Pontos chaves para a domesticação: 
• reprodução 
• alimentação 
 
• Espécies realmente domesticadas: 
• Carpas 
• Tilápias 
• Trutas 
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 
 
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 
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 
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 
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 
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 
 
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes 
• idade do animal competição 
• taxa de mortalidade assimetria 
• densidade tamanho do animal 
• temperatura estoque comunal 
• qualidade da água sexo 
• efeitos maternos 
• ganho compensatório 
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 
 
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes 
Catfishies (Ictalurus punctatus) com deformidades induzidas por efeitos ambientais 
Fonte: Dunham (2004) 
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) 
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes 
 
• Tanque 
• variações:Temperatura, pH, O2, quantidade de 
plâncton, etc 
• usar vários tanques iguais repetições 
• se estiver comparando diferentes genótipos 
• estocagem comunal 
• válido se não houver interação genótipo-ambiente 
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes 
• Assimetria efeito do manejo 
alimentar 
 
 
Peso corporal (g) 
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 resultante da competição 
por alimento 
 
 
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 
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 
 
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes 
Dimorfismo sexual em Tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus) 
Fonte: Dunham (2004) 
♂ 
♂ 
♀ 
Estimativas de herdabilidade para 
várias características em peixes 
 
 
Fonte: Tave (1986) 
Característica h2 + 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 
 
Estimativas de herdabilidade para 
várias características em peixes 
 
 
Fonte: Tave (1986) e Gjedrem (2000) 
Característica h2 + 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 
Programa de seleção 
• Formação da população base: 
• coleta de peixes de diferentesrios (linhagens) 
• avaliação das características quantitativas 
nas diferentes linhagens 
• se diferentes desempenhos manter 
linhagens separadas e fazer seleção dentro de 
linhagens 
• se desempenhos semelhantes pool gênico e 
selecionar dentro do pool 
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 
 
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 
Esquema de Seleção 
 Acasalamento 
Fecundação 
Incubação 
1ª Alevinagem 
Marcação (20g) 
2ª Alevinagem 
Cultivo 
Seleção Fonte: Castagnoli (1986) 
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 
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 
Cruzamentos em peixes 
• Mesmo quando ocorre hibridação na 
natureza, geralmente: 
 
• o híbrido é estéril 
 
• F2 tem menor viabilidade 
 
 
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 
Cruzamentos em peixes 
• Hibridação em peixes 
• Macho Pacu (Piaractus mesopotamicus) X 
Fêmea Tambaqui (Colossoma 
macropomum) 
 
 
 Tambacu 
 
Cruzamentos em peixes 
Fonte: http://www.fishingtur.com.br. Acesso aos 19 de outubro de 2008 
Cruzamentos em peixes 
Fonte: http://www.fishingtur.com.br. Acesso aos 19 de outubro de 2008 
Cruzamentos em peixes 
• Hibridação em peixes 
• Macho Tambaqui (Colossoma 
macropomum) X Fêmea Pacu (Piaractus 
mesopotamicus) 
 
 
 Paqui 
 
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 
Cruzamentos em peixes 
Híbrido Fêmea Macho 
Tambatinga Tambaqui - 
Colossoma macropomum 
Pirapitinga – 
Piaractus brachypomus 
Tambacu Tambaqui - 
Colossoma 
macropomum 
Pacu – 
Piaractus 
 mesopotamicus 
Paqui Pacu – 
Piaractus 
mesopotamicus 
Tambaqui- 
Colossoma 
 macropomum 
Cachapira Cachara – 
Pseudoplatystoma 
reticulatum 
Pirarara - 
Phractocephalus 
hemiliopterus 
Cachapinta Cachara – 
Pseudoplatystoma 
reticulatum 
Pintado – 
Pseudoplatystoma 
 corruscans 
Pintachara Pintado – 
Pseudoplatystoma 
corruscans 
Cachara – 
Pseudoplatystoma 
reticulatum 
Piaupara Piauçu - 
Leporinus 
macrocephalus 
Piapara - 
Leporinus 
elongatus 
 
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 
Endogamia em peixes 
• Finalidades 
• desenvolver linhagens para posterior 
cruzamento 
• identificar genes recessivos deletérios 
 
• Possibilidades 
• Ginogênese 
• Androgênese 
 
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????? 
 
Ovogênese – Espermatogênese - 
Fecundação 
Fonte: www.google.com.br/images 
Ovogênese – Espermatogênese – 
Manipulação da Fecundação 
Ginogênese 
Sptz inativado choque: térmico ou barométrico Fecundação 
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 
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 
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 0,125 
 2 0,990 0,750 0,250 
 3 0,999 0,875 0,375 
Fonte: Kirpichnikov (1981) 
Androgênese 
• Mais difícil de ser processada 
 
• DNA do óvulo mais difícil de ser 
inativado 
• DNA mitocondrial 
• necessário para dar energia à célula 
 
Poliploidias 
• Finalidades 
• animais com melhor desempenho 
• maior crescimento 
 
• animais estéreis 
• não desviam recursos para reprodução 
 
• Possibilidade de criar novos genótipos 
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 
 
Indução á Triploidia 
Sptz normal choque: térmico ou barométrico Fecundação 
Indução à Tetraploidia 
Sptz normal choque: térmico ou barométrico Fecundação 
Metáfase da 
1ª divisão 
do embrião 
início da divisão do 
embrião em duas 
células 
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 
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 
Técnicas para obtenção de 
populações de um só sexo 
• Sexagem manual 
• Esterelização 
• Hibridação 
• Ginogênese 
• Androgênese 
• Poliploidia 
• Reversão sexual 
• Reversão sexual combinada com reproduçãoReversão sexual 
• Peixes 2 sistemas 
• fêmea sexo homogamético (XX) 
• fêmea 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 
Reversão sexual 
• Diferenciação sexual 
• Cat fish 3-4 semanas após eclosão 
• Tilápia do Nilo 3-4 semanas após eclosão 
• Carpa grama estágio de alevino (85-200 mm) 
• Diferenciação sexual é mais determinada pelo 
tamanho e estágio de desenvolvimento do que pela 
idade 
• Conhecimento crítico para início e final do 
processo 
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 
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 
 
Combinação de técnicas para 
produção comercial 
 
Fêmeas 
Ginogênese 
Progênie só de fêmea 
Metiltestosterona (MT) 
Novos machos Fêmeas 
Produção em massa de peixes fêmeas 
MT 
Ciclo de 
produção 
comercial 
Fonte: Dunham (2004) 
Genes pleiotrópicos de efeito maior 
 Carpa escama S_nn 
Carpa espelho irregular ssnn 
pequena depressão crescimento 
Carpa espelho linha S_Nn 
depressão crescimento 
Carpa couro ssNn 
depressão marcante 
 crescimento 
S afeta quantidade 
N afeta distribuição 
S_NN 
ssNN Letais 
Fonte: Castagnoli (1986)