melhoramento_genetico_de_peixes

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Melhoramento Genético de Peixes
Disciplina: Melhoramento Genético 
Animal – Curso: Zootecnia
Profa. Dra. Sandra Aidar de Queiroz
Depto. de Zootecnia – FCAV - UNESP
Introdução
• Aqüicultura 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 
Aqüicultura 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 aqüicultura
Fatores não genéticos de variação 
que atuam sobre o desempenho de 
peixes
• Pouco conhecimento das conseqüências 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
• Seqüência 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 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 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 á 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
• Freqüente 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 aqüicultura
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 barométricoFecundação
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
• imperdir 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 barométricoFecundação
Indução à Tetraploidia
Sptz normal choque: térmico ou barométricoFecundação
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 reprodução
Reversão 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 
• Conhecimentocrítico 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)