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Variação hereditária no desempenho de natação em tilápia do Nilo

Variação hereditária no desempenho de natação em tilápia do Nilo

Data de Publicação: 14 de junho de 2021 14:51:00
A velocidade crítica de natação na tilápia do Nilo é hereditária e pode ser usada para prever o desempenho de crescimento

*Por Samuel Bekele Mengistu, Ph.D. Dr.;  Arjan P. Palstra;  Dr. Han A. Mulder;  John AH Benzie, Ph.D.; Trong Quoc Trinh, Ph.D.;  Chantal Roozeboom, M.Sc. e Prof. Dr. Hans Komen

A hereditariedade do desempenho atlético tem recebido considerável atenção da pesquisa em cães, cavalos e humanos. Existem poucas estimativas de parâmetros genéticos para o desempenho de natação em peixes, mas a pesquisa disponível sugere que o desempenho de natação tem um componente hereditário.

Este estudo avaliou a variação hereditária no desempenho de natação em tilápia do Nilo ( Oreochromis niloticus ) e determinou que a velocidade crítica de natação nesta espécie é hereditária e pode ser usada para prever o desempenho de crescimento. Foto de Darryl Jory.

 

A tilápia do Nilo ( Oreochromis niloticus ) é freqüentemente produzida em pequenos tanques de tilápia sem aeração. Em tanques não aerados, o oxigênio dissolvido (OD) cai abaixo do nível crítico (3 mg por litro) durante a noite, afetando negativamente o crescimento dos peixes. Pode-se esperar, portanto, que a tilápia do Nilo com alta eficiência de consumo de oxigênio possa crescer melhor sob essas condições do que a tilápia com baixa eficiência de consumo de oxigênio. Como a velocidade crítica de natação (Ucrit) pode refletir a eficiência de absorção de oxigênio, nossa pesquisa descrita aqui abordou a possibilidade de que peixes com alto Ucrit cresçam melhor em condições onde o oxigênio é limitante.

Um método de alto rendimento para avaliar a variação individual na eficiência do consumo de oxigênio submete os peixes a exercícios exaustivos em um teste crítico de natação onde as velocidades de natação são aumentadas em intervalos prescritos até que os peixes parem de nadar e se cansem. Fadiga individual dos peixes ao nadar em um intervalo de velocidade específico por um determinado período, a partir do qual o Ucrit pode ser determinado. Recentemente, desenvolvemos e aplicamos esses testes para dourada ( Sparus aurata ) e salmão do Atlântico ( Salmo salar ).

Peixes que consomem mais oxigênio podem nadar mais rápido, ou o contrário para a conexão que nos interessa: peixes que nadam mais rápido têm maior eficiência de consumo de oxigênio. Particularmente para a tilápia, a ligação entre Ucrit e o consumo máximo de oxigênio pode ser forte porque a tilápia tem um Ucrit alto (e uma taxa metabólica máxima muito alta). Portanto, Ucrit pode ser um bom indicador da eficiência de absorção de oxigênio por tilápias individuais.

Este artigo - adaptado e resumido da publicação original [Mengistu, SB et al. 2021. Variação hereditária no desempenho de natação em tilápia do Nilo ( Oreochromis niloticus ) e correlações genéticas negativas com crescimento e peso de colheita. Sci Rep 11, 11018 (2021)] - discute um estudo para estimar o desempenho de natação na tilápia do Nilo para avaliar a correlação genética entre Ucrit e o tamanho dos peixes no início da vida e para determinar as correlações genéticas entre Ucrit no início da vida e o peso de colheita (HW ) e coeficiente de crescimento diário (DGC) mais tarde na vida.

Configuração de estudo

Nossa pesquisa usou dados fenotípicos [características observáveis] coletados como parte do programa de melhoramento seletivo GIFT (Genetically Improved Farmed Tilapia) administrado pela WorldFish no Aquaculture Extension Center do Departamento de Pesca da Malásia em Jitra, estado de Kedah, Malásia. A tilápia do Nilo da cepa GIFT da geração 18 foi usada neste experimento. As 60 famílias foram produzidas com 31 machos e 58 fêmeas, das quais duas fêmeas foram utilizadas duas vezes com machos diferentes. Cada irmão completo [compartilhando os mesmos pais] família foi criado separadamente em um hapa (cercado de rede de malha fina) instalado em um lago de terra.

Para obter informações detalhadas sobre a configuração experimental e criação de peixes; teste de natação; cálculo de desempenho crítico de natação e área de superfície; e análises estatísticas, consulte a publicação original.

Resultados e discussão

Nossos resultados demonstram pela primeira vez com um experimento em grande escala que o desempenho de natação é hereditário na tilápia do Nilo, e que a correlação genética com o peso da colheita é fortemente negativa, mesmo quando corrigida para o tamanho corporal no teste. As herdabilidades, correlações genéticas, metodologia e a aplicação prática de um teste de desempenho de natação em programas de melhoramento são discutidos na publicação original.

Os dados mostram a existência de variação hereditária no desempenho crítico de natação com uma herdabilidade moderada [uma medida de quão bem as diferenças nos genes são responsáveis ??pelas diferenças nas características] de 0,41 a 0,48. Nossa estimativa de herdabilidade para Ucrit no início da vida está na mesma faixa relatada anteriormente para outras espécies e para características semelhantes. Dos quatro estudos que estimaram parâmetros genéticos para o desempenho em natação em peixes, apenas o estudo que avaliou a característica de desempenho em natação em burst não é comparável ao Ucrit em nosso estudo. Nossa estimativa de herdabilidade para Ucrit relativo (0,15) não foi significativamente diferente de zero, o que é diferente da herdabilidade de 0,55 para 

velocidade máxima de natação relativa no robalo europeu. A diferença na herdabilidade do Ucrit relativo pode ser devido a uma diferença específica da espécie.

Peixes com alto Ucrit no teste tiveram menor taxa de crescimento diário (DGC) e peso de colheita (HW) mais tarde na vida. Essas correlações genéticas negativas não suportam nossa hipótese de que a tilápia do Nilo com Ucrit mais alto, refletindo a maior eficiência de consumo de oxigênio, são aquelas que apresentam melhor desempenho em termos de aumento de peso em lagoas não aeradas onde a hipóxia é frequente. Em vez disso, a correlação genética negativa mostra que peixes com Ucrit mais alto no início da vida produzem menos aumento de peso corporal mais tarde. Esses dados não fornecem informações sobre a forma e composição do corpo dos peixes no tamanho do abate. Por exemplo, pode ser que os peixes com Ucrit mais alto sejam os mais magros posteriormente, em comparação com os peixes com Ucrit mais baixo. Peixes com Ucrit mais baixo podem ser mais pesados, mas não necessariamente têm mais massa de filé. Resultados de outros pesquisadores com dourada, também um peixe de grande corpo.

Uma explicação plausível para nossos resultados pode ser a existência de um trade-off juvenil entre o desempenho de natação e crescimento, onde peixes com alto Ucrit no início da vida apresentam crescimento mais lento posteriormente. Os jovens juvenis podem escolher nadar rápido ou crescer rápido, o que pode representar, por exemplo, duas estratégias anti-predadores: ser capaz de escapar de predadores ou tornar-se grande demais para ser comido rapidamente.

Estudos têm mostrado que pode haver uma compensação entre a taxa de crescimento e o desempenho locomotor, por exemplo, durante o crescimento acelerado, o que pode influenciar negativamente os músculos e o desenvolvimento dos peixes. Por exemplo, a carpa transgênica com hormônio de crescimento de crescimento rápido (GH) teve desempenho crítico de natação inferior do que os controles não transgênicos. O salmão transgênico GH de crescimento rápido tinha velocidades críticas de natação semelhantes às dos controles não transgênicos, mas também eram capazes de consumir consideravelmente mais oxigênio e, portanto, pode ter compensado o desempenho crítico inferior da natação.

Em nosso estudo, 1.493 peixes foram usados ??para estimar parâmetros genéticos. Estudos anteriores que estimaram parâmetros genéticos usaram um número muito menor de peixes (faixa de 96 a 129) em comparação com nosso estudo e estimaram a herdabilidade em sentido amplo usando famílias de irmãos completos. Nosso tamanho de amostra muito maior deu uma precisão muito maior de estimativas de herdabilidades específicas.

A correlação genética negativa entre Ucrit absoluto e HW, e entre Ucrit e DGC, indica claramente que a seleção para alto peso de colheita favorecerá animais de crescimento mais rápido com Ucrit mais baixo. Se isso é desejável, precisa ser determinado. Pode-se especular que em condições de hipóxia, como freqüentemente encontradas em lagoas não aeradas ou lagoas com proliferação de algas, peixes menores e mais ativos terão uma chance maior de sobrevivência. Em condições ideais de manejo, no entanto, a taxa de crescimento pode ser aumentada incluindo o Ucrit no teste como objetivo de reprodução, próximo ao peso da colheita.

Peixes com Ucrit mais alto também podem ser mais resistentes: exercícios de natação melhoram a aptidão fisiológica; desempenho cardiovascular e respiratório e aumenta a densidade mitocondrial e a capilarização do tecido muscular. Além disso, a capacidade do sistema imunológico parece estar ligada ao desempenho de natação, já que outros pesquisadores relataram a descoberta de 21 genes responsivos a vírus em nadadores fenotipicamente pobres em comparação com bons nadadores no salmão do Atlântico.

Perspectivas

Nossos resultados sugerem um trade-off juvenil entre natação e desempenho de crescimento, onde peixes com alta velocidade crítica de natação, Ucrit, no início da vida mostram crescimento mais lento posteriormente em condições de disponibilidade limitada de oxigênio; Ucrit in Nile tilapia é hereditário e pode ser usado para prever o desempenho de crescimento.

Incluir o Ucrit absoluto como objetivo de criação, além do peso de colheita (HW) e do coeficiente de crescimento diário (DGC) pode ser benéfico se o objetivo for selecionar peixes mais aptos, especialmente em ambientes onde o oxigênio é limitante. O Ucrit Absoluto pode ser medido em um estágio inicial nos próprios candidatos de seleção com alto rendimento e de forma não invasiva, embora o tamanho dos peixes testados possa ser restrito devido à dificuldade em atingir uma velocidade de fluxo suficientemente alta.

No entanto, a seleção do Ucrit com 10 por cento de intensidade de seleção para os valores mais altos de Ucrit pode levar a uma redução de 19 por cento no peso médio de colheita da prole, em comparação com a seleção direta no peso de colheita. Na prática, recomendamos um esquema de seleção de dois estágios, em que a seleção no primeiro estágio consiste em reter 90 por cento dos peixes mais aptos em termos de Ucrit, seguido por uma seleção de segundo estágio no peso de colheita.

Este estudo mostrou pela primeira vez a existência de variância genética aditiva significativa para a velocidade crítica de nado em tilápia do Nilo. Encontramos correlações genéticas favoráveis ??entre Ucrit e várias características no início da vida. O principal achado de nossa pesquisa demonstrou uma correlação genética negativa entre Ucrit e peso de colheita mais tarde na vida, e entre Ucrit e o coeficiente de crescimento diário mais tarde na vida. No geral, incluir o Ucrit como objetivo de reprodução pode ajudar a melhorar a resiliência da tilápia do Nilo.

 

Os autores

SAMUEL BEKELE MENGISTU, PH.D.

Animal Breeding and Genomics
Wageningen University & Research
PO Box 338, 6700 AH, Wageningen, Holanda; e
WorldFish
Jalan Batu Maung, Batu Maung, 11960, Bayan Lepas, Penang, Malásia; e
Escola de Ciências Animais e Gama da
Faculdade de Agricultura da
Universidade de Hawassa,
PO Box 5, Hawassa, Etiópia

DR. ARJAN P. PALSTRA

Autor correspondente
Animal Breeding and Genomic
Wageningen University & Research
PO Box 338, 6700 AH, Wageningen, Holanda

arjan.palstra@wur.nl

DR. HAN A. MULDER

Animal Breeding and Genomic
Wageningen University & Research
PO Box 338, 6700 AH, Wageningen, Holanda

 

 

JOHN AH BENZIE, PH.D.

WorldFish
Jalan Batu Maung, Batu Maung, 11960, Bayan Lepas, Penang, Malásia; e
Escola de Ciências Biológicas da Terra e Ambientais,
University College Cork
Cork, Irlanda

TRONG QUOC TRINH, PH.D.

WorldFish
Jalan Batu Maung, Batu Maung, 11960, Bayan Lepas, Penang, Malásia

CHANTAL ROOZEBOOM, M.SC.

Animal Breeding and Genomics
Universidade e Pesquisa de Wageningen
PO Box 338, 6700 AH, Wageningen, Holanda

PROF. DR. HANS KOMEN

Animal Breeding and Genomics
Universidade e pesquisa de Wageningen

PO Box 338, 6700 AH, Wageningen, Holanda

**Adaptação de artigo publicado originalmente no site da Global Aquaculture Alliance

 

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