Автор: Rob Fletcher
Стаття від: 12 червня 2024 року
Підвищення ефективного виробництва видів, які є відносно новими для аквакультури, може бути здійснено з усе більш швидким успіхом завдяки зростаючому діапазону доступних інструментів і технік.
Судака часто рекламують як перспективний вид для культивування в Європі
Аквакультура знаменита величезним розмаїттям видів, задіяних у цьому секторі: за даними ФАО, наразі об’єктами аквакультури є понад 600 видів. Незважаючи на те, що в галузі домінує невелика їх частина, як за обсягами, так і за вартістю, існують вагомі аргументи для того, щоб виробництво залишалося настільки різноманітним.
Центр технологій аквакультури (CAT) (https://aquatechcenter.com/) є прихильником цього різноманіття та наразі працює з майже 30 видами та готовий досліджувати більше, як пояснюють Alejandro Gutierrez, директор генетичних послуг CAT та його колега Marcos De Donato, вчений-селекціонер.
“Важливо диверсифікувати виробництво аквакультури, щоб задовольнити зростаючий попит на рибний білок на різних ринках і уникнути залежності від певних видів або порід. Це збільшення різноманітності забезпечить опірність глобальної продовольчої системи до зміни клімату, хвороб і тиску ринку,” – розмірковує Gutierrez.
” Сильна сторона CAT полягає в тому, що ми можемо створити/отримати генетичні інструменти практично для будь-якого виду. Вони можуть бути використані для програм відтворення, комерційного виробництва, а також для досліджень, щоб оцінити здоров’я природних популяцій і чи є вони під генетичним стресом через такі речі, як надмірний вилов. Ці інструменти корисні для будь-якого типу генетичного дослідження,” – зазначає De Donato.
“Маючи відносно невеликий бюджет, ми можемо створити інструменти для будь-якого виду, за допомогою яких ми можемо отримати їхню ДНК – наразі ми маємо 28 видів, починаючи від риб і ракоподібних, молюсків і комах [для кормів для гідробіонтів],” – додає він.
За словами Gutierrez’а, принаймні 80 відсотків сектору аквакультури вирощують тварин, які пройшли певний процес селекції. І цифра може бути навіть вищою через величезні обсяги виробництва в Китаї, де активно просуваються інструменти генетичного відбору, але де надійні дані важче агрегувати.
Однак науковці відзначають, що насправді є низка переваг роботи з видами, які менш доместиковані, особливо якщо порівнювати з роботою з тими об’єктами, відтворення яких було неякісним та які страждають від інбридингу.
“Якщо це новий об’єкт, клієнти починатимуть із виловленого в дикій природі плідника, що добре, оскільки дикі популяції зазвичай мають велику генетичну мінливість, що є ключовим інгредієнтом для успішних генетичних програм. Якщо ви починаєте з невеликої генетичної бази, тоді ви починаєте працювати фактично з неповноцінним об’єктом,” – пояснює De Donato.
Однак, з іншого боку, відсутність одомашнення призводить до величезних диспропорцій у таких факторах, як темп росту та забарвлення.
“ У кожній партії ви, як правило, маєте значну частку особин із невеликого числа особин домінантного маточного поголів’я – це ризик, тому що дуже скоро ви матимете інбридингову депресію,” – додає він.
За роботою у лабораторії з генотипування CAT
Лабораторія використовується для створення панелей SNP (однонуклеотидного поліморфізму) та обробки зразків. © CAT
Перші кроки
Команда CAT завжди прагне брати участь у процесі якомога раніше – як тільки фермер завершив життєвий цикл виду, щоб вони могли вибрати тварин, які дають наступне покоління.
“Зазвичай ми рекомендуємо будь-якому клієнту спочатку провести генетичний огляд їхнього поголів’я, щоб мати уявлення про те, наскільки вони споріднені та який у них потенціал для селекції в наступних поколіннях,” – пояснює Gutierrez,
“ Після цього ми зможемо визначити родовід популяції та кількість, яка бере участь у відтворенні,” – додає він.
Як правило, якщо молекулярний інструмент недоступний (відсутній), це включатиме розробку панелі маркерів, щоб дозволити CAT генотипувати деяких особин у племінній популяції – це тим важливіше для нових видів, оскільки багато з них не були геномно секвеновані, і це означає, що ключові будівельні блоки ще не встановлені (не ідентифіковані).
“Це одна з найпопулярніших наших послуг, оскільки ніхто інший не створює стільки панелей, як ми, і ми маємо всі інструменти для швидкого створення панелей – приблизно за три місяці ми можемо створити та запустити одну з них,” – пояснює Gutierrez.
Все, що вимагає CAT, — це зразки тканин із маточного поголів’я клієнта, що дозволяє їм ідентифікувати маркери, і кожна панель LD (нерівновага по зчепленню) зазвичай містить 300-400 цих маркерів.
“Ми віддаємо пріоритет маркерам, які будуть інформативними для багатьох популяцій, будучи здатними визначати генетичні варіації та виконувати батьківський розподіл, але зазвичай ми також включаємо маркери, пов’язані зі статтю, опірністю до хвороб, ростом – ми готові включити якомога більше – але ми додаємо на панелі лише найкорисніші,” – зазначає Gutierrez.
CAT зазвичай вирішує, які маркери включити, але за вхідних вимог клієнта та генотипів такої кількості тварин, скільки замовник хоче створити панелей – зазвичай у межах 100 особин.
Seriola (лакедра) розглядається як один із найбільш перспективних нових видів в аквакультурі з точки зору споживчого попиту
Кому слід звернути увагу на генетичні послуги?
Що стосується команди CAT, то вона вважає, що розробка панелей і використання даних генотипу є доцільним для будь-якої програми селекційного відтворення, незалежно від розміру бізнесу.
“ Інструменти дуже важливі, оскільки ви можете передбачити майбутнє популяції на основі рівня інбридингу та рівня мінливості,” – зазначає De Donato.
І це допомагає, і ці послуги стають дедалі доступнішими, завдяки технологіям і досвіду, накопиченому компаніями, що займаються генетичними послугами.
“ Десять років тому розробка інструментів була б дуже дорогою, але, враховуючи наші ресурси та досвід, тепер це дуже доступно порівняно з перевагами, які вони можуть вам принести,” – додає він.
Як наслідок, CAT бачить дедалі різноманітніше коло клієнтів – від виробників ключових видів морепродуктів, таких як тилапія, до компаній, які продають рибу для рибалок-любителів, до розведення декоративної риби.
Ключові ознаки нових об’єктів аквакультури
Так само, як і при вирощуванні традиційних об’єктів аквакультури, темп росту, репродуктивні властивості та рівні опірності до хвороб, як правило, є найбільш затребуваними ознаками для селекції. Однак, оскільки багато нових видів є лише одним або двома поколіннями від диких риб, також може бути важливим відбір ознак, які можуть прискорити процес доместикації, не в останню чергу як спосіб зниження рівня стресу у видів.
“ Якщо ви можете вибрати опірність до стресу, це вплине на показники виживання, особливо коли риба знаходиться на більших стадіях і коштує багато грошей,” – зазначає De Donato.
“ Ми можемо обрати як мету опірність до певних хвороб, піддаючи їх хворобам у контрольованому середовищі або просто піддаючи їх впливу природних факторів у природному середовищі,” – додає він.
У більшості сценаріїв пріоритети клієнтів змінюватимуться, оскільки генетичні послуги починають впливати на ключові риси, і тому клієнти можуть уточнювати потрібні їм генетичні характеристики об’єктів.
Як виробники можуть виміряти успіх?
Вимірювання впливу використання генетичних послуг має важливе значення для забезпечення їхньої корисності.
“ Хороші дані необхідні для вимірювання успіху будь-якого селекційного проекту, і ми раді допомогти клієнтам зібрати цю інформацію, щоб можна було точно оцінити вплив програми,” – зауважує Gutierrez.
Мічення риби такими пристроями, як мітки PIT (пасивний інтегрований транспондер), які дозволяють ретельно відслідковувати та вимірювати окремих тварин, є надзвичайно корисним, оскільки програми стають все складнішими – те, на чому CAT наголошує для всіх своїх клієнтів.
“ Ви спираєтеся на якість фенотипічних даних, щоб дозволити вам встановити зв’язок між генетичними характеристиками та фенотиповими характеристиками, щоб ви могли проаналізувати генетичний потенціал,” – зазначає De Donato.
При цьому швидкість вдосконалення значною мірою залежить від тривалості покоління цього конкретного виду. Проте – загалом – покращення, як правило, тим драматичніше, чим нещодавно цей вид був доместикований.
“Ви можете побачити результати після першого покоління [отриманого за нашої участі] – особливо щодо збільшення однорідності, гомогенності. Це перша ознака того, що процес відбору працює, і тоді ви починаєте відстежувати прибуток – ви бачите, що вони ростуть швидше та мають кращу виживаність,” – каже De Donato.
“ У більш доместикованих видів ви, ймовірно, побачите повільнішу реакцію, але через два-три покоління ви почнете бачити чіткі відмінності до та після програми селекційного відтворення,” – додає він.
Вибір найліпшого варіанту
Ці закономірності віддзеркалюються економічною вигодою – програми селекційного відтворення нових видів зазвичай швидше приносять дивіденди селекціонерам. Однак це залежатиме від використовуваних методів, і наразі CAT має три різні варіанти.
“Програма масової селекції матиме повільніший результат, оскільки вона заснована на фенотипових спостереженнях. Якщо у вас є племінна програма розведення, покращення буде набагато швидшим, тоді як якщо ми підемо до геномної селекції, яка є більш складною та базується на генетичній інформації, тоді покращення буде ще швидшим,” – пояснює Gutierrez.
“Коли ви працюєте з новими видами, ви зазвичай не використовуєте найскладніші програми селекційного відтворення. Зазвичай ми намагаємося продовжувати працювати так, як було, доки не отримаємо чітке уявлення про те, як виглядає популяція з точки зору мінливості, або що клієнт може зробити з наявним простором та інфраструктурою. Коли вони будуть готові перейти до відбору сім’ї або родоводу, ми почнемо робити генотип і створювати найкращі сім’ї для відтворення. Щойно це буде встановлено, ми можемо перейти до геномного відбору, який є набагато складнішим, і ми використовуємо генетичну інформацію, щоб вибрати найкращу рибу,” – додає він.
CAT любить продовжувати співпрацю з селекціонерами та прагне поступово вдосконалювати інструменти, які вони використовують, у міру розвитку програми селекційного відтворення.
За словами Gutierrez ‘а, тривале партнерство продовжуватиме приносити дивіденди, навіть якщо новий вид стане більш масовим.
“Немає меж для вдосконалення будь-якого виду. Усі думали, що ми досягнемо плато, але ми все ще бачимо величезні покращення, наприклад, у курчат і великої рогатої худоби. Тож ми маємо й надалі допомагати клієнтам відбирати найкращих тварин,” – наголошує він.
CAT може використовувати низку різних панелей залежно від кількості необхідних генетичних маркерів © CAT
Хоча такі вдосконалення можна продовжувати, використовуючи ті самі методи, процес також можна пришвидшити, використовуючи більш складні інструменти.
“Тепер ми можемо збирати дуже складну інформацію з панелей. Коли ми починаємо, ми використовуємо панелі низької щільності, які містять близько 400 маркерів, але до того часу, коли ми переходимо до геномного відбору, ми використовуємо панелі високої щільності, які містять тисячі маркерів. Це дасть нам дуже глибоку картину стосунків між тваринами – ми зможемо ідентифікувати тварин, які найкраще підходять для наступної генерації,” – пояснює Gutierrez.
І, дивлячись, є одна техніка, яка майже напевно матиме величезний вплив на програми селекційного відтворення – редагування генів – оскільки це дозволить набагато швидше впроваджувати вдосконалення.
“Хоча програмі з селекційного відтворення може знадобитися п’ять-шість поколінь, щоб досягти певного рівня відбору для певного гена, редагування генів може зробити це за одне покоління, оскільки всі тварини матимуть відредагований ген,” – пояснює Gutierrez.
“Це те, як все розвивається, навіть у людській медицині також, можна редагувати певні гени в геномі тварини. Це повністю відрізняється від ГМО, оскільки ми не вводимо нічого, що відрізняється від тварин чи будь-яких інших видів, ми лише редагуємо певний ген, який, як ми знаємо, впливає на ріст, наприклад, чи опірність до хвороб, і це редагування буде показано у потомстві цих тварин у майбутньому – ви можете розвинути високоопірну до хвороб популяцію за дуже короткий час,” – додає він.
Посилання на оригінал статті: Tools and techniques for advancing the genetics of emerging aquaculture species
