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七个国家对虾遗传改良的经验

JoãoLuísRocha博士

选择促进生长的方法很容易,但很难抵抗和耐受

基因改良水产养殖
选择并实现对虾生长的遗传改良很容易,因为我们可以严格测量其表型(重量或大小)。

定量遗传理论的基本数学方程式,包括一个预测选择反应的方程式,建立于20世纪上半叶,距今已有80多年的历史,它可能是永恒的,适用于所有动植物物种,甚至适用于原核生物。

在相同的不变环境下,遗传学是纯粹而精确的数学,是一门可以预测一切的精确科学。引入多种环境变化,尤其是在广泛的生产系统中,并且遗传学的精确数学成为一门非常不精确的科学,常常缺乏可预测性。

RS是我们要在改进的总体中确定的选择响应,它基于以下方程式 RS =(i * h *σa)。 RS是以下因素: i选择的强度或压力 (取决于我们选择的极端动物的百分比;百分比越低,遗传增益就越大);的 h, 哪一个是 准确性 采用的选择标准(我们所测量的与动物真正想要的真实遗传价值之间的相关性);和的 σa,这是种群中存在的加性遗传变异性的函数。

遗传改良:生长容易,抗药性和耐受性困难

选择并实现生长的遗传改良是容易的,也可以是容易的,因为有一个我们可以严格测量的表型(体重或大小)。通常,此性状具有相当大的累加遗传变异性,而且我们测量的体重或体形与动物对我们想要的东西的真实遗传价值(生长)的相关性通常很高。>0.6。遗传学在实际商业生产系统中的应用也是人和人管理的问题。通过将遗传知识与适当的人类管理相结合,并使它们适应现有的生产和运营系统,实现遗传改良以实现生长是可行的,而且相对容易。

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个体识别是大多数遗传方案的关键特征。

然而,为了生存/抵抗/宽容/一般的健壮性,事情变得更加复杂和简单。我只知道三个成功选择南美白对虾抗性/疾病耐受性的具体例子,其中之一是厄瓜多尔历史上一直使用的自然选择模型。问题在于,我们必须测量的最简单,最容易接近的表型是不精确的,具有二项式统计性质,并且与动物对于我们真正想要的真实遗传价值的相关性很低,总体鲁棒性各种挑战。

我们真正在寻找的是一种不会死的虾,无论它是因白斑综合症病毒(WSSV),传染性肌坏死病毒(IMNV),早期死亡率综合症(EMS)和弧菌病等疾病而死;氧气消耗,碱度和盐度波动;以及所有可能的压力源组合。

我们想要一个能面对各种不利条件并且生长迅速且饲料转化率低的健壮动物。在具有疾病的广泛系统的商业化生产池塘中,造成死亡的真正原因通常是多种多样的,并且因情况而异。它们是特定水平压力源的特定组合,在病原体存在的情况下,有时可能包括营养不足。

在一组特定的压力情况下赋予生存能力的生物学特性,遗传性质和结构与在不同情况下能够生存的生物学特性,遗传特性和结构可能存在很大差异。因此,仅具有生存表型是非常有限的,并且极大地限制了通过遗传学可以实现的目标。需要测量的其他表型,最好是定量的且具有广泛变异性的表型,以便可以针对这种类型的特征实现快速且可预测的遗传进展。然而,现实情况是,表型越精确,其适用性就越不通用,并且往往越没有用处。例如,当流行病改变为WSSV时,多年来为选择对IMNV抗性/耐受性虾所做的成功努力几乎变得毫无用处,巴西就是这种情况。

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收集腹足动物样品进行遗传标记分析。

鉴于所有这些,我们想要的生物学性质固有的困难,再加上环境因素,生产系统和当前疾病的永久变化,使得对疾病的抗性/耐受性的特定选择成为一个困难的提案,在大型项目中有很多案例,这些项目的大量投资最终没有取得明显的结果。在这种情况下,从厄瓜多尔历史上使用的商业生产池塘中进行自然选择的遗传模型,并在非SPF(无特定病原体)/ 猿 (所有病原体暴露)的卫生状况下进行,汇集了各种非常有趣的特征,属性和优势。

卫生状况,SPF,高度健康或APE的问题是另一种使遗传选择抗病性/耐受性变得复杂的问题,因为根据某些假设,病原体和亲本在成长期池塘中的直接接触可能导致天然细菌的生长。否则无法获得的抗性或耐受性机制。这意味着在生产健壮且具有抗药性/抗病性的动物的情况下,SPF健康状况模型(病原体与亲体之间没有直接接触)将具有明显的劣势。来自不同国家的现有证据似乎证实了这些假说,即病原体与繁殖种群之间的直接接触增强了疾病抗性/耐受性的自然机制。这使针对疾病抗性/耐受性的基因选择主题更加复杂。

现在可以通过基因组学以更高的水平获得新的遗传学实施工具和功能,以及非常高密度的SNP图谱(一种遗传标记,单核苷酸多态性SNP是发现的单个核苷酸的变异在基因组中的特定位置)直接在基因水平上进行选择。成本很高,但是,当然,这始终是成本效益评估活动。

事实是,只要要测量的表型仍然存在,或者只要生产系统的标准化程度没有达到比今天更加严格和准确的水平,这就是出于解释的原因,并且因为定量遗传学的基本方程式保持不变–无论是基因组选择还是任何其他类型的更常规遗传学,任何事物都可能发生显着变化,这几乎是不可信的。关于饲料转化率,这是一个非常重要的生产和经济特征,但可以提到的相似点却没有表型,可以出于遗传选择的目的而在个体或熟悉的水平上很容易地对其进行测量。

增长可预期,生存率降低

我们目前在七个不同的国家/地区管理八项遗传改良计划,其中一项计划已实施14年,而最近的一项计划已实施了一年多。增长改进一直是所有计划的常数,年增长率在5%至12%之间。

这八个程序的目标,遗传本质和方法论以及商业现实都互不相同。我们处理所有类型的程序,带有弹性体的家族,带有分子标记的家族,双第一表亲家族系统(不包括物理或遗传标记识别方案的需要)以及质量选择程序;此外,在某些情况下,我们已经开始考虑基因组选择方案(在专业公司的支持下)。

与增长率相比,生存率的提高可预测性和一致性较低。总的来说,生存率的演变是积极的,但是适度,并且经常出现波动,而这种波动并未记录在最线性,可预测和恒定的增长率中。在其他情况下,这些年来的存活率一直保持相当稳定,而没有重大改善。

图1:生长的遗传改良–生物絮凝系统–巴西Genearch。
图2:增长率的遗传改良(克/周)–厄瓜多尔。
图3:厄瓜多尔两个基因计划中农场生存的演变
图4:生长速度的遗传改良–笼试验,印度尼西亚PrimaGen。
图5:网箱试验存活率的演变–疾病挑战,印度尼西亚PrimaGen。
图6:增长率的遗传改良(g / wk)–巴拿马。
图7:农场生存的演变-遗传程序,巴拿马。

毫无疑问,在广泛的商业条件下,尤其是在疾病方面,生长与生存之间的相关性通常为负。但是,它们的大小不是很明显(>-0.3)。由于这个原因,家庭选择计划通常允许增长和生存属性之间的平衡产品。但是,也确实由于其性质,精心管理的选拔计划有时可以在气候较为稳定的时期内标出某些通常非常重要的增长优势。

由于其简单性,质量选择程序允许通常很有趣的成本-收益关系,特别是在波动的情况下,例如那些经常代表对虾生产的经济现实的情况。对于我们对虾最感兴趣的特征(抗性/耐受性/总体稳健性),由于上述固有的困难,关于基因组选择方案的现实可行的建议已经缓慢出现。

可以实现对虾生长的有效池塘边选择,但需要适当的程序和通常巧妙的方法。

观点

从遗传学的角度来看,拉丁美洲某些国家新疾病的出现确定了非常特殊,有趣和值得反思的情况。商业问题通常会阻止在科学会议或已发表文章中对某些问题采取坦率而真诚的态度。这是令人遗憾的,因为随着时间的流逝,两种不同的现实已经确立了一种趋势,一种现实确实发生在水产养殖池塘中,而另一种现实只有在技术和科学会议以及发表的文章中才发生。

虾遗传学世界尚未(尚未)被大型跨国公司所主导,这可能是由于虾养殖的经济现实中明显的波动性和风险水平所致,主要由新的和不断出现的疾病所决定。这也值得一些反思,因为解决对虾养殖中的易变性和风险这些问题不太可能取决于常规遗传学或基因组学。相反,我希望当虾的生产和管理系统成熟时,遗传学将是最大的受益者。