Benchmark Genetics utiliza herramientas ADN para producir camarones resistentes

El virus del síndrome de la mancha blanca (WSSV) es devastador para el cultivo de camarón cuando ocurren brotes severos en el período de crecimiento temprano. Los productores pueden perder estanques enteros y, con infestaciones posteriores, los estanques se cosechan prematuramente, antes de que mueran todos los animales. La producción de poblaciones resistentes a enfermedades es una adición potencial al manejo de enfermedades, ya que podría reducir en gran medida la necesidad de medidas sanitarias complejas que frecuentemente implican el uso de productos tóxicos.

El mejoramiento de la resistencia al WSSV con enfoques tradicionales hasta ahora ha sido laboriosamente lento. En colaboración con el Instituto Noruego de Investigación de Alimentos, Pesca y Acuicultura NOFIMA, un equipo de científicos de Benchmark Genetics ha anunciado un gran avance en el uso de la selección genómica para acelerar el desarrollo de la resistencia al WSSV en poblaciones de camarón en un artículo publicado en Nature Scientific Reports el 25 de noviembre.

Aquí, el equipo conjunto informa no solo sobre el potencial de la selección genómica, sino también de manera crítica y por primera vez en los crustáceos, también muestra que la selección genómica de los padres conduce a un aumento sustancial en la resistencia al WSSV de su progenie y que la ganancia genética medida y realizada con selección genómica es suficientemente grande para ser comercialmente interesante. Además, la selección genómica también es muy prometedora para mejorar la resistencia a otras enfermedades, como está siendo implementada actualmente por Benchmark Genetics. Además, la variación genética en la población seleccionada se mantuvo alta, lo que garantiza una mejora adicional en la resistencia al WSSV en la población de referencia a través de una selección continua.

Benchmark Genetics ahora utiliza la selección genómica para la resistencia al WSSV en sus programas comerciales de cría de camarones, con un trabajo similar en proceso para otros patógenos importantes que impactan el cultivo de camarón en todo el mundo. Sobre la base de estos resultados, el trabajo paralelo en la tilapia del Nilo y la sólida base del extenso trabajo genómico de la empresa en el salmón, Benchmark está consolidando su posición de liderazgo en la transferencia y adopción de tecnología genética de vanguardia para garantizar la sostenibilidad de la acuicultura, que actualmente representa más de la mitad de la cosecha mundial de animales acuáticos marinos y de agua dulce, principalmente peces y crustáceos.

Pandemia viral global en camarones

La enfermedad causada por el WSSV todavía causa pérdidas de miles de millones de dólares anuales para los productores de camarón de todo el mundo. La enfermedad se propaga rápidamente y las medidas preventivas contra el contagio han resultado ineficaces, y no ha sido posible utilizar una estrategia de vacunación para potenciar la respuesta inmunitaria frente al virus. La estimulación del sistema inmunológico innato parece prometedora, pero hasta ahora no ha sido probada en el campo. Sabemos que algunos animales son intrínsecamente más capaces de resistir o tolerar el virus que otros, pero aún no comprendemos los mecanismos específicos que subyacen a estas diferencias. Es posible criar animales con mayor resistencia al WSSV mediante la selección familiar convencional, pero el progreso hasta ahora ha sido lento. La industria necesita desesperadamente mejores soluciones para prevenir la mortalidad masiva causada por este patógeno agresivo y aumentar las ganancias.

Sobre la base de estos resultados, estamos consolidando nuestra posición de liderazgo en la transferencia y adopción de tecnología genética de vanguardia para garantizar la sostenibilidad de la acuicultura, que ahora representa más de la mitad de la cosecha mundial de animales acuáticos marinos y de agua dulce. , principalmente peces y crustáceos.

MORTEN RYE, DIRECTOR OF GENETICS, BENCHMARK GENETICS

Selección genómica

La selección genómica es una metodología desarrollada para el mejoramiento genético que emplea lo último en tecnologías de secuenciación de ADN. Los científicos de genética y mejora genética de Nofima han trabajado con Benchmark Genetics en estas tecnologías en P vannamei. En lugar de confiar en las relaciones de pedigrí para estimar el valor de reproducción de los individuos, usamos datos de secuencia de ADN para estimar las relaciones genómicas entre individuos en decenas de miles de posiciones en todo el genoma del organismo. Esta tecnología nos brinda un medio más preciso para predecir el valor de reproducción de los potenciales reproductores  en la población (conocido como valor de reproducción genómico en este caso).

Una ventaja importante de la selección genómica sobre la cría selectiva tradicional, para un rasgo como la resistencia a enfermedades virales, es que nos permite predecir con mayor precisión qué animales tienen el mejor genotipo de resistencia general sin exponer a los individuos candidatos como reproductores a la enfermedad.

Primera aplicación a la mejora genética de crustáceos

Como parte del proyecto de investigación GenomResist financiado por el Consejo de Investigación de Noruega, Nofima junto con Benchmark Genetics probaron cuán efectiva sería la selección genómica para mejorar la resistencia al WSSV en P. vannamei, mediante el diseño de un experimento utilizando dos poblaciones fuente desarrolladas por Benchmark Genetics Colombia; una ya criada selectivamente en masa durante varias generaciones para la resistencia al virus del síndrome de la mancha blanca, y la otra criada para crecimiento rápido y supervivencia general en estanques. Los animales de ambos grupos y sus cruces se separaron aleatoriamente en dos grupos, uno con una población de prueba que fue desafiada con el virus y el otro con una población de reproductores candidatos que se mantuvo en condiciones de alta bioseguridad.

La población de prueba se infectó con WSSV y se tomaron muestras de tejido de los animales muertos y moribundos cada hora durante la duración del ensayo y se registró el tiempo de muerte para todos. Todas las muestras se analizaron en busca de marcadores de ADN con el chip SNP de Benchmark Genetics, que tiene una fuerte cobertura de cada posición en el genoma del camarón, para darnos precisión para la selección genómica. La información sobre la supervivencia y el tiempo de muerte de los camarones después de la prueba de desafío se combinó con los datos de la relación genómica de las pruebas de ADN y se utilizó para predecir los valores genómicos de reproducción para la supervivencia de reproductores individuales (animales no expuestos al virus).

En la segunda fase del experimento, los candidatos reproductores del grupo no infectado se aparearon para producir dos poblaciones diferentes de descendencia, una de padres con altos valores genómicos estimados de reproducción WSSV y la otra con padres con valores bajos. La supervivencia de estas dos poblaciones, y la descendencia de los reproductores apareados «al azar», se comparó en una prueba. Los resultados de esa prueba mostraron que más del 80% de los individuos de las mejores familias genómicamente seleccionadas sobrevivieron cuando se les desafió con WSSV, mientras que, en contraste, los animales de algunas de las peores familias sobrevivieron menos del 5%. Al igual que vacunar a una población contra una enfermedad, tener animales con este nivel de resistencia en la población de camarones probablemente sería suficiente para proporcionar un efecto de manada, reduciendo en gran medida el impacto de la enfermedad al prevenir una propagación exponencial de la enfermedad en la población afectada. La selección genómica también es muy prometedora para mejorar la resistencia a otras enfermedades, como se está implementando actualmente en el programa de mejoramiento de Benchmark Genetics para P. vannamei.

This image has an empty alt attribute; its file name is Picture1_201126_173806.png
Healthy whiteleg shrimps. Photo: Marcela Salazar, Benchmark Genetics Shrimp in Colombia.

Potenciador de supervivencia

Los resultados demostraron que la supervivencia promedio de las familias de camarones aumentó el 38% en la población aleatoria al 51% en la población de alta reproducción después de solo una generación de selección genómica para la resistencia al WSSV. Esta respuesta de selección realizada es dramáticamente más alta que la reportada anteriormente para la resistencia al WSSV.

This image has an empty alt attribute; its file name is Capture.jpg
Porcentaje de supervivencia representado en días en la prueba de desafío para animales en las poblaciones de valor genómico genómico alto en azul (círculos cerrados), aleatorio (cuadrados rojos cerrados) y bajo (triángulos grises cerrados).

Implicaciones para la producción de camarón

Este trabajo colaborativo pionero ha demostrado que se pueden lograr niveles relativamente altos de mejoramiento genético para la supervivencia al WSSV en P. vannamei después de solo una generación de selección genómica, y que la selección genómica se puede utilizar para mejorar la supervivencia del WSSV a niveles que tienen relevancia comercial para el industria. En comparación con los métodos convencionales de cría selectiva para la resistencia a enfermedades, la selección genómica es significativamente más precisa para predecir y utilizar mejor la información sobre la genética subyacente que afecta la resistencia. Al igual que el efecto de vacunar a los miembros de una población, esperamos que los altos niveles de inmunidad en las mejores poblaciones tengan un «efecto manada» porque los animales altamente resistentes ya no infectarán a otros animales al ritmo que normalmente se observa. Además, la presión del inóculo en los estanques comerciales es probablemente menor que con nuestras pruebas experimentales de desafío en tanques, y las mejores familias en nuestra población de alto valor genómico de reproducción mostraron una supervivencia de más del 80%. Otros investigadores han demostrado que niveles de supervivencia del 70% son suficientes para mantener bajo control otra enfermedad viral (causada por el virus del síndrome de Taura) en los camarones.

Mediante el uso de la selección genómica, hemos demostrado que podemos aumentar rápidamente el nivel de resistencia a enfermedades en P. vannamei. Benchmark Genetics ahora usa esta herramienta para ofrecer a los productores poblaciones de camarones que pueden sobrevivir y producir en presencia de WSSV. La selección genómica también es muy prometedora para la mejora de otros rasgos económicamente importantes en camarones y otras especies de acuicultura. La investigación muestra que la selección genómica podría contribuir de alguna manera a resolver este problema de miles de millones de dólares para la industria del camarón en el futuro.

Más información:

Se puede acceder al estudio completo, que se publicó en Scientific Reports aquí.

Otras noticias

Menú

Get the newsletter