Selección genómica de camarón blanco del Pacífico en México

Selección genómica de camarón blanco del Pacífico en México

La información genómica abre múltiples caminos para optimizar la producción camaronícola, al permitir el diseño de estrategias dirigidas a generar poblaciones con mejores comportamientos en cuanto a crecimiento, supervivencia y resistencia a enfermedades en las condiciones propias del país.

Introducción

Desde los inicios del mejoramiento genético en la camaronicultura, se han logrado grandes avances en materia de crecimiento y supervivencia, características que hasta el día de hoy siguen siendo el principal interés de productores e investigadores.

Sin embargo, la presencia de enfermedades como el síndrome de mancha blanca (White Spot Syndrome Virus, WSSV) o la necrosis aguda del hepatopáncreas (Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease, AHPND) afectaron de manera importante la cantidad de biomasa producida, por lo que se hizo necesario incorporar indicadores de resistencia como criterios de selección.

Selección genómica de camarón blanco del Pacífico en México

En un principio, la selección de reproductores, en la industria camaronera, se basaba en esquemas de selección masal para peso (gramos a determinada edad) y en la supervivencia general (organismos recuperados/organismos sembrados).

Sin embargo, esta práctica aumenta la probabilidad de quedarse con individuos muy emparentados como reproductores, provocando una disminución en la variabilidad genética y productividad de la población.

“Para solventar este problema y aprovechar mejor los recursos genéticos, se comenzaron a formar e identificar familias, generando registros genealógicos que permitieron emplear metodologías estadísticas capaces de separar los efectos genéticos de los ambientales.”

Entre estas metodologías estadísticas se encuentran los modelos mixtos que incluyen las relaciones de parentesco, como es el caso del Modelo Animal, el cual se ha utilizado para la evaluación genética de especies terrestres y agrícolas en décadas anteriores, cuya adaptación a los programas de mejoramiento genético en camaronicultura (a partir de los años 90´s del siglo pasado) generó resultados muy favorables para el crecimiento y la supervivencia, principales criterios de selección en la industria.

Las condiciones de producción cambiaron con la aparición de WSSV y AHPND, requiriéndose la adopción de criterios de resistencia a estos patógenos para ser incluidos como criterios principales.

En camaronicultura, la resistencia a enfermedades puede definirse como la supervivencia en presencia del patógeno y ha sido una ardua tarea la medición de variables relacionadas con dicha supervivencia, de tal manera que permitan una mayor precisión en la selección de reproductores y la definición de estrategias para elegir candidatos que mejoren la productividad de la siguiente generación, sin haber sido expuestos a la enfermedad.

En este orden de ideas, la selección genómica es una opción que ha beneficiado la producción de otras especies, tanto terrestres como acuáticas.

Selección Genómica

La búsqueda para obtener mayores precisiones en la selección genética de animales de producción terrestres y, posteriormente, acuícolas llevó al rápido desarrollo de tecnologías moleculares, entre ellas el uso de marcadores genéticos llamados “polimorfismos de nucleótido único” (SNP, por sus siglas en inglés), los cuales indican variaciones en el genoma a nivel de una base nitrogenada.

Estas variaciones al asociarse con las mediciones fenotípicas permiten definir con buena precisión qué tanta responsabilidad tienen de que unos animales sean más productivos, cuenten con mejor conformación o sean menos resistentes a determinadas enfermedades.

“Cabe señalar que el desarrollo de SNP para la selección de reproductores en especies como bovinos, aves y cerdos, ha demostrado excelentes resultados en el avance genético, obteniendo mayor precisión, mayor progreso genético y mejor manejo de la consanguinidad.”

Sin embargo, el desarrollo de esta tecnología para su aplicación en la camaronicultura es relativamente reciente.

Los marcadores moleculares tipo SNP se organizan en microarreglos específicos por especie y se distribuyen a diferentes distancias a lo largo del genoma.

En animales terrestres como los bovinos o los cerdos, existen microarreglos de baja densidad (5,000 SNP), media densidad (50,000 SNP) y de alta densidad (700,000 SNP), mientras que en el caso del camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei), actualmente se cuenta con un microarreglo de baja y uno de media densidad.

“Entre más SNP se puedan asociar a las características de interés, la precisión en la predicción del valor genómico es mejor, es decir, se tendrá mayor certeza sobre el ordenamiento utilizado para discriminar entre los candidatos que mejoren la media poblacional, de aquellos que no la mejoran.”

Es importante resaltar que el aprovechamiento de la información genómica para la selección de reproductores (selección genómica) no se trata solo de obtener el genotipo a través de estos microarreglos, sino que se requieren estudios previos en la población de interés para conocer su estructura genética además de una medición confiable de fenotipos significativos.

Estos estudios se realizan a partir de un grupo de animales llamado “Población de Referencia”, del cual se obtienen los fenotipos (características de interés) y genotipos para cada individuo, que permiten estimar los efectos de los SNP.

Esta información sirve de base para el desarrollo de ecuaciones de predicción que, en términos generales, se forman ponderando el aporte de cada uno de los miles de SNP a la expresión del fenotipo, permitiendo obtener valores genómicos individuales relacionados con la población de referencia, incluso de animales de fenotipo desconocido, siempre y cuando tengan relación de parentesco con la población de referencia (Figura 1).

Selección genómica de camarón blanco del Pacífico en México

Esto permite seleccionar candidatos a reproductores a partir de su genotipo, incluso si no se cuenta con información de producción. Por lo tanto, además de la densidad del microarreglo, la precisión en la evaluación genómica de los reproductores está estrechamente ligada al tamaño y estructura de la población de referencia, mientras más grande sea, mayor será la posibilidad de captar variantes genéticas y fenotípicas para mejorar la calidad de los datos genómicos.

Ventajas de la selección genómica en la camaronicultura

Mayor precisión en la selección de reproductores.

Diversos estudios coinciden en que la evaluación genética de los individuos a partir de la información genómica, ofrece mayor precisión que la evaluación cuantitativa realizada a partir de los fenotipos y un pedigrí tradicional.

Sin embargo, es necesario considerar que esta diferencia en la precisión depende, por un lado, del número de generaciones registradas y la cantidad de individuos con fenotipos por cada generación y, por el otro, de la densidad del microarreglo y el tamaño de la población de referencia.

“Cuando se conjuntan ambos enfoques con suficiente información (pedigrís profundos, muchos individuos evaluados e información genómica), la precisión en la selección se incrementa de forma sustancial, con respecto a los métodos por separado.”

En este sentido, en México hay programas de mejoramiento genético en camarón que evalúan con información de pedigrí desde hace más de 15 años, utilizando en cada generación una cantidad importante de familias, individuos y ambientes, por lo que la inclusión de información genómica ofrece una alternativa para mejorar estas evaluaciones, con el respectivo benefício para el sector camaronícola nacional.

•Mejor manejo de la consanguinidad.

A partir de los análisis genómicos se conocen las frecuencias con las que se presentan variantes genéticas en la población, pudiendo conocer el estatus de la variación genética (qué tan diferentes genéticamente son los individuos de toda la población).

Además, contar con información genómica permite mejorar la estimación de las relaciones de parentesco (porcentaje de genes compartidos) existentes entre los camarones y planear con mayor certeza los apareamientos entre individuos para un mejor manejo de la consaguinidad.

• Aprovechamiento de la variación genética dentro de las familias.

Al conocerse las variantes genéticas entre individuos, es posible diferenciar mejores combinaciones genéticas entre miembros de la misma familia.

“Lo anterior, toma relevancia cuando el fenotipo no refleja diferencias importantes entre hermanos completos y contar solo con la información del fenotipo no permite diferenciar entre los mejores y los peores, situación común en procesos de selección intrafamiliar.”

Por ejemplo, para la supervivencia en presencia de una enfermedad de una familia dada, los camarones hermanos sobrevivientes presentarían el mismo fenotipo (vivo), pero con diferencias genotípicas que podrían marcar diferencias en su aporte como padres de la siguiente generación.

Poder conocer y aprovechar estas diferencias puede solucionarse con el uso de valores genómicos, permitiendo seleccionar con mayor precisión.

• Utilización de individuos no desafiados a patógenos como reproductores de la siguiente generación.

Tomando en consideración el principio según el cual es posible calcular el valor genómico de un organismo sin fenotipo, a partir de su genotipado y de la información disponible de su población de referencia, se puede estimar con buena precisión valores genómicos para resistencia a patógenos específicos en individuos no desafiados.

Esto, siempre y cuando su población de referencia haya sido desafiada, fenotipada y genotipada para la resistencia a dicha enfermedad.

“Realizar esta práctica ofrece importantes ventajas, tanto en el terreno del mejoramiento genético en camarón, como en los aspectos sanitarios de los núcleos genéticos.”

Al poder contar con plataformas de acceso rápido para el conocimiento de las variantes a lo largo del genoma de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei), se comenzaron a diseñar protocolos para el establecimiento de poblaciones de referencia para fenotipos de interés en la camaronicultura, a saber: peso, supervivencia general y resistencia a enfermedades.

Como resultado, en México ya se cuenta con análisis genómicos propios que relacionan las variaciones genéticas con fenotipos de peso corporal en condiciones comerciales y con resistencia a Síndrome de Mancha Blanca a partir de desafíos controlados.

Perspectivas

La genómica en la camaronicultura va ganando terreno poco a poco y su aprovechamiento está cada vez más a la mano.

Contar con la información de variantes genéticas tipo SNP, además de permitir la selección de características regidas por muchos genes de efecto pequeño, permite localizar variantes o regiones que aporten un porcentaje mayor a la variación del fenotipo al seleccionar aquellos camarones que cuenten con ellas y generar avances genéticos aún más rápidos.

Así mismo, da la posibilidad de evaluar si existen variantes asociadas a otros fenotipos las cuales pudieran participar en la optimización de la producción, como aquellos asociados a la conversión alimenticia y velocidad de crecimiento.

“La información genómica abre múltiples caminos para optimizar la producción camaronícola, al permitir el diseño de estrategias dirigidas a generar poblaciones con mejores comportamientos en cuanto a crecimiento, supervivencia y resistencia a enfermedades en las condiciones propias del país.”

Es por ello que dos de las empresas líderes en el sector camaronícola, como Maricultura del Pacífico S.A. de C.V. y Grupo Selecta, unieron esfuerzos para el aprovechamiento de su experiencia en el sector y la tecnología más reciente para la incorporación de información genómica en la selección de sus reproductores, creando la empresa Génetica MarSel.

Genética MarSel inicia operaciones este 2022 con el fin de participar en la transformación y el desarrollo socioeconómico de la camaronicultura en México.

Al seleccionar sus poblaciones aprovechando la información de familias evaluadas para peso, supervivencia y resistencia a WSSV y AHPND en granjas comerciales de Sinaloa y Sonora, así como la información genómica obtenida por el Center of Aquaculture Technologies (CAT) a través del microarreglo AquaArray HD (50K) vannamei® panel desarrollado por Neogen® (Nebraska, EE.UU.), que considera 50,811 SNP a lo largo del genoma del camarón.

Los resultados obtenidos hasta la fecha, permiten considerar buenas proyecciones para los próximos ciclos de producción.

Esta es una versión resumida desarrollada por el equipo editorial de Panorama Acuícola Magazine escrito por CABALLERO-ZAMORA A. Y CAMPOS-MONTES G.- Universidad Autónoma Metropolitana (México).

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