F Manipulação de conjuntos cromossómicos
A manipulação de conjuntos cromossómicos em peixes inclui a indução de poliploidia, bem como a produção de ginogéneos e andrógenos. Uma vez que a maioria dos peixes e mariscos libertam os seus ovos na água antes da fertilização, podem ser facilmente acedidos para a manipulação de níveis de ploidia. Esta técnica tem sido utilizada principalmente para criar triploides que são vantajosos em programas de produção e conservação.
Triploides ocorrem naturalmente tanto em populações selvagens como de cultura e podem ser facilmente induzidos em muitas espécies comerciais de peixes e mariscos. A triploidia é geralmente induzida por choque físico ou químico (sendo os tratamentos físicos os mais bem sucedidos) e estão disponíveis protocolos para mais de 30 espécies de peixes e mariscos (Dunham, 2004), ou em alternativa, através da fertilização de óvulos haplóides normais com esperma diplóide de um macho tetraplóide (Flajshans et al., 2010; Piferrer et al., 2009). A produção triplóide por pressão ou choque de temperatura não é 100% eficaz e os protocolos específicos da espécie são essenciais para optimizar o tempo, intensidade e duração do tratamento de modo a obter o maior rendimento triplóide (Piferrer et al., 2006). O cruzamento entre tetraplóides e diplóides é o método mais eficiente para produzir 100% de triplóides (Dong et al., 2005; Zhou et al., 2010a). Existem alguns dados que indicam que o esperma diplóide deve ser confirmado antes da fertilização, uma vez que nem todos os machos tetraplóides produzem esperma diplóide (Nam e Kim, 2004). A produção de tetraplóides, contudo, é difícil e viável, e os tetraplóides férteis foram obtidos apenas em algumas espécies aquícolas (Yoshikawa et al., 2008).
Os peixes tetraplóides são geralmente efectivamente estéreis, o que é desejado nos programas de conservação para evitar a introgressão de indivíduos fugidos de stocks comerciais, incluindo espécies não nativas, em populações naturais e, assim, reduzir o impacto genético dos fugitivos cultivados. A esterilidade é também útil para evitar o estabelecimento de espécies exóticas introduzidas, por exemplo, a carpa herbívora triplóide para controlo de ervas aquáticas (Pípalová, 2006). O comportamento migratório de peixes triplóides como o salmão foi investigado e estes estudos revelaram que a taxa de retorno dos peixes triplóides adultos à costa e à água doce foi substancialmente reduzida em comparação com os diplóides, ou seja, a triploidização reduz as hipóteses de reprodução cruzada, bem como o potencial para outras interacções negativas com salmões indígenas selvagens nas suas áreas natais (Cotter et al., 2000; Wilkins et al., 2001). Da mesma forma, o repovoamento de todas as trutas castanhas triplóides fêmeas não teve um impacto notável na truta castanha selvagem e os peixes triplóides não participaram na actividade de desova.161 A triploidia também tem sido utilizada para aumentar a esterilidade em híbridos férteis (Na-Nakorn et al.., 2004), embora haja provas de peixes alotróides que produzem alguns descendentes viáveis (Castillo et al., 2007).
Desde que os indivíduos triplóides não dedicam energia à produção de gâmetas, há mais energia disponível para o crescimento somático. O desempenho dos triploides é específico da espécie, mas muitas vezes têm um crescimento semelhante ou inferior ao dos diploides como juvenis e, após a maturação, o crescimento é melhorado, especialmente nos moluscos (Piferrer et al., 2009). Além do crescimento aumentado (os triploides são 17% maiores que os diploides antes da desova e mais de 30% maiores após a desova), as ostras triploides do Pacífico podem ser comercializadas ao longo do ano devido à redução da gonadogénese (Rasmussen e Morrissey, 2007). A maturidade sexual nas ostras diplóides leva a uma diminuição da qualidade tanto do sabor como da textura, pelo que as triplóides beneficiam de uma maior aceitação por parte dos consumidores (Nell, 2002). As fêmeas de trutas arco-íris triplóides são preferidas para a produção comercial, uma vez que têm um melhor rendimento de carcaças durante a época reprodutiva e pesos de corpo e filé mais elevados (Werner et al., 2008). A triploidia pode também distorcer as relações sexuais, por exemplo, em certas espécies de peixe e marisco, para uma maior proporção de fêmeas, que são preferidas devido aos seus tamanhos maiores (Cal et al., 2006).
Em peixes, as fêmeas triploides são completamente estéreis e foi observada uma esterilidade funcional parcial a total nos machos, embora os descendentes de machos triploides produzidos artificialmente não sejam viáveis (Feindel et al., 2010; Manning et al., 2004). No entanto, como os machos triplóides ainda podem desenvolver características sexuais secundárias, a produção de populações triplóides só de fêmeas (combinando a indução triplóide com a feminização endócrina) é mais desejável para reduzir quaisquer desvantagens relacionadas com a sexualidade (Piferrer, 2001). Os moluscos triplóides apresentam uma diminuição do desenvolvimento gonadal em oposição à esterilidade completa. Além disso, nas ostras do Pacífico, tem sido observada a reversão para a diploidia numa proporção de indivíduos triplóides. A verificação da triploidia é, portanto, crucial para assegurar a esterilidade funcional numa dada espécie e foi proposto que pelo menos dois ciclos reprodutivos consecutivos completos sejam monitorizados para este fim (Piferrer et al., 2006).
Triploidia é aplicada comercialmente principalmente nos países desenvolvidos para numerosas espécies de peixes como truta, salmão, salvelino e carpa, bem como espécies de crustáceos como ostras do Pacífico, vieiras, amêijoas e mexilhões (Piferrer et al., 2009). Esta tecnologia ainda não foi comercializada para o camarão (Sellars et al., 2010). A implementação prática da triploidia não foi muito bem sucedida nos países em desenvolvimento devido aos custos elevados e à incapacidade de tratamento de choque ser 100% eficaz, um sério impedimento à aplicação comercial em larga escala (FAO, 2011d). Além disso, em muitas espécies, a indução da triploidia resulta em menores taxas de sobrevivência precoce, desempenho reduzido em condições ambientais adversas, e aumento das deformidades (Maxime, 2008; Piferrer et al., 2009).
Ginogénese e androgénese envolvem reprodução uniparental, ou seja, a contribuição dos cromossomas é de apenas um dos pais. O esperma (em ginogénese) ou o óvulo (em androgénese) é irradiado para destruir os cromossomas, seguido de fusão com um óvulo ou esperma não tratado, respectivamente, para formar um embrião haplóide e depois a diploidia é restaurada através da inibição da primeira divisão mitótica usando choque de temperatura ou pressão (Dunham, 2004). Os DHs androgénicos e ginogénicos são assim 100% homozigotos e foram induzidos com sucesso em muitas espécies de peixes, com rendimentos relatados de DHs eclodidos entre 1% e 20%, embora as taxas de sobrevivência sejam frequentemente baixas e a fertilidade seja reduzida nas fêmeas (Komen e Thorgaard, 2007; Pandian e Kirankumar, 2003; Zhang et al., 2011a). A ginogénese também pode ser obtida através da supressão das divisões meióticas (meiose I em peixes e meiose I ou II em moluscos), mas neste caso, existem regiões de heterozigosidade devido à recombinação.
Ginógenos e andrógenos podem ser usados para estudar o mecanismo de determinação do sexo em peixes. Por exemplo, em espécies com o sistema XX-XY, espera-se que todos os andrógenos sejam XX e, portanto, as fêmeas enquanto andrógenos devem ser segregados como XX e YY. No entanto, em alguns casos, foram observados desvios em relação aos rácios de sexo da progenitura esperada devido a factores autossómicos e/ou ambientais (Devlin e Nagahama, 2002; Ezaz et al., 2004). A ginogénese e a androgénese também podem ser utilizadas para criar populações monosexuais, mas devido à elevada mortalidade dos ovos manipulados, isto não tem sido viável a uma escala comercial. Combinado com tecnologia de inversão de sexo (por exemplo, cruzamento de XX progenitores ginogenéticos com XX machos invertidos por sexo), podem ser produzidas grandes quantidades de peixes monossexuais, mas isto ainda não é rotina em maternidades comerciais (Beaumont et al., 2010).
Um segundo ciclo de ginogénese ou androgénese pode dar origem a linhas clonais isogénicas, que são úteis para o mapeamento genético e análise de QTL. As linhas clonais foram estabelecidas com sucesso em várias espécies comercialmente importantes, tais como a truta arco-íris, a carpa comum, o salmão do amago, e a tilápia do Nilo (Komen e Thorgaard, 2007). Além disso, a androgénese pode ser aplicada para recuperar espécies extintas ou em perigo de extinção de populações armazenadas de esperma criopreservado (Babiak et al., 2002; Yasui et al., 2010). A ginogénese também tem sido sugerida como instrumento para acelerar a eliminação de genes deletérios recessivos e para produzir peixes consanguíneos com características desejadas, tais como taxas de crescimento mais elevadas e resistência a doenças (FAO, 2011d).