Panorama da AQÜICULTURA, maio, junho, 2011 1 · Panorama da AQÜICULTURA, maio, junho, 2011
MELHORAMENTO GENÉTICO : Fundamentos e contribuições da Aquatec e da Genearch para o...
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MELHORAMENTO GENÉTICO:
Fundamentos e contribuições
da Aquatec e da Genearch
para o fortalecimento da
Competitividade da Aqüicultura
COLABORADORES
João Luís RochaAna Carolina GuerrelhasAna Karina TeixeiraJosé Newton de AraújoFlávio Augusto FariasSimone TarginoMaria Cláudia Ferreira
Fundamentos para as contribuições:
• Mais de 15 anos de melhoramento genético na Aquatec
• Estrutura de nosso programa:
Índole familiar – 200-350 famílias e milhares de animais marcados em cada ano
Seleção familiar e intra-familiar – crescimento e sobrevivência em viveiro comercial - Índices
Rigorosa biosseguridade no Núcleo Genético
Controle da consaguinidade-pedigrees/cruzas
Fundamentos para as contribuições:
• Estrutura de nosso programa:
Esquemas de multiplicação comercial – qualidade e uniformidade do produto comercial e proteção genética
Esforços no âmbito da Genética Molecular –Colaboração com Grupo do Prof. Galetti (UFSC) – Marcadores de ADN para:
caracterização da diversidade dos planteis identificação de genes e SAM/MAS proteção genética
Culminação de todo nosso esforçode melhoramento genético:
Ganho genético anual de: + 1.8 g (peso à despesca) + 0.13 g/semana (TCS) + ~14% da média por ano
AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO E TESTES COMERCIAIS
Comparações simultâneas lado-a-lado, no mesmo viveiro, mesmo ambiente, com animais marcados
Comparações famílias selecionadas com famílias-controle
Comparações Speed Line com produtos de competidores
AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO
14
15
16
17
g
Peso à despesca
Figura 1. Peso à Despesca (viveiro)Resposta de Seleção (Batch 15)
Selecionadas Famílias-controle
0.85
0.90
0.95
1.00
1.05
1.10
g/sem.
TCS
Figura 2. Taxa Crescimento Semanal (viveiro)Resposta de Seleção (Batch 15)
Selecionadas Famílias-controle
AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO
0.5
0.6
0.7
0.8
Sobrevivência
Figura 3. Sobrevivência à despesca (viveiro)Batch 15
Selecionadas Famílias-controle
300
350
400
450
500
g/m2
Biomassa
Figura 4. Biomassa despescada (viveiro)Batch 15
Selecionadas Famílias-controle
TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)
Figura 5. Tendências Fenotípicas Taxa crescimento semanal (viveiro)
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
0 1 2 3 4
Ano
TCS
- g/s
eman
a
Figura 6. Tendências FenotípicasSobrevivência (viveiro)
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0 1 2 3 4
Ano
Sobr
eviv
ênci
a
TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)
Figura 7. Tendências Fenotípicas Biomassa produzida (viveiro)
(70 dias - 40 camarões/m2)
100
150
200
250
300
350
400
450
0 1 2 3 4
Ano
Bio
mas
sa -
g/m
2
TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)
Figura 8. Tendências FenotípicasTCS Familiar Máxima (viveiro)
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
0 1 2 3 4
Ano
TCS
- g/
sem
ana
Figura 9. Tendências Fenotípicas TCS Familiar Mínima (viveiro)
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
0 1 2 3 4
Ano
TCS
- g/
sem
ana
TESTES COMERCIAIS
Figura 10. Teste Comercial (viveiro)Peso à Despesca
11
12
13
14
15
Controle CompetA SpeedLine CompetB
Peso
(g)
Figura 11. Teste Comercial (viveiro) Taxas de Crescimento Semanal
0.7
0.8
0.9
1.0
Controle CompetA SpeedLine CompetBTC
S (g/s
eman
a)
TESTES COMERCIAIS
Figura 13. Teste Comercial (viveiro) Biomassa despescada
300
350
400
450
500
550
Controle CompetA SpeedLine CompetBBio
massa
(g/m
2 )
Figura 12. Teste Comercial (viveiro) Sobrevivência à despesca
0.75
0.8
0.85
0.9
0.95
Controle CompetA SpeedLine CompetB
Sobre
vivênc
ia
TESTES COMERCIAIS
Vantagem em biomassa despescada de 100 g/m2 representa vantagem de + 1 tonelada/hectare
Figura 13. Teste Comercial (viveiro) Biomassa despescada
300
350
400
450
500
550
Controle CompetA SpeedLine CompetB
Biom
assa
(g/m
2 )
ASPECTOS A MELHORAR EM NOSSO PROGRAMA GENÉTICO
Nossos Testes de Viveiro necessitam cobrir mais ambientes (salinidade, temperatura, manejo, etc.) – interações GxE
Testes formais para resistência a doenças (NIM)
Proteção Genética - legislação que protejapropriedade intelectual e investimento demelhoramento genético, como acontece para plantas
MAS NEM SÓ DE MELHORAMENTO
GENÉTICO VIVE A COMPETITIVIDADE
DA CARCINICULTURA
HÁ OUTRAS QUESTÕES, OUTROS DESAFIOS – ENTRE ELES A QUESTÃO SANITÁRIA – STATUS SANITÁRIO DAS
LARVAS COMERCIAIS
Estimated Economic Losses in billions (up to 2001)VIRUS SINCE/YEAR PRODUCT LOSS
IHHNV- Americas* 1981 $ 0.5 -1
YHV - Asia 1991 $ 0.1 - 0.5
TSV - Americas 1991/92 $ 1 - 2
WSSV - Asia 1992/93 $ 4 - 6
WSSV - Americas 1999 $ 1 - 2 • Includes Gulf of California fishery 1989-1994
• Lightner, D., 2005. J. World Aqua. Soc. 36(3)
Shrimp disease has caused economic losses in
billions
Still considered as the most limiting factor in shrimp
culture!
0
100
200
300
400
500
600
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Year
Shr
imp
Aqu
acul
ture
Pro
duct
ion
(x10
00 t
ons)
China
Thailand
Viet Nam
Brazil
Ecuador
Impacts of disease outbreaks
WSSV
To Combat shrimp diseases
Prevention: Site, Species
High health stock: SPF, Earlier diagnostics, Bio-security
Management: Reduced water exchange, Better feeding practices, Feed, Disease vectors, Pond bottom
Control: Disinfectants, Immuno-stimulants, Immunotherapy (Vaccines-like)
Antibiotics, Probiotics, etc.
Inconsistent results and costlyGenetically improved shrimp:
SPR: specific strait
Long-term solution and economically viable
SPF
SPR
NOVAS CONTRIBUIÇÕES PARA A COMPETITIVIDADE DA CARCINICULTURA
Criação de nova empresa comparticipação societária da Aquatec
GENEARCH AQUACULTURA
MISSÕES PARA A GENEARCH
Coordenar e executar todas as ações demelhoramento genético da Aquatec
Impulsionar o futuro SPF e SPR da Carcinicultura Brasileira
Importação de linhagens vannamei SPF
Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga)
Laboratório de Patologia Aquícola (Natal)
MISSÕES PARA A GENEARCH
Importação de linhagens vannamei SPF
Seis linhagens SPF importadas dosEstados Unidos
Diferentes atributos genéticos, Linha deCrescimento Rápido e Linha Resistente paraTaura – diferentes origens (MX, PN, USA)
Em quarentena em Touros, RN
Primeiros Testes de Viveiro para breve
MISSÕES PARA A GENEARCH
Importação de linhagens vannamei SPF
Em quarentena em Touros, RN
MISSÕES PARA A GENEARCH
Importação de linhagens vannamei SPF
Em quarentena em Touros, RN
MISSÕES PARA A GENEARCH
Importação de linhagens vannamei SPF
Em quarentena em Touros, RN
Pathogen Family Category
VIRUSES WSSV Nimaviridae C-1* YHV, GAV/LOV Roniviridae C-1* TSV Dicistroviridae C-1* IHHNV Parvovirus C-1* SMV an enteric parvovirus C-1* BP Occluded baculovirus C-2* MBV Occluded baculovirus C-2* BMN Non-occluded BV C-2 HPV Parvovirus C-2 IMNV Totiviridae 2005
PROCARYOTES NHP Alpha proteobacteria C-2
PROTOZOA Microsporidians Microsporidia C-2 Haplosporidians Haplosporidia C-2 Gregarines Apicomplexa C-3
USMSFP Working List of Specific Pathogens for "SPF" Penaeids in US
Founder Population
Primary Quarantine(F0)
Secondary Quarantine(SPF candidate)
Tertiary Quarantine(F1)
Pre-Screening
Disca
rd
-
+
-
+
+
SPF
SPF Development:
MISSÕES PARA A GENEARCH
Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)
MISSÕES PARA A GENEARCH
Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)
MISSÕES PARA A GENEARCH
Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)
Health assurance program
Key control points
Site location
Water intake
Fresh/frozen food sources
Introduction of genes
Dispatch & loading procedures
Personnel and visitors
Principle tasks
Establish stocks with healthy
shrimp – Linhagens SPF
Protect stocks against disease
introduction
Monitor and protect health
Possess contingency plans for
problems
Biosecurity Implementation of measures to avoid the entrance
of new infections into a unit and to control the dissemination of disease within the unit
It is the best to use preventive measure to
maintain the health status of the units.
Host
EnvironmentPathogen
Host
EnvironmentPathogen
Pathogen exclusion = No Disease
Proper facility design
Education of principles & common sense
Consistent Implementation
Biosecurity:Successful application
How ?
Shrimp Unit Inputs and Outputs
Unit Processes
Waste
Garbage
Recycling
Gene Dissemination PLBroodstock
Broodstock Commercial PL
Water
Feed
People
Supplies
Equipment
Pests
Air
Entrance
Office
Hatch window
Clean side
Reception area
Dirty side
Showers
Personnel
Health inspections Biosecurity audits Lab diagnosis (PCR, Histopathology, etc.) Production records Customer feedback
Shrimp Health Assurance
The health surveillance is based on both
clinical signs and laboratorial diagnosis!
Health assurance program in shrimp breeding:
Match with corresponding breeding strategy
Improve and protect the animals’ health
Bring stability in breeding and manage the risk of disease outbreak
Help realizing genetic potentials, and maximize production and profitability
Cost much for implementation but very rewarding
Base populations: Premium health SPF status
Introduction of genetics
Field testing and Disease challenge testing
Contingency plans
Start with SPF populations
Implement strict biosecurity in the facility
Utilize quarantine station for any genetics
introduction
Health assurance program in shrimp breeding:
Definition: Resistant to one or more “specific” pathogen(s)
Health status can be SPF or non-SPF
A heritable trait
SPR vs. General robustness
High research priority rated by shrimp industry
SPR:Specific Pathogen-Resistant
SPF shrimp:
Biosecurity implementation
SPF and SPR development
SPR shrimp:
Genetic selection for resistance
O ideal é combinar os dois atributos
Linhagens SPF e SPR
SPF/SPR application: example
• SPF stock– L. vannamei & P. monodon
– BioZEST: 8 kg/m2
Biosecure Zero-Exchange Shrimp Technology
• SPR stock– IHHNV: L. stylirostris
– TSV: L. vannamei
– Examples:
• Thailand, 2002
• Texas, USA: 2004
• Venezuela, 2004
SPF and SPR development
O ideal é combinar os dois atributos
Linhagens SPF e SPR
ESTRATÉGIA DA GENEARCH
MISSÕES PARA A GENEARCH
Impulsionar o futuro SPF e SPR da Carcinicultura Brasileira
Laboratório de Patologia Aquícola (Natal)
Capacidade funcional para grande escalade testes formais de resistência a doençasespecíficas (NIM) - SPR
Fins de melhoramento genético –Linhagens SPF e SPR
Newly emerging disease: many unknowns
Did not cause massive mortality under laboratory challenge test
IMN: Geographic Distribution
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44
Days after Infection
Sur
viva
l%
Stresses
SyAqua: Genetic Selection for IMNV
resistance
GENEARCH AQUACULTURA
Todas estas contribuições representam:
• um alto esforço de investimento
• um tremendo esforço logístico e deorganização
• complexo e difícil esforço legal eburocrático que durou vários anos
• uma aposta e um compromisso como futuro da carcinicultura Brasileira
Paradigm Shift• Switch to different species
– Thailand: P. monodon L. vannamei– China: F. chinensis P. monodon L.
vannamei– Mexico: L. stylirostris L. vannamei
• Monitor seed-stock– Bio-security concept– SPF/SPR concept
• High-density culture in smaller ponds– Greater control over variables– Lower costs of production
Challenges of disease problems and low shrimp prices led to a transition period during which shrimp business is being consolidated and new production strategies are being adapted
Global shrimp consumption/demand will continue to rise and shrimp industry will emerge and expand again, those who can take advantage of the opportunity will have a better chance to succeed
From a breeding perspective, genetically improved shrimp (SPR) with “premium health SPF” status will soon
become the main seed source - GENEARCH
SPF/SPR: Conflict, Compromise or
Opportunity?
GENEARCH AQUACULTURA
TEMAS EM CONSIDERAÇÃO:
Liderar para promover novos sistemas de produção mais adequados para nossas linhagens SPF? Altas densidades, ambiente controlado, menores trocas de água
Participar mais ativamente no manejo dos sistemas de produção de nossos clientes e interligar com o programa de melhoramento genético?
COMPETITIVIDADE DA CARCINICULTURA
Requer sistemas de produção mais controlados e com menor vulnerabilidade a doenças
Linhagens selecionadas para alta produtividade em viveiro, resistentes a doenças (SPR), e com um alto status sanitário, i.e., completamente livre de doenças (SPF)
A Aquatec estabeleceu os fundamentos muitos anos atrás, iniciou as contribuições, e agora a GENEARCH acelera de forma notável o ritmo dessas contribuições – Linhagens melhoradas SPF e SPR no Brasil
AQUATEC E GENEARCHA BASE SPF E SPR DA
FUTURA CARCINICULTURABRASILEIRA