Identification of genetic markers associated with growth and morphology quality in senegalese sole (solea senegalensis) to boost aquaculture production

Resumen

El lenguado senegalés (Solea senegalensis) es uno de los peces planos de mayor valor económico en acuicultura del sur de Europa y aunque su producción ha crecido exponencialmente en la última década, aún existen limitaciones importantes en el éxito reproductivo, control sanitario, así como de las tasas de crecimiento y calidad morfológica de cara a su explotación industrial. El desarrollo de programas de mejora genética es una herramienta fundamental para solventar estos problemas, pero requiere estimar los componentes genéticos de caracteres económicamente valiosos como los relacionados con el crecimiento y la morfología bajo condiciones industriales. Por otro lado, los avances en genómica proporcionan nuevas capacidades analíticas de alto rendimiento para determinar de forma más precisa la evaluación genética de los caracteres productivos. En esta tesis se han desarrollado nuevas herramientas genómicas y marcadores moleculares así lo componentes genéticos de caracteres ligados al crecimiento y calidad morfológica en lenguado. Para ello, en primer lugar, se realizó un mapa genético de alta densidad basado en SNPs así como un ensamblaje de novo del genoma del lenguado. Posteriormente, los mapas genético y físico se anclaron e integraron en 21 grupos de ligamiento (SseLGs) correspondientes al número de cromosomas en esta especie. El mapa genético fue mayor en la hembra que en el macho (1.49) obteniendo diferentes perfiles de recombinación entre ambos sexos. El mapa físico obtenido se utilizó para un estudio de asociación para encontrar marcadores ligados al sexo. Para ello se analizaron siete familias mediante ddRAD que permitió identificar 30 marcadores SNPs asociados significativamente al sexo en el SseLG18. La búsqueda de genes candidatos para la determinación del sexo identificó el gen del receptor de la hormona folículo estimulante (fshr) ubicado en una región caliente de recombinación, aunque con una penetrancia incompleta. Además de marcadores SNPs, la información del genoma se usó en la búsqueda e identificación de marcadores SSRs. Así se identificaron 108 nuevos marcadores SSR polimórficos distribuidos por todo el genoma. Estos se estructuraron en 13 ensayos PCR multiplex (con hasta 10 loci) cuyas condiciones de amplificación se optimizaron y validaron con una alta calidad de análisis. Además, se seleccionó un subgrupo de 40 SSR muy polimórficos con los que se diseñaron 4 ensayos PCR supermultiplex (8-11 SSRs por ensayo) para su uso en el análisis del pedigrí. Además, se creó un nuevo mapa genético integrado con 229 SSRs distribuidos en 21 SseLGs mediante un análisis genómico in silico. Ambos mapas generados en esta tesis se usaron para realizar estudios evolutivos del genoma de peces planos para identificar las fusiones robertsonianas específicas de linaje y otros reordenamientos que explican los cambios en el número cromosómico del cariotipo entre Pleuronectiformes. Para estudiar los componentes genéticos de caracteres ligados al crecimiento y calidad morfológica, se obtuvieron estimas genéticas para distintas variables antes de entrar en el preengorde (400d) y al sacrificio (800d). Los caracteres relacionados con el crecimiento tal como peso corporal (W), la longitud estándar (SL), la anchura (Wi) y el área corporal (A) presentaron heredabilidades altas (0,568 y 0,609 a los 400 d y entre 0,424 y 0,500 a los 800 d) con correlaciones genéticas muy altas (>0,94) a ambas edades. Respecto a la calidad morfológica, se usaron 6 predictores incluyendo la elipsidad (E), la anchura del cuerpo en la base de la aleta pectoral (BHP), la anchura corporal máxima (BMH), la anchura del pedúnculo caudal (CPH) y dos ratios (BMH/BHP y BMH/CPH)). Los resultados indicaron altas heredabilidades para E, BHP, BMH y CPH (0,463-0,774) que fueron mayores a 400 d que a 800 d. Por el contrario, las ratios BMH/BHP y BMH/CPH presentaron una heredabilidad baja-moderada (0,144-0,306). Las correlaciones genéticas fueron positivas y positivas (>0,95) entre los caracteres de crecimiento y las tres anchuras, que disminuyeron con la edad. Por el contrario, la elipsidad presentó correlaciones genéticas negativas y medianamente altas con los caracteres de crecimiento y las anchuras, lo que indica que los peces que se seleccionen por su mayor tamaño serán también menos elípticos. Finalmente se realizó un estudio de asociación para encontrar marcadores genéticos ligados a los caracteres de crecimiento. Para ello, se diseñó y validó un chip ADN de baja densidad con 49 SNPs distribuidos en 17 SseLGs. El análisis de familias de alto y bajo crecimiento identificó dos marcadores significativos ligados al factor de transcripción general 3C polipéptido 4 y la proteína del proceso de fisión mitocondrial 1. Los resultados obtenidos proporcionan herramientas muy potentes de análisis genómico, así como información genética muy valiosa para diseñar programas de mejora genética en lenguado con el fin de su impulsar su producción en acuicultura.