melhoramento genÉtico : fundamentos e contribuições da aquatec e da genearch para o...

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)


AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO

0.5

0.6

0.7

0.8

Sobrevivência

Figura 3. Sobrevivência à despesca (viveiro)Batch 15


300

350

400

450

500

g/m2

Biomassa

Figura 4. Biomassa despescada (viveiro)Batch 15


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


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


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


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


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)



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



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:


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


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


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?


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

melhoramento genÉtico : fundamentos e contribuições da aquatec e da genearch para o...

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