Genética y Genómica de Enfermedades Infecciosas en Especies Clave de Acuicultura
Autores: Nguyen, Nguyen Hong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Genética y Genómica de Enfermedades Infecciosas en Especies Clave de Acuicultura
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Enfermedades
Sector de acuicultura
Resistencia genética
Programas de mejora genética
Rasgos de enfermedades
Análisis genómicos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
Las enfermedades representan una preocupación significativa y urgente para el desarrollo sostenible del sector de la acuicultura, especialmente a medida que su impacto continúa creciendo debido a cambios climáticos como el aumento de las temperaturas del agua. Si bien se han ideado diversos enfoques, que van desde medidas de bioseguridad hasta vacunas, su eficacia es específica para cada enfermedad y especie, y depende de una multitud de factores. Los campos de la genética y la genómica ofrecen herramientas efectivas para controlar y prevenir brotes de enfermedades en especies de animales acuáticos. En este estudio, presentamos los hallazgos clave de nuestra investigación reciente, centrándonos en la resistencia genética a tres enfermedades específicas: el virus del síndrome de mancha blanca (WSSV) en camarones blancos, la pancreatitis necrótica bacteriana (BNP) en bagres rayados y el fluke de piel (una enfermedad parasitaria) en pez rey de cola amarilla. Nuestras investigaciones revelan que las tres especies poseen componentes genéticos heredables sustanciales para rasgos de resistencia a enfermedades, lo que indica su potencial respuesta a la selección artificial en programas de mejora genética diseñados para combatir estas enfermedades. Además, observamos una alta asociación genética entre los rasgos de enfermedad y las tasas de supervivencia. A través de la cría selectiva destinada a mejorar la resistencia a estos patógenos, logramos ganancias genéticas sustanciales, promediando un 10% por generación. Estos programas de selección también contribuyeron positivamente al rendimiento general de producción y productividad de estas especies. Aunque los efectos de la selección sobre los rasgos inmunológicos o las respuestas inmunitarias no fueron significativos en los camarones blancos, produjeron resultados favorables en los bagres rayados. Además, nuestros análisis genómicos, que incluyen la secuenciación de genomas superficiales de poblaciones con pedigrí, enriquecieron nuestra comprensión de la arquitectura genómica subyacente a los rasgos de resistencia a enfermedades. Estos rasgos están gobernados principalmente por una naturaleza poligénica, con numerosos genes o variantes genéticas, cada una con efectos pequeños. Aprovechando una variedad de métodos estadísticos avanzados, desde modelos mixtos hasta aprendizaje automático y profundo, desarrollamos modelos de predicción que demostraron niveles de precisión moderados a altos en la previsión de estos rasgos relacionados con enfermedades. Además de la genómica, nuestros experimentos de RNA-seq identificaron varios genes que experimentan una regulación al alza en respuesta a la infección o cargas virales dentro de las poblaciones. Los datos preliminares del microbioma, aunque ofrecen una precisión predictiva limitada para los rasgos de enfermedad en una de nuestras especies estudiadas, subrayan el potencial de combinar dichos datos con información de secuencia del genoma para mejorar el poder predictivo de los rasgos de enfermedad en nuestras poblaciones. Por último, este artículo discute brevemente los roles de los sistemas de agricultura de precisión y los algoritmos de IA y esboza el camino para futuras investigaciones que aceleren el desarrollo de líneas genéticas resistentes a enfermedades adaptadas a nuestras especies objetivo. En conclusión, nuestro estudio subraya el papel crítico de la genética y la genómica en el fortalecimiento del sector de la acuicultura contra las amenazas que representan las enfermedades, allanando el camino para un desarrollo de acuicultura más sostenible y resiliente.
Descripción
Las enfermedades representan una preocupación significativa y urgente para el desarrollo sostenible del sector de la acuicultura, especialmente a medida que su impacto continúa creciendo debido a cambios climáticos como el aumento de las temperaturas del agua. Si bien se han ideado diversos enfoques, que van desde medidas de bioseguridad hasta vacunas, su eficacia es específica para cada enfermedad y especie, y depende de una multitud de factores. Los campos de la genética y la genómica ofrecen herramientas efectivas para controlar y prevenir brotes de enfermedades en especies de animales acuáticos. En este estudio, presentamos los hallazgos clave de nuestra investigación reciente, centrándonos en la resistencia genética a tres enfermedades específicas: el virus del síndrome de mancha blanca (WSSV) en camarones blancos, la pancreatitis necrótica bacteriana (BNP) en bagres rayados y el fluke de piel (una enfermedad parasitaria) en pez rey de cola amarilla. Nuestras investigaciones revelan que las tres especies poseen componentes genéticos heredables sustanciales para rasgos de resistencia a enfermedades, lo que indica su potencial respuesta a la selección artificial en programas de mejora genética diseñados para combatir estas enfermedades. Además, observamos una alta asociación genética entre los rasgos de enfermedad y las tasas de supervivencia. A través de la cría selectiva destinada a mejorar la resistencia a estos patógenos, logramos ganancias genéticas sustanciales, promediando un 10% por generación. Estos programas de selección también contribuyeron positivamente al rendimiento general de producción y productividad de estas especies. Aunque los efectos de la selección sobre los rasgos inmunológicos o las respuestas inmunitarias no fueron significativos en los camarones blancos, produjeron resultados favorables en los bagres rayados. Además, nuestros análisis genómicos, que incluyen la secuenciación de genomas superficiales de poblaciones con pedigrí, enriquecieron nuestra comprensión de la arquitectura genómica subyacente a los rasgos de resistencia a enfermedades. Estos rasgos están gobernados principalmente por una naturaleza poligénica, con numerosos genes o variantes genéticas, cada una con efectos pequeños. Aprovechando una variedad de métodos estadísticos avanzados, desde modelos mixtos hasta aprendizaje automático y profundo, desarrollamos modelos de predicción que demostraron niveles de precisión moderados a altos en la previsión de estos rasgos relacionados con enfermedades. Además de la genómica, nuestros experimentos de RNA-seq identificaron varios genes que experimentan una regulación al alza en respuesta a la infección o cargas virales dentro de las poblaciones. Los datos preliminares del microbioma, aunque ofrecen una precisión predictiva limitada para los rasgos de enfermedad en una de nuestras especies estudiadas, subrayan el potencial de combinar dichos datos con información de secuencia del genoma para mejorar el poder predictivo de los rasgos de enfermedad en nuestras poblaciones. Por último, este artículo discute brevemente los roles de los sistemas de agricultura de precisión y los algoritmos de IA y esboza el camino para futuras investigaciones que aceleren el desarrollo de líneas genéticas resistentes a enfermedades adaptadas a nuestras especies objetivo. En conclusión, nuestro estudio subraya el papel crítico de la genética y la genómica en el fortalecimiento del sector de la acuicultura contra las amenazas que representan las enfermedades, allanando el camino para un desarrollo de acuicultura más sostenible y resiliente.