Γενετική της τσιπούρας (Sparus aurata). Μελέτη των μικροδορυφορικών αλληλουχιών και χρήση τους στην εκτίμηση γενετικών παραμέτρων της αύξησης και άλλων ποσοτικών χαρακτήρων

 
This item is provided by the institution :
University of Crete
Repository :
E-Locus Institutional Repository
see the original item page
in the repository's web site and access all digital files if the item*
share



1999 (EN)
Genetics of seabream (Sparus aurata). Study of microsatellites and their use for the estimation of genetic parameters of growth and other quantitative characters
Γενετική της τσιπούρας (Sparus aurata). Μελέτη των μικροδορυφορικών αλληλουχιών και χρήση τους στην εκτίμηση γενετικών παραμέτρων της αύξησης και άλλων ποσοτικών χαρακτήρων

Μπαταργιάς, Κωνσταντίνος

Ζούρος, Ε.

Στην παρούσα διατριβή έγινε ανάπτυξη κατάλληλων μικροδορυφορικών γενετικών τόπων ώστε να χρησιμοποιηθούν για την ταυτοποίηση των γονέων ενός αριθμού ψαριών. Στη συνέχεια, τα άτομα κατατάχτηκαν σε οικογένειες και έγινε η εκτίμηση των γενετικών παραμέτρων διαφόρων ποσοτικών χαρακτήρων του είδους. Για τις ανάγκες των πειραμάτων δημιουργήθηκε ένας πληθυσμός 32 ατόμων τσιπούρας που προήλθαν από δυο διαφορετικούς φυσικούς πληθυσμούς. Η ωοτοκία έλαβε χώρα κάτω από φυσικές συνθήκες θερμοκρασίας και φωτοπεριόδου και ήταν μαζική με την έννοια ότι δεν υπήρξε τεχνητή γονιμοποίηση για το σχηματισμό συγκεκριμένων οικογενειών. Οι παραπάνω γεννήτορες αφέθηκαν να ωοτοκήσουν για δυο διαφορετικές αναπαραγωγικές περιόδους. Κατά την πρώτη περίοδο καταγράφηκε το βάρος 150 απογόνων για κάθε μια από τις ηλικίες των 6 και 10 μηνών. Κατά τη δεύτερη αναπαραγωγική περίοδο καταγράφηκαν 33 ποσοτικοί χαρακτήρες (το βάρος και διάφοροι μορφομετρικοί, ορμονικοί, βιοχημικοί, αναπαραγωγικοί και φυσιολογικοί χαρακτήρες) για 600 απόγονους ηλικίας 22 μηνών. Η εκτίμηση των γενετικών παραμέτρων του πληθυσμού έγινε με την εφαρμογή του ζωικού μοντέλου. Οι συνιστώσες διακυμάνσεις εκτιμήθηκαν με DFREML. Ο έλεγχος των μοντέλων έγινε με τη χρήση του λόγου των πιθανοφανειών. Για την ανάπτυξη των μικροδορυφορικών τόπων, κατασκευάστηκε μερική γονιδιωματική βιβλιοθήκη μετά από πέψη ολικού γενωμικού DNA ενός ατόμου, με 3 περιοριστικές ενδονουκλεάσες. Από την ανάλυση της βιβλιοθήκης εκτιμήθηκε η μέση συχνότητα των μικροδορυφορικών τόπων στο γονιδίωμα της τσιπούρας που αντιστοιχεί σε 1 μικροδορυφορικό (GT)n κάθε 16 Kbp. Μεταξύ των μικροδορυφορικών της τσιπούρας κυριαρχούν τα ατελή έναντι των τέλειων μικροδορυφορικών. Μεταξύ των 50 κλώνων που αναγνώστηκαν, ανιχνεύτηκαν παράπλευρα μικροδορυφορικά σε ποσοστό 26%, δηλαδή στο 1/4 των κλώνων. Από τους παραπάνω κλώνους επιλέχθηκαν 5 μικροδορυφορικοί τόποι για τους οποίους κατασκευάστηκαν εκκινητές και ελέγχθηκαν για τον πολυμορφισμός τους. Τα ποσοστά ετεροζυγωτίας των 5 μικροδορυφορικών τόπων, που ανιχνεύτηκαν στους γεννήτορες, ήταν ιδιαίτερα υψηλά και κυμάνθηκαν από 87.5% έως 100%. Η μέση ετεροζυγωτία για τους 5 μικροδορυφορικούς τόπους ήταν 95%. Δυο μικροδορυφορικοί τόποι ήταν φυσικά συνδεδεμένοι σε απόσταση 75 bp. Από την ανάλυση των διασταυρώσεων βρέθηκαν άλλοι δυο τόποι συνδεδεμένοι σε απόσταση περίπου 12 cM. Τα παραπάνω και συνδιασμό με τα παράπλευρα μικροδορυφορικά μας οδηγούν στην υπόθεση της ανομοιόμορφης κατανομής των μικροδορυφορικών στο γονιδίωμα της τσιπούρας και της ύπαρξης συστοιχιών μικροδορυφορικών. Η συμμετοχή των γεννητόρων και στις δυο αναπαραγωγικές περιόδους ήταν άνιση. Κατά την 1η αναπαραγωγική περίοδο συμμετείχαν 13 αρσενικά και 9 θηλυκά (αναλογία φύλου 1 :1.4 ) ενώ κατά της 2η περίοδο συμμετείχαν 5 αρσενικά και 10 θηλυκά (αναλογία φύλου 2 :1 ). 4 από τα 13 αρσενικά της 1ης περιόδου άλλαξαν φύλο και συμμετείχαν ως θηλυκά στη 2η περίοδο. Τα αρσενικά που άλλαξαν φύλο είχαν μέτρια συνεισφορά κατά την 1η αναπαραγωγική περίοδο. Η άνιση συμμετοχή και η αλλαγή της αναλογίας φύλου των γεννητόρων είχε ως αποτέλεσμα τη δραστική μείωση του δραστικού μεγέθους του πληθυσμού. Ο ομομεικτικός ρυθμός εκτιμήθηκε στο 4.2% για την πρώτη περίοδο και 5.5% για τη 2η περίοδο. Η χρήση του μικροδορυφορικού DNA μπορεί να παίξει καθοριστικό ρόλο στην παρακολούθηση των αποθεμάτων των γεννητόρων καθώς επίσης και σε άλλα ζητήματα που έχουν να κάνουν με την αναπαραγωγική συμπεριφορά του είδους Οι εκτιμήσεις της κληρονομησιμότητας για τα βάρη στις τρεις διαφορετικές ηλικίες ήταν υψηλές. Για την ηλικία των 6 μηνών η κληρονομησιμότητα εκτιμήθηκε στο 0.44 ± 0.20. Για αυτή την ηλικία ανιχνεύτηκαν μη προσθετικές πατρικές επιδράσεις. Για τις ηλικίες των 10 και 22 μηνών οι κληρονομησιμότητες ήταν 0.52 ± 0.22 και 0.55 ± 0.18, αντίστοιχα. Σ' αυτές τις ηλικίες δεν ανιχνεύτηκαν σημαντικές μη προσθετικές επιδράσεις. Οι γενετικές συσχετίσεις των βαρών στις τρεις ηλικίες ήταν μέτριες, της τάξης του 50%. Οι γενετικές παράμετροι των υπολοίπων χαρακτήρων αφορούν άτομα ηλικίας 22 μηνών. Η κληρονομησιμότητα του καθαρού βάρους ήταν υψηλή (0.51) ενώ η της απόδοσης σε καθαρό βάρος ήταν χαμηλότερη (0.31). Οι κληρονομησιμότητες των μορφομετρικών χαρακτήρων παρουσίασαν μεγάλο εύρος. Οι κληρονομησιμότητες των μηκών κυμάνθηκαν από 0.11 έως 0.36. Αντίθετα, οι κληρονομησιμότητες των υψών ήταν υψηλότερες και κυμάνθηκαν από 0.32 έως 0.54. Οι γενετικές τους συσχετίσεις καθώς και οι συσχετίσεις τους με το βάρος ήταν πολύ υψηλές. Οι θυρεοειδικές ορμόνες παρουσίασαν χαμηλές κληρονομησιμότητες μαζί με τη γλυκόζη και τις ολικές πρωτεΐνες. Αντίθετα, τα λιποειδή παρουσίασαν πολύ υψηλές τιμές. Οι γενετικές συσχετίσεις μεταξύ των ορμονών και μεταβολιτών κυμάνθηκαν σε χαμηλά έως μέτρια επίπεδα εκτός των γενετικών συσχετίσεων των λιποειδών που ήταν υψηλές. Η προσθετική διακύμανση του σταδίου αναστροφής είναι της τάξης του 31% ενώ του γοναδοσωματικού δείκτη της τάξης του 54%. Υψηλές ήταν και οι κληρονομησιμότητες των φυσιολογικών χαρακτήρων (HSI, FSI, VSI) εκτός του δείκτη ευρωστίας που κυμάνθηκε σε χαμηλά επίπεδα (0.23). Οι γενετικές συσχετίσεις του βάρους με τις ορμόνες και τους μεταβολίτες ήταν σχετικά χαμηλές έως μέτριες εκτός αυτής με τις ολικές πρωτεΐνες που ήταν υψηλή (0.66). Η γενετική συσχέτιση με το στάδιο αναστροφής ήταν πολύ υψηλή (0.90). Σε χαμηλότερα αλλά υψηλά επίπεδα κυμάνθηκαν και οι γενετικές συσχετίσεις του βάρους με τους φυσιολογικούς χαρακτήρες. Τα αποτελέσματα που αφορούν τα μικροδορυφορικά συζητούνται ως προς τη χρήση τους σε προγράμματα επιλογής και στη μελέτη της αναπαραγωγικής συμπεριφοράς της τσιπούρας. Οι γενετικές συσχετίσεις της αλλαγής του φύλου με άλλους χαρακτήρες μας παρακίνησαν για μια συζήτηση πάνω στη φύση του φαινομένου αυτού. Τέλος, οι εκτιμήσεις των γενετικών παραμέτρων συζητούνται σε σχέση με τον καθορισμό ενός αποτελεσματικού προγράμματος επιλογής. Οι αναμενόμενες αποκρίσεις ως προς το βάρος είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικές για την εφαρμογή τέτοιων προγραμμάτων. (EL)
In the present study, we have developed suitable microsatellite markers in order to use them for parenthood identification of a given number of offspring. After the identification of the families, we estimated the genetic parameters of several quantitative characters of the species. The brood population was consisted of 32 wild individuals. The spawning took place under natural conditions of temperature and photoperiod. The brooders were mass spawned for two different reproductive periods. During the first reproductive period, the weight of 150 progeny was recorded for the ages of 6 and 10 months old. During the second reproductive period 33 quantitative characters were recorded (the weight and several morphometric, hormonal, biochemical, reproductive and physiological characters) for 600 progeny (22 months old). Genetic parameters were estimated using the animal model. A DFREML algorithm was used for the estimation of the variance and covariance components. The models were checked for their significance using the Maximum Likelihood ratio. For the development of the microsatellite loci, a partial genomic library was constructed digesting a given amount of total DNA with 3 enzymes. Given the number of positive clones of the library, the mean distance of 2 microsatellite (GT)n loci was estimated at 16 Kbp. Imperfect microsatellites were dominated of the perfect ones. Among the 50 clones sequenced, adjacent microsatellites were detected in 26% of the clones. Primers were developed for 5 of the sequenced clones and they were checked for their polymorphism. The levels of heterozygosity of the 5 microsatellite loci in the broodstock were extremely high ranging from 87.5% to 100%. The mean heterozygosity was 95%. Two loci were physically linked in a distance of 75 bp. The analysis of the crosses revealed some linkage for 2 other loci in a distance of about 12 cM. The above in conjunction with the adjacent microsatellites leads us to the hypothesis of cluster formation of microsatellites in the genome of gilthead seabream. The contribution of the brooders during the 2 reproductive periods was highly uneven. During the 1st reproductive period 13 males and 9 females (sex ratio 1 :1.4 ) contributed to the next generation. During the 2nd period the males that contributed to the next generation were 5 and the females were 10(sex ratio 2 :1 ). 4 out of 13 males of the 1st period changed their sex and acted as females at the 2nd reproductive period. The contribution of the males that changed sex, during the 1st period, was medium to low. The uneven contribution and the change of the sex ratio resulted in a severe reduction of the effective population size. The rate of inbreeding was estimated to 4.2% for the 1st period and 5.5% for the second one. The use of microsatellites could play a major role in the monitoring of the broodstocks and in the study of the reproductive behaviour of the species. The estimates of heritability for the weights of 3 different ages were high. The heritability estimate for the weight at the age of 6 months old was 0.44 ± 0.20. Some paternal effects were detected at this age. The heritability estimates for the weight at the ages of 10 and 22 months old were 0.52 ± 0.22 and 0.55 ± 0.18, respectively. Non additive effects were statistically zero at these ages. The genetic correlations of the weights at the three ages were medium (~50%). The genetic parameters for the rest of the characters refer to 22 months old individuals. The heritability of the gutted body weight was high (0.51) whilst the estimate of dressing was lower (0.31). The heritability estimates of the morphometric characters displayed a wide range. The estimates for the lengths ranged from 0.11 to 0.36. The heritabilities of the hights and width were higher and ranged from 0.32 to 0.54. The genetic correlations among them and with the weight were very high. Thyroid hormones showed low heritabilities along with plasma glucose and total proteins. On the contrary, the estimates of the plasma lipids were very high. The genetic correlations among the hormones and the metabolites were low to medium except those among the lipids which were high. The additive component of the "sex change" character represents the 31% of the total phenotypic variance while that of gonadosomatic index was 54%. Hepatosomatic, fat and visceral indices showed very high heritabilities. The estimate for the condition factor was low (0.23). The genetic correlations among the weight, the hormones and the metabolites were low to medium except the genetic correlation with the plasma total proteins which was high (0.66). The genetic correlations with the sex change was very high (0.90). The genetic correlations among weight and the physiological indices were high. The results regarding the microsatellites are discussed in respect to their use in the study of the reproductive behaviour of gilthead seabream. The genetic correlations of the sex change and other characters stimulated a discussion of the nature of this phenomenon. Final, the genetic parameter estimates are discussed in respect to their use in deciding an effective selection program. The expected response of the weight is very encouraging for the application of such a program. (EN)

text

Μικροδορυφορικά
Γενετική βελτίωση
Γενετικές παράμετροι

Πανεπιστήμιο Κρήτης (EL)
University of Crete (EN)

1999-03-31




*Institutions are responsible for keeping their URLs functional (digital file, item page in repository site)