THE DEVELOPMENT OF MOLECULAR TOOLS AND THEIR APPLICATIONS IN THE AQUACULTURE INDUSTRY

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "THE DEVELOPMENT OF MOLECULAR TOOLS AND THEIR APPLICATIONS IN THE AQUACULTURE INDUSTRY"

Ευάριστος Γούσιος
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 331 Η ΑΝΑΠΣΤΞΗ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΕΡΓΑΛΕΙΩΝ ΚΑΙ Η ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΟΤ ΣΙ ΙΥΘΤΟΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕ Χατζηπλής Δ. 1 *, Τσιγγενόποσλος Κ. 2, Σαρροπούλοσ Ε. 2, Κσρίτση Σ. 1, Μαγοσλάς Α. 2, Κωτούλας Γ. 2 1 Αιεμάλδξεην Σερλνινγηθό Δθπαηδεπηηθό Ίδξπκα Θεζζαινλίθεο (Α.Σ.Δ.Η.Θ.), ρνιή Σερλνινγίαο Γεσπνλίαο, Σκήκα Εσηθήο Παξαγσγήο, Σ.Θ. 141, 57400, ίλδνο 2 Διιεληθό Κέληξν Θαιαζζίσλ Δξεπλώλ, Ηλζηηηνύην Θαιάζζηαο Βηνινγίαο θαη Γελεηηθήο, Σ.Θ. 2214, Γνύξλεο Πεδηάδνο, , Ζξάθιεην Κξήηεο Πεπίιετε Σα ηειεπηαία ρξόληα ε ζπλερηδόκελε αλάπηπμε ζηηο ηερλνινγίεο ηεο Μνξηαθήο Γελεηηθήο έρεη δεκηνπξγήζεη κηα ζεηξά «εξγαιείσλ» δηαζέζηκσλ γηα ηελ έξεπλα θαη ηελ λέα γλώζε ζε πνιινύο ηνκείο δηαθνξεηηθώλ επηζηεκώλ. Αξρηθά νη ηερλνινγίεο απηέο είραλ πςειό θόζηνο θαηά ηελ δεκηνπξγία ηνπο θαη ηηο θαζηζηνύζε απαγνξεπηηθέο γηα εθηεηακέλε ρξήζε ζηηο ηρζπνθαιιηέξγεηεο. ήκεξα ην θόζηνο απηό έρεη κεησζεί δξαζηηθά θαη νη ηερλνινγίεο απηέο κπνξνύλ λα δηθαηνινγνύλ ην θόζηνο ηνπο γηα ρξήζε ζηηο ηρζπνθαιιηέξγεηεο απμάλνληαο ηελ παξαγσγηθόηεηα αιιά θαη ηελ πνηόηεηα ηνπ παξαγόκελνπ πξντόληνο κέζσ νδώλ όπσο γελεηηθή βειηίσζε θαη ε ηρλειαζηκόηεηα πξντόλησλ. ηελ εξγαζία απηή παξνπζηάδνληαη απνηειέζκαηα ρξήζεο ησλ ηερλνινγηώλ απηώλ όζσλ αθνξά ηελ δεκηνπξγία γελεηηθώλ ραξηώλ ζύλδεζεο, πιεζπζκηαθήο αλάιπζεο θαη δηαθνξνπνίεζεο γελλεηόξσλ, αλίρλεπζεο γνληδηαθώλ ηόπσλ πνπ επεξεάδνπλ παξαγσγηθέο ηδηόηεηεο θαζώο θαη ηα νθέιε από ηελ ρξήζε ηνπο ζε πξνγξάκκαηα γελεηηθήο βειηίσζεο. Σα απνηειέζκαηα ησλ εξεπλώλ πξνέξρνληαη από ζπλεξγαζίεο ηνπ ΔΛΚΔΘΔ κε ην ΑΣΔΗΘ αιιά θαη άιια ηδξύκαηα ηεο Δ.Δ.. πγθεθξηκέλα παξνπζηάδεηαη ν δεύηεξεο γεληάο γελεηηθόο ράξηεο ζύλδεζεο ηεο ηζηπνύξαο θαη ηνπ ιαπξαθηνύ, ζπγθξηηηθή γελσκηθή κε ηνλ ξαδην-πβξηδηθό ράξηεο ηεο ηζηπνύξαο, γνληδηαθνί ηόπνη πνπ επεξεάδνπλ ην βάξνο θαη ην θύιν ηεο ηζηπνύξαο, ε γελεηηθή δηαθνξνπνίεζε εθηξεθόκελεο ηζηπνύξαο θαη ιαπξαθηνύ δηαθνξεηηθήο γεσγξαθηθήο πξνέιεπζεο κεηαμύ ηνπο αιιά θαη κε άγξηνπο αιηεπζέληεο πιεζπζκνύο. Λέξεηρ θιεηδηά: γελεηηθοί τάρηες, ηζηπούρα, ιασράθη. *πγγξαθέαο επηθνηλσλίαο: Υαηδεπιήο Γεκήηξηνο (chatz@ap.teithe.gr) THE DEVELOPMENT OF MOLECULAR TOOLS AND THEIR APPLICATIONS IN THE AQUACULTURE INDUSTRY Chatziplis D. 1 *, Tsigenopoulos C. 2, Sarropoulou E. 2, Kyritsi S. 1, Magoulas A. 2, Kotoulas G. 2 1 Department of Animal Production, School of Agricultural Technology, Technological Educational Institute of Thessaloniki, P.O. Box 141, Sindos, Thessaloniki, Greece 2 Department of Genetics and Molecular Biotechnology, Institute of Marine Biology and Genetics (IMBG), Hellenic Centre for Marine Research (HCMR), P.O. Box 2214, Heraklion, Crete, Greece. Abstract The recent developments in the molecular genetic technologies have created a series of tools available for research and new knowledge in different fields of various scientific areas. The initial high cost of these technologies was prohibiting the extensive use and applications in farm animals. Today the cost has drastically decreased and such technologies can justify the investment needed for use in aquaculture through the increased productivity and better quality using animal breeding techniques and through food safety using traceability techniques. In the following paper are presented research results produced using such technologies on order to create genetic linkage maps, perform population analysis and stock differentiation, QTL (Quantitative Trait Loci) detection and their use in animal breeding programs. These

Θ. 2214, Γνύξλεο Πεδηάδνο, 715 00, Ζξάθιεην Κξήηεο Πεπίιετε Σα ηειεπηαία ρξόληα ε ζπλερηδόκελε αλάπηπμε ζηηο ηερλνινγίεο ηεο Μνξηαθήο Γελεηηθήο έρεη δεκηνπξγήζεη κηα ζεηξά «εξγαιείσλ» δηαζέζηκσλ γηα

2 332 results are originating from collaboration of HCMR with ATEITh and other institutions of the E.U. It is presented the genetic linkage map of the seabream (Sparus aurata), comparative genomics with the radiation hybrid map of seabream, QTL affecting the weight and sex differentiation of seabream, the genetic differentiation between different farmed stock of seabream and also the differentiation between farmed stock and wild populations. Keywords: Genetic maps, seabream, seabass. *Corresponding author: Chatziplis Dimitrios 1. Εηζαγυγή Οη ηερλνινγίεο ηεο κνξηαθήο γελεηηθήο έρνπλ βειηηώζεη άκεζα ηελ πνηόηεηα δσήο ηνπ αλζξώπνπ (π.ρ. ηαηξηθή γελεηηθή, δηαγλσζηηθή, γνληδηνζεξαπεία), βξίζθνπλ όκσο θαη εθαξκνγέο κε ζηόρν ηελ έκκεζε βειηίσζε ηεο πνηόηεηαο δσήο ηνπ αλζξώπνπ κέζσ ησλ ηξνθίκσλ πνπ θαηαλαιώλεη. Ζ βειηίσζε ηεο παξαγσγηθόηεηαο ησλ εθηξεθόκελσλ εηδώλ ηρζύσλ αιιά θαη ε βειηίσζε ηεο πνηόηεηαο ησλ παξαγόκελσλ πξντόλησλ κπνξνύλ λα πξνζθέξνπλ ζην θαηαλαισηηθό θνηλό ηξνθέο πςειήο πνηόηεηαο ζε ρακειό θόζηνο θαη κε αληρλεπζηκόηεηα όζν αθνξά ηελ πξνέιεπζε. Παξαθάησ ζα παξνπζηαζζνύλ απνηειέζκαηα ρξήζεο ηέηνησλ ηερλνινγηώλ ζε εθηξεθόκελα είδε ςαξηώλ. 2. Τιηθά θαη κέζοδοη Γελεηηθή Χαρηογράθεζε: 332 γελεηηθνί δείθηεο γνλνηππήζεθαλ ζε 50 απνγόλνπο 4 ζειπθώλ θαη 5 αξζεληθώλ γελλεηόξσλ ηζηπνύξαο. Από απηνύο 237 ήηαλ αλώλπκνη κηθξνδνξπθνξηθνί δείθηεο θαη 90 ήηαλ κηθξνδνξπθνξηθνί δείθηεο ζε EST θαη 5 πνιπκνξθηζκνί ελόο λνπθιενηηδίνπ (SNP). Ζ αλάιπζε πξαγκαηνπνηήζεθε κε ηελ ρξήζε ηνπ πξνγξάκκαηνο CRI-MAP 3.0. Πιεζσζκηαθή αλάισζε: Τπνινγίζζεθαλ νη γελεηηθέο απνζηάζεηο ρξεζηκνπνηώληαο πέληε αζύλδεηνπο αλώλπκνπο κηθξνδνξπθνξηθνύο δείθηεο από ηνλ γελεηηθό ράξηε ηεο ηζηπνύξαο ζε 8 εθηξεθόκελνπο πιεζπζκνύο γελλεηόξσλ θαη 6 άγξηνπο (αιηεπκέλνπο) πιεζπζκνύο. (Loukovitis et al. 2011). Αλίτλεσζε γοληδηαθώλ ηόπωλ ποσ επερεάδοσλ παραγωγηθές ηδηόηεηες: Σε 409 απνγόλνπο 10 εηεξεζαιώλ νηθνγελεηώλ ηζηπνύξαο ηεο νκάδαο ζύλδεζεο 21 όζν αθνξά ην βάξνο ηεο ηζηπνύξαο Σσγθρηηηθή Γελωκηθή: πγθξηηηθή ραξηνγξάθεζε ηνπ γελώκαηνο ηεο ηζηπνύξαο κε ην γέλσκα ηνπ Stickleback πξαγκαηνπνηήζεθε κέζσ ηεο ξαδην-πβξηδηθήο νκάδαο 18 (ΡΤΟ-18) (Sarropoulou et al. 2007). 3. Αποηειέζκαηα Γελεηηθή Χαρηογράθεζε: Ζ αλάιπζε ζύλδεζεο ησλ 323 γελεηηθώλ δεηθηώλ ηεο ηζηπνύξαο νδήγεζε ζηνλ δεύηεξεο γελεάο γελεηηθό ράξηε ζύλδεζεο ηεο ηζηπνύξαο κε 27 νκάδεο ζύλδεζεο (ρ. 1). Πιεζσζκηαθή αλάισζε: Οη πιεζπζκηαθή αλάιπζε πέληε αλώλπκσλ κηθξνδνξπθνξηθώλ δεηθηώλ ζε 8 εθηξεθόκελνπο θαη 6 άγξηνπο πιεζπζκνύο έδεημε όηη ππάξρεη δηαθνξνπνίεζε ησλ εθηξεθόκελσλ πιεζπζκώλ κε ηνλ άγξην πιεζπζκό (P<0.001) όπσο επίζεο θαη πνιιώλ εθηξεθόκελσλ πιεζπζκώλ κεηαμύ ηνπο (P<0.05). Τπήξραλ όκσο δεύγε πιεζπζκώλ από θνληηλέο, γεσγξαθηθά, πεξηνρέο εθηξνθώλ πνπ δελ είραλ ζηαηηζηηθά ζεκαληηθή δηαθνξά κεηαμύ ηνπο (Loukovitis et al. 2008). Σσγθρηηηθή Γελωκηθή: QTL πνπ επεξεάδνπλ ηελ αλάπηπμε ζην Δπξσπατθό θαη Αζηαηηθό ιαπξάθη έρνπλ αληρλεπζεί έρνπλ ραξηνγξαθεζεί ζην ρξσκόζσκα 5 θαη 2 ηνπ stickleback, ηα νπνία αληηζηνηρνύλ ζηελ ξαδην-πβξηδηθή νκάδα 11 θαη 18 (ΡΤΟ-18). Ζ

the genetic differentiation between different farmed stock of seabream and also the differentiation between farmed stock and wild populations. Keywords: Genetic maps, seabream, seabass.

3 333 αλάιπζε ζπγθξηηηθήο γελσκηθήο κεηαμύ ξαδην-πβξηδηθνύ ράξηε θαη γελεηηθνύ ράξηε ζηελ ηζηπνύξα έδεημε όηη ε ΡΤΟ-18 αληηζηνηρεί ζηελ γελεηηθή νκάδα ζύλδεζεο 21 (LG21) (ρ. 2). Αλίτλεσζε γοληδηαθώλ ηόπωλ ποσ επερεάδοσλ παραγωγηθές ηδηόηεηες (QTL): Ζ ζάξσζε ηνπ LG21 αλέδεημε ζύλδεζε γελεηηθώλ δεηθηώλ ηνπ LG21 κε ην βάξνο θαη ηνλ θαζνξηζκό ηνπ θύινπ ζηελ ηζηπνύξα (ρ. 2). σήκα 1. Γεύηεξεο γελεάο γελεηηθόο ράξηεο ζύλδεζεο ηεο ηζηπνύξαο απνηεινύκελνο από 27 νκάδεο ζύλδεζεο κε 332 κνξηαθνύο γελεηηθνύο δείθηεο. 4. ςδήηεζε Ζ δεκηνπξγία γελεηηθώλ ραξηώλ (ρ. 2) καο έδσζε ηε δπλαηόηεηα αλίρλεπζεο πεξηνρώλ ελόο γελώκαηνο πνπ επεξεάδνπλ ηελ παξαγσγή ή ηελ πνηόηεηα ηνπ παξαγόκελνπ πξντόληνο ή ηελ αλζεθηηθόηεηα ζε κηα αζζέλεηα. Ζ αλίρλεπζε Γνληδηαθώλ Σόπσλ Πνζνηηθώλ Ηδηνηήησλ (QTL) δίλνπλ ηε δπλαηόηεηα δεκηνπξγίαο πην ξεαιηζηηθώλ πξνηύπσλ γηα ηελ θιεξνλόκεζε ησλ παξαγσγηθώλ ηδηνηήησλ αιιά θαη γηα ηελ δεκηνπξγία κεζόδσλ γελεηηθήο αμηνιόγεζεο πνπ καο παξέρνπλ πνιύ κεγαιύηεξε αθξίβεηα ζηελ εθηίκεζε ησλ θιεξνδνηηθώλ ηηκώλ αιιά θαη κείσζε ηνπ κεζνδηαζηήκαηνο γελεώλ. Απηό έρεη σο απνηέιεζκα ηελ αύμεζε ηελ γελεηηθήο πξνόδνπ ησλ ηδηνηήησλ ελόο πξνγξάκκαηνο γελεηηθήο βειηίσζεο. Δπίζεο, νη κνξηαθέο απηέο ηερλνινγίεο καο έδσζαλ ηελ δπλαηόηεηα λα αληρλεύνπκε κε κεγάιε αθξίβεηα ηελ δηαθνξεηηθόηεηα κεηαμύ νκάδσλ αηόκσλ ηνπ ηδίνπ είδνπο πνπ πξνέξρνληαη από δηαθνξεηηθνύο γελλήηνξεο ή αθόκα θαη από δηαθνξεηηθέο γεσγξαθηθέο πεξηνρέο (ρ. 2). Οη εθαξκνγέο ελόο ηέηνηνπ δηαρσξηζκνύ ζα κπνξνύζαλ λα ππνβνεζήζνπλ ηελ ηρλειαζηκόηεηα ησλ παξαγνκέλσλ πξντόλησλ (π.ρ. έιεγρν ηεο πξνέιεπζεο ελόο ςαξηνύ). Ζ ύπαξμε νκνινγίαο κεηαμύ ησλ γελσκάησλ ησλ εηδώλ δεκηνπξγεί δπλαηόηεηεο κεηαθνξάο πιεξνθνξηώλ ζε κνξηαθό επίπεδν κεηαμύ γελσκάησλ δηαθνξεηηθώλ εηδώλ. Μεξηθά γελώκαηα, ιόγσ ηεο ζεκαληηθόηεηαο ηνπο (π.ρ. γέλσκα ηνπ αλζξώπνπ) αιιά θαη ηεο ρξήζεο ηνπο σο δσηθά πξόηππα (π.ρ. γέλσκα ηνπ πνληηθηνύ

σήκα 1. Γεύηεξεο γελεάο γελεηηθόο ράξηεο ζύλδεζεο ηεο ηζηπνύξαο απνηεινύκελνο από 27 νκάδεο ζύλδεζεο κε 332 κνξηαθνύο γελεηηθνύο δείθηεο. 4. ςδήηεζε Ζ δεκηνπξγία γελεηηθώλ ραξηώλ (ρ.

4 334 θιπ.), δηαζέηνπλ πεξηζζόηεξεο κνξηαθέο γελεηηθέο πιεξνθνξίεο θαη έρνπλ πξνζδηνξηζζεί ζε απηά αξθεηά ιεηηνπξγηθά γνλίδηα. Οη ηερλνινγίεο ξαδην-πβξηδηζκνύ καο έδσζαλ ηελ δπλαηόηεηα λα αλαγλσξίζνπκε ηηο ζέζεηο, ζηνλ γελεηηθό ράξηε ζύλδεζεο ελόο είδνπο, γνληδίσλ ηα νπνία έρνπλ αληρλεπζεί ζε άιια είδε κέζσ ηεο ζπγθξηηηθήο γελσκηθήο. Απηό καο δίλεη ηελ δπλαηόηεηα λα αληρλεύζνπκε ηπρόλ ππάξρνπζεο ζπλδέζεηο ησλ γνληδίσλ απηώλ κε παξαγσγηθέο θαη άιιεο ηδηόηεηεο (candidate gene studies). σήκα 2. ηνρεπκέλε ζάξσζε ηεο γελεηηθήο νκάδαο ζύλδεζεο 21 ηεο ηζηπνύξαο γηα αλίρλεπζε QTL γηα ην θαζνξηζκό ηνπ βάξνπο (κε καύξν ρξώκα) θαη ηνπ θύινπ (κε γθξη ρξώκα) ζηελ ηζηπνύξα ύζηεξα από αλάιπζε ζπγθξηηηθήο γελσκηθήο ηεο ξαδην-πβξηδηθήο νκάδαο ζύλδεζεο 18 κε απηή ηνπ Stickleback (Loukovitis et al. 2011).

γελσκηθήο. Απηό καο δίλεη ηελ δπλαηόηεηα λα αληρλεύζνπκε ηπρόλ ππάξρνπζεο ζπλδέζεηο ησλ γνληδίσλ απηώλ κε παξαγσγηθέο θαη άιιεο ηδηόηεηεο (candidate gene studies). σήκα 2.

5 335 Εςσαπηζηίερ Οη ζπγγξαθείο ζα ήζειαλ λα επραξηζηήζνπλ ηελ Δπξσπατθή Έλσζε γηα ηελ ρξεκαηνδόηεζε από ην 5 ν θαη 6 ν πιαίζην γηα ηελ Έξεπλα θαη ηελ Σερλνινγία, ηελ Δ.Δ. ηνπ Α.Σ.Δ.Η.Θ. θαη ην ΔΛ.ΚΔ.Θ.Δ. Βηβιηογπαθία Loukovitis D., Sarropoulou E., Tsigenopoulos C. S., Batargias C., Magoulas A., Apostolidis A. P., Chatziplis, D., Kotoulas G. (2011) Quantitative Trait Loci Involved in Sex Determination and Body Growth in the Gilthead Sea Bream (Sparus aurata L.) through Targeted Genome Scan. PLoS ONE ( Volume 6, Issue 1: e16599 Loukovitis D., Sarropoulou E., Vogiatzi E., Panopoulos S., Tsigenopoulos C. S., Kotoulas G., Magoulas A., Georgoudis A., Chatziplis, D. (2011) Genetic variation in farmed and wild populations of the gilthead sea bream (Sparus aurata) using microsatellite DNA markers. Aquaculture Research, doi: /j x, 1-8. Sarropoulou E., Franch R., Louro B., Power D. M., Bargelloni L., Magoulas A., Senger F., Tsalavouta M., Patarnello T., Galibert F., Kotoulas G., Geisler G. (2007) A gene-based radiation hybrid map of the gilthead sea bream Sparus aurata refines and exploits conserved synteny with Tetraodon nigroviridis. BMC Genomics, 8: 44.

(2011) Quantitative Trait Loci Involved in Sex Determination and Body Growth in the Gilthead Sea Bream (Sparus aurata L.) through Targeted Genome Scan. PLoS ONE (www.plosone.

Σχετικά έγγραφα

Κευάλαιο 8 Μονοπωλιακή Συμπεριφορά- Πολλαπλή Τιμολόγηση

Κευάλαιο 8 Μονοπωλιακή Συμπεριφορά- Πολλαπλή Τιμολόγηση Πώς πρέπει να τιμολογεί ένα μονοπώλιο; Μέρξη ζηηγκήο ην κνλνπώιην έρεη ζεσξεζεί ζαλ κηα επηρείξεζε ε νπνία πσιεί ην πξντόλ ηεο ζε θάζε πειάηε ζηελ