Личинка триплоїда форелі

Триплоїдність в аквакультурі

ДНК — молекулярна основа спадковості майже для всього життя на землі — найбільш часто організована в лінійні структури всередині клітинного ядра, які називаються хромосомами. Кожен окремий вид тварин або рослин має характерне, постійне число хромосом. Плоїдність означає ступінь кратності цього основного числа хромосом.

У той час як більшість організмів є диплоїдними (володіючи двома повними наборами хромосом, або 2n), іноді, звичайно у рослин зустрічаються поліплоїди, що мають більше двох повних наборів. Фактично, триплоїд ( організми, які мають три хромосомних набору, 3n ) є цілком звичайними у рослин в традиційному сільському господарстві. Більшість бананів, які продаються на ринку, є триплоїдами, також як і багато декоративних рослин та дерев. Можливо, найбільш звичний приклад триплоїдної рослини в сьогоднішньому сільськогосподарському виробництві це «безкісткові» кавуни. Триплоїдні тварини набагато рідше, ніж триплоїдні рослини, використовуються у виробництві, головним чином, це риби і двостулкові молюски.

Головною перевагою триплоїдів в будь-якій формі сільського господарства є те, що вони, як правило, стерильні. Як згадано вище, більшість рослин і тварин є диплоїдами, кожна клітина тіла яких містить два повних набору хромосом. Нормальний процес клітинного ділення, пов’язаний з ростом, іменований мітозом, забезпечує точне отримання кожною новою дочірньої кліткою повного диплоїдного набору хромосом. Однак при статевому дозріванні в клітках відбувається альтернативний процес клітинного ділення, в результаті якого, утворюються статеві клітини — гамети, або яйцеклітини і сперматозоїди. Цей процес (що називається мейозом) включає два окремих етапи, які називаються, відповідно, мейоз I та мейоз II. Багатоступенева природа процесу гарантує, що кожна яйцеклітина або сперматозоїд містить тільки один повний набір хромосом (гаплоїдний набір). Наслідком цього редукційного поділу є те, що при зливанні цих клітин в процесі зачаття, утворений ембріон має відновлений диплоїдний набір хромосом.

Природа стерильності у триплоїдів очевидна. Під час першого етапу мейозу схожі хромосоми (названі «гомологічними» хромосомами) в клітці перед поділом об’єднуються в пари. У триплоїдній клітці цей основний етап мейотичного процесу працює не точно, тому що гомологічні хромосоми не можуть об’єднатися в пари і розділитися порівну. Такий збій мейотичного поділу і пояснює стерильність триплоїдів у «безкісточкового» кавунів або устриць з щільним м’ясом під час нормального репродуктивного періоду.

Виробництво і використання триплоїдів

Більшість тріплоїдних рослин, вироблених в сільському господарстві, є результатом схрещування між тетраплоїдними (4n) та диплоїдними батьками, при рекомбінації 2n- і n- гамет утворюється триплоїдний організм. Оскільки, у тварин в загальному тетраплоїдність неможлива, то необхідні інші методи отримання триплоїдів.

Ключ до розгадки життєздатності триплоїдів у риб було отримано в ході наукових досліджень причин появи в природних популяціях особин, у яких були відсутні вторинні статеві ознаки. Цитогенетичне вивчення цих тварин виявило їх триплоїдність, що підтвердило можливість існування життєздатних триплоїдів в природі та доступність механізму їх отримання. В ході попередніх досліджень на амфібіях було виявлено, що різна обробка яйцеклітини відразу після запліднення призводить до утворення триплоїдного ембріона. Одни словом, це відбувається завдяки тому, що в більшості випадків при заплідненні ікри риб не відбувається завершення другої стадії мейозу. При нормальному ході запліднення яйцеклітина закінчує процес мейозу відразу після запліднення і зайвий хромосомний набір (у вигляді так званого вторинного полярного тільця) видаляється з яйцеклітини. При використанні холодового або теплового шоку, високого тиску, або певних видів хімічної обробки цей другий розподіл в процесі мейозу не відбувається, і додатковий набір материнських хромосом зберігається. Отримані в результаті ембріони мають один батьківський і два материнських набору хромосом і, отже, є триплоїдами.

На триплоїдність покладали великі надії, особливо на такі цінні види риб як форель та лосось. Очікувалося, що ці стерильні тварини могли б мати більш високий темп зростання і уникнути проблем, які зазвичай супроводжують статеве дозрівання, таких як погіршення якості м’яса і зменшення виходу продукції. Однак на практиці виявилося, що триплоїдні самці у лосося зазнають значного вторинного статевого розвитку (можливо через великої кількості нормального клітинного ділення в процесі формування насінників, що передує мейозу). Крім того, багато промислових методів отримання триплоїдів, мають високий рівень мінливості по одержуваних результатах (частка реально отриманих триплоїдів).

Проте, триплоїдність риб може застосовуватися в безлічі ситуацій . Так, наприклад, триплоїдних риб рекомендується використовувати для ситуацій, коли небажані міжпородні схрещування або репродуктивна конкуренція у випадковій втечі інтродукованої риби в природні водойми (з рибами з природної популяції). Також виявлено, що індукування тріплоідізаціі у міжвидових гібридів риб, які зазвичай не дають життєздатного потомства, стабілізує схрещування і підвищує відсоток запліднення. Такі гібриди використовуються для вивчення багатьох фізіологічних особливостей риб, в тому числі стійкості до захворювань і адаптації до солоної води.

Унікальна можливість

Для оцінки потенційних переваг, які можна отримати від промислового використання триплоїдів райдужної форелі, стальноголового і атлантичного лосося, компанія «Troutlodge» (США) однією з перших в даній галузі почала всебічні, масштабні експерименти щодо вдосконалення процесу тріплоїдізації. Ранні роботи, спрямовані на зменшення розкиду в результативності тріплоідізаціі, досягли стану, в якому зараз досягаються стабільні результати. Результативність, підтверджена потоковою цитометрією (процес, який оцінює відносна кількість ДНК в клітині; триплоїди мають в 1,5 рази більшу кількість ДНК в клітині в порівнянні з диплоїдами), становить понад 95%, з більшістю проб, які демонструють 100% частку індукції. Процес тріплоїдізації зараз дає настільки стабільні результати, що періодичний відбір проб на кількість триплоїдів застосовується тільки як метод контролю або виконується по спеціальному запиту.

Суперінтенсивна сучасна форельна ферма

Суперінтенсивна сучасна форельна ферма

У зв’язку з тим, що самці триплоїдів не користуються великим попитом в аквакультурі, експерти рекомендують комбінування триплоїдного і одностатевого (тільки самки) виробництва. Триплоїдні самки не дають ікри і, в загальному, перевершують диплоїдну рибу, якщо вирощування проводиться до великої ваги, або відбувається в нерестовий сезон. Риби триплоїдної одностатевої (тільки самки) лінії мають більш високий темп зростання і дозволяють отримати стабільну продукцію в багатьох подібних ситуаціях. Більш низька стійкість триплоїда до стрес-факторів, виявлена ​​в виробничих умовах, є високо мінливою і часто не проявляється при правильному управлінні процесами вирощування.

Спеціалісти рекомендують використовувати стерильних лососевих риб в ситуаціях, коли вирощування відбувається в терміни, котрі захоплюють нерестовий сезон для запобігання розмноження у випадку втечі риб, або при виробництві риби промислового розміру 4-5 кг. Для водойм з платної риболовлею можна використовувати як триплоїдного, так і одностатевих (тільки самки) риб. Поєднання цієї технології і генетичних удосконалень, властивих триплоїдам, робить цю комбінацію по-справжньому унікальною.

Переклад підготовлений на основі статті » Triploids in Aquaculture — Genetics » з сайту компанії Troutlodge.




There are no comments

Add yours