El papel de la diversidad de las poblaciones acuícolas para el mejoramiento genético integral

Por: Dr. Manuel Parra Bracamonte y Dra. Ana María Sifuentes Rincón

Lab. Biotecnología Animal - CBG - IPN

Para el mejoramiento genético de poblaciones acuícolas de cualquier región, cuenca, estado ó país es necesario generar información sobre la distribución, biología y características de las poblaciones naturales, que potencial o eventualmente pueden utilizarse para la explotación comercial.

Se ha sugerido que la implementación de programas de mejoramiento genético aplicados al desarrollo de líneas acuícolas como, por ejemplo, de bagre de canal (Ictalurus punctatus, Rafinesque) destinado a producción comercial debe considerar, al menos, diez pasos que se muestran en el Cuadro 1 (Schultz, 1986 citado por Wolters y Tierschs, 2004).

Estos pasos son generales e involucran diferentes aspectos de la planeación y aplicación. El primer elemento es la caracterización de la industria para lograr el entendimiento de los sistemas de producción, procesamiento y mercado. Dentro de este primer paso existe un aspecto sobre el cual descansa la mayor o menor ganancia futura de las poblaciones seleccionadas para la explotación, esta es la variabilidad fenotípica. El presente manuscrito pretende describir de manera general algunos aspectos sobre la naturaleza de esta variabilidad o variación y ejemplificar, cómo ésta ha sido aprovechada en el mejoramiento y generación de nuevas líneas productivas, eficientes y/o resistentes.

Para describir la variabilidad primero necesitamos conceptualizar el interés por una o varias características productivas. Para las especies acuícolas como el Bagre de Canal por ejemplo, la ganancia de peso, la tasa de crecimiento, la conversión alimenticia y la resistencia a enfermedades son algunas de las características apreciadas comercialmente. En este sentido, consideremos una población de alguna cuenca productora a la cual se le monitorea individualmente la ganancia de peso. De este monitoreo podrá encontrarse una distribución de individuos con menores ganancias de peso y otros con mayores ganancias de peso, esto es lo que se conoce como variabilidad o variación fenotípica para este parámetro, que es propiedad de esta población particular y existe un rango de valores en cuya distribución el mayor agrupamiento de individuos se encuentra cerca del promedio de la característica.

La variabilidad fenotípica es el resultado de dos componentes específicos, la variabilidad ambiental y la genética. Durante el monitoreo de la característica en la población antes mencionada existirán diferencias no sólo debido al efecto individual si no también a la heterogeneidad de sexos y edades y a la forma a la cual responden a la alimentación. Así mismo, podemos afirmar que individuos que comparten la misma familia tienen la oportunidad de desempeñarse de manera similar debido a que su constitución genética es en mayor o menor grado compartida.

Por lo tanto, en una población la variabilidad fenotípica puede ser cambiada manipulando el ambiente o la genética de los individuos.

Ambientalmente, la variabilidad fenotípica puede ser dirigida al extremo positivo (sí esa es la intención -hay que considerar que para algunas características como la mortalidad, los registros negativos son más convenientes-) de la característica aumentando la calidad y cantidad de alimentos; segregando la generación de machos que expresan mayor crecimiento que las hembras; mejorando la calidad del agua y asegurando un buen manejo sanitario; pero, siempre a expensas del aumento de los costos de producción.
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Cuadro 1. Pasos a considerar en la planeación de un programa de mejoramiento genético que conduzca al desarrollo de nuevas líneas de animales acuícolas para producción comercial (Información adaptada de Schultz, 1986 citado por Wolters y Tierschs, 2004.

Pasos del programa yDescripción


1. Caracterización de la industria. Entendimiento de la variabilidad fenotípica en el sistema de producción, problemas específicos a resolver, interés de los consumidores.

2. Establecimiento de objetivos. Determinar las características específicas a mejorar, desarrollar metas realistas de acuerdo al tiempo y otras limitantes.

3. Medición de objetivos. Requiere de la medición adecuada de los fenotipos, considerando características correlacionadas, subdivisión de características complejas.

4. Progenitores iniciales. El éxito y progreso del programa puede depender de la selección de los progenitores iniciales.

5. Estimación de parámetros. Desarrollo un entendimiento completo sobre parámetros en publicaciones o no publicados incluso de otra fuente de información.

6. Sistemas de apareamiento. La elección del sistema de apareamiento puede ser simple o complejo y debería incorporar todas las herramientas posibles (p.e. genómicas).

7. Criterios de selección. Evaluar tantas características como sea posible, evitar características sin valor económico: la investigación no es el objetivo, el objetivo es obtener animales mejorados.

8. Estudios secundarios. El registro de mayor información facilita evaluar características correlacionadas y fuentes de variación ambientales.

9. Monitoreo de procedimientos. Usar controles para evaluar ganancias en desempeño (o pérdidas) y la ganancia genética en cada generación.

10. Reconsideración periódica. Un programa de reproducción exitoso, continuamente evalúa los métodos y progreso del programa.
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Por otra parte, identificando la variabilidad genética, la distribución indicará que existen individuos que por su constitución genética tienen el potencial de ser eficientes, saludables, productivos, o de mayor peso independientemente de ser del mismo sexo e incluso contemporáneos con otros miembros de la población.

Teniendo en cuenta estos dos componentes, podemos concluyentemente asumir que si un extremo del conjunto de individuos es superior fenotípicamente dependiendo de la característica, en teoría poseerá el potencial de desempeñarse positivamente según sea el caso, pero esto solo es posible al diferenciar la naturaleza de las características productivas y económicamente importantes y el por qué algunas son muy difíciles de mejorar y en otras el progreso puede alcanzarse con relativa facilidad.
Se sabe que las características de crecimiento, como las ganancias y pesos en función del tiempo son resultado de la interacción de gran número de genes por lo que se conocen como cuantitativas y poligénicas. Por otra parte, se ha reportado que la mortalidad y predisposición a ciertas patologías son resultado de variantes que se hallan en uno o pocos genes, por lo cual son denominadas monogénicas. Independientemente de su naturaleza las características productivas o económicamente importantes dependen del efecto que los genes ejerzan sobre ellas, y por lo tanto si este efecto es grande, como para crecimiento, el cambio mediante la selección basada en la variabilidad fenotípica será directamente proporcional. A esto se le llama heredabilidad o índice de herencia que es la proporción de variabilidad que ejercen los genes sobre la característica en cuestión en una población en particular. Este parámetro se cuantifica de 0 a 1 y mientras más cercano se encuentre a la unidad, mayor es el efecto de los genes y mayor el potencial de cambio favorable. Por ejemplo, el potencial genético del bagre de canal (I. punctatus), ha sido reportado con índices de herencia para la longitud y peso a los cinco meses de 0.12 y 0.61, respectivamente; y para la longitud y peso a los 15 meses de 0.67 y 0.75, respectivamente (Reagan et al., 1976), que indican que existe una gran proporción de varianza genética aditiva en las poblaciones de bagre de canal, para estas características de importancia económica.

Variabilidad poblacional y mejora genética del Bagre de canal

Como se mencionó anteriormente, las bases del mejoramiento residen en la caracterización e identificación de la variabilidad en las poblaciones y de la decisión de mantener mediante la selección la proporción de individuos de la población que nos garantice el mejor desempeño en cuanto a la o las características de interés económico que se esperan mejorar. De la misma forma, debido a la naturaleza mono o poligénica de las principales características de interés económico, la identificación y selección con base en una sola característica puede representar el aislamiento de un conjunto pequeño de genes debido al uso de pocos reproductores lo que en efecto origina la consanguinidad y, por lo tanto depresión en el desempeño al aumentar la probabilidad de expresión de genes nocivos que predisponen la aparición de ciertas enfermedades.

Cuando esta problemática se presenta en las granjas las poblaciones naturales o silvestres son una alternativa ya que los movimientos génicos normalmente convergen en un equilibrio que contrasta ampliamente con la de las granjas comerciales, y pueden permitir la renovación de la variabilidad genética.

En Estados Unidos, la caracterización, mejora y liberación de cepas ó líneas de bagre de canal ha seguido un estricto empleo de las bases genéticas que ofrece la variabilidad de poblaciones silvestres originales. Por ejemplo, se han descrito numerosas cepas, originales de cuencas primordialmente de grandes ríos como el Mississippi y sus afluentes que abarcan desde Minnesota hasta Luisiana (Valle aluvial del Delta del Mississippi) y de las cuencas de las praderas de Alabama. Actualmente, debido a introducciones o naturalizaciones esta especie se encuentra en 48 de sus estados (Hargreaves y Tucker, 2004).

Considerando lo anterior el diseño de un programa de mejoramiento genético dirigido por el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) que incluyó en un principió la caracterización de todas las cepas naturales de las cuales mediante selección masal y familiar y desarrollando metodologías de medición de nueve características económicamente importantes, lograron crear líneas mejoradas como la cepa NWAC103 (Wolters y Tiersch, 2004), esta cepa fue resultado de mejoramiento intraespecífico, que antecedió a la generación posterior de cruzas híbridas entre especies. De manera general ellos han obtenido la Cepa 103, para mejorar el crecimiento, producción de filetes, que posteriormente condujo a la cepa 303 para resistencia a Septicemia Entérica del Bagre (ESC, por sus siglas en inglés) (Peterson, et al., 2008). Adicionalmente, se ha encontrado que cepas como la Río Rojo (llamada USDA 102 después de la selección) exhibe alta resistencia a retos de infección por Edwarsiela ictaluri causante de la ESC.

Es necesario recalcar que el logro de las líneas o cepas mejoradas no reemplaza poblaciones naturales, y existe una clara restricción de liberaciones oficiales que regulan este aspecto. El motivo principal del que se corre el riesgo es la pérdida de diversidad o variabilidad genética. Por tal motivo, es importante preservar el acervo genético de poblaciones originales.

Actualmente, las metodologías moleculares han facilitado las caracterizaciones de poblaciones naturales utilizando diferentes marcadores genéticos para tal fin. En nuestro país como ejemplo, el estudio realizado por Perales (2003), reveló que entre diferentes puntos de muestreo de poblaciones comerciales de bagre de canal del estado de Tamaulipas no existía diferenciación genética pero que hacía pensar que, como población general estudiada de bagre de canal presentaba una amplia variabilidad genética.

Sin embargo, es necesario monitorear continuamente el parámetro de diversidad, por lo que reevaluar las poblaciones actuales es importante, más aún si el estudio se completa con la medición de este parámetro en poblaciones que incluyan progenitores de granjas reproductoras y su comparación con cepas silvestres y/o extranjeras.

Si bien se considera que Tamaulipas, es el principal participante en la producción nacional de bagre de canal, es necesario considerar que existe el compromiso de mantener e incrementar esta contribución de tal manera que sea sustentable y que evite el riesgo de retrocesos productivos innecesarios.


Bibliografía consultada

Cerda A. 2008. Los exitosos productores de bagre tamaulipeco. Revista Contenido. No. 547, Diciembre. 68-72.
Hargreaves J.A. and C.S. Tucker. 2004. Indsutry development. In. Craig S. Tucker and John A. Hargreaves (Eds.): Biology and Culture of Channel Catfish. Elsevier. P. 1-14.
Paterson B.C., Bilodeau L. and B.G. Bosworth. 2008. Evaluation of groeth and disease of USDA103, USDA303, USDA 102 and USDA102 x USDA103 strains of channel catfish, Ictalurus punctatus. Journal of the World Aquaculture Society 39(1):113-119.
Perales F.L.E. 2003. Caracterización molecular del Bagre de Canal (Ictalurus punctatus) de granjas de cultivo del estado de Tamaulipas. Tesis de maestría. Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional. Reynosa, Tamaulipas, México. 67p.
Reagan R.E., Pardue G.B., Eisen E.J. 1976. Predicting selection response for growth of channel catfish. Journal of Heredity;67(1):49-53.
Wolters W.R. and T. Tiersch. 2004. Genetics and breeding. In. Craig S. Tucker and John A. Hargreaves (Eds.): Biology and Culture of Channel Catfish. Elsevier. P. 95-128.



Articulo presentado en el Simposio BAGRETAM organizado por el Comité Sistema Producto Bagre Tamaulipas A.C. Cd. Victoria, Tamps. a 22 de enero de 2009.