Universidad Autónoma de Baja California Facultad de Ciencias Marinas Licenciatura en Biotecnología Acuícola Lecturas complementarias PDFs del curso en: http://oceanologia.ens.uabc.mx/~igiffard/Cursos/GA/GA.htm Revisión sitios: http://www.johnkyrk.com/index.esp.html http://www.genomenewsnetwork.net/resources/timeline http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/index.html http://www.enaca.org/modules/news/index.php?storytopic=18&start=75 http://www.fao.org/docrep/field/009/v8720e/V8720E00.htm#TOC Genética Acuícola - Cada alumno expondrá un tema asignado por el profesor. –Trabajo final. (www.fis.com) Dra. Ivone Giffard Mena Clase teórica Dr. Javier Pérez Robles Laboratorio lun/vie MC. David Martínez Corona Laboratorio mie [email protected] [email protected] [email protected] 2014-2 Bibliografía de Consulta Laboratorio Laboratorio G G Alberts Beaumont Bert Dunham Labortorio Días no laborales UABC que coinciden con la clase: Puente 15 de septiembre 17 de noviembre Fin de cursos: 5 de diciembre. Gjedrem Griffiths Lutz Lewin Evaluación: TEORIA 55% 3 exámenes teóricos parciales 40%. Tareas y exposiciones 10%. Asistencia, puntualidad y participación 5%. Se tomará lista. Faltas 3 a final, 6 a extraordinario. Pierce Hartwell Griffiths Rodden Hedrick Thieman y Palladino LABORATORIO 45% Reportes de Prácticas de Laboratorio 25%. Bata obligatoria! Trabajo final 15%. Participación en laboratorio 3%, Bitácora 2%. Faltas 80% a final (3), 60% (6) a extraordinario. Manual del curso Claverie Mount + Lista del Temario 1 Temario UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO. Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos con ética y responsabilidad. 1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos. 1.1 Cronología de descubrimientos en el campo de la genética. 1.2 Progreso acuícola. 1.3 Perspectivas biotecnológicas en la acuacultura. UNIDAD 4. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN Competencia: Señalar los principios y mecanismos que permiten la expresión selectiva de genes, mediante la comparación del procesado de la información genética en diferentes tipos de células (eucariotas y procariotas), para poder controlar los niveles de expresión, con ética y proposición. 4. Regulación de la expresión genética 4.1 Control trasncripcional: Operon. 4.2 Proteínas reguladoras: Riboswitch. 4.3 Control post-transcripcional: ARN de interferencia. 4.4 Epigenetica Fotografía de Rosalind Franklin durante un paseo en Francia en 1950 o 1951. UNIDAD 5. GENÉTICA MENDELIANA. UNIDAD 2. MATERIAL GENETICO. Competencia: Detallar las formas de organización y diferenciación celular a nivel molecular, mediante la descripción de las estructuras del ADN, del ARN y de las proteínas para establecer la función de los ácidos nucleicos con disciplina y voluntad. 2. La naturaleza del material genético y el código genético. 2.1 Organización celular. 2.2 División celular. 2.3 Diferenciación celular. 2.4 Acido deoxiribonucleico: ADN 2.5 Acido ribonucleico: ARN 2.6 El código genético. 2.7 Estructura proteica. Competencia: Precisar cómo se heredan las características biológicas, mediante deducción mendeliana, para poder obtener rasgos deseados en las líneas seleccionadas con rigor, disciplina y organización. 5. Genética mendeliana. 5.1 Dominancia y recesividad. 5.2 Segregación. 5.3 Cromosomas, genes y alelos. 5.4 Genotipo y fenotipo. 5.5 Bases cromosómicas de la herencia y heredabilidad. UNIDAD 6. GENÉTICA POBLACIONAL UNIDAD 3. REPLICACIÓN, TRASCRIPCIÓN, Y TRADUCCIÓN. Competencia. Entender cómo una célula duplica y repara su material genético a partir del ADN, mediante la lectura y decodificación de código genético, para comprender como la célula utiliza la información contenida en su genoma, con emoción y una actitud positiva. 3. Replicación, trascripción, y traducción del material genético. 3.1 Replicación y reparación del ADN. 3.2 Mecanismos de trascripción. 3.3 Síntesis de proteínas. Competencia: Constatar las leyes que gobiernan la transmisión de la información genética hereditaria de una generación a la siguiente en una población, mediante la comprensión de las técnicas base de Biología Molecular, para poder evaluar los cambios de variabilidad genética con certeza y precisión. 6. Genética poblacional. 6.1 Genética de poblaciones. 6.2 Técnicas para medir la variación genética (RFLP, VNTR, RAPD, AFLP, Clonación, Secuenciación, SNP, QTL). 6.3 Polimorfismo y heterocigosidad. Espinoso oceánico Espinoso de lagos y ríos (Cell, 14/12/07) 2 UNIDAD 7. CAMBIO EVOLUTIVO. UNIDAD 10. MODELOS NUMERICOS. Competencia: Especificar cómo ha ocurrido la evolución, mediante el entendimiento de los procesos de mutación, deriva génica, selección natural y migración, para descifrar las formas de recombinación del material genético y poder obtener organismos transgénicos con ética, sabiduría e integridad. Competencia: Aplicar métodos matemáticos, mediante el uso de programas computacionales específicos, para estimar componentes de similitud o varianza genética entre individuos de una población con compromiso y cooperación. 10. Métodos para estimar parámetros fenotípicos y genéticos de la descendencia 10.1 Genética cuantitativa. 10.2 Diversidad genética. 10.3 Programas de análisis de datos genéticos. 7. Procesos del cambio evolutivo 7.1 Teorías evolutivas de las poblaciones: Selección natural y deriva génica. 7.2 Evolución del material genético y Organismos Genéticamente Modificados. (Glofish, pez brillante) (Free download) Neanderthal UNIDAD 11. PROGRAMA DE SELECCIÓN. UNIDAD 8. VARIABILIDAD GENÉTICA EN POBLACIONES NATURALES. Competencia: Explicar los efectos de la localización geográfica, de las condiciones medioambientales y de las fuerzas selectivas sobre la variación genética y la estructura de una población, mediante el análisis de los resultados del confinamiento de las especies domesticadas sobre poblaciones silvestres, para valorar el impacto potencial de un programa de selección genética con seriedad y respeto. 8. Variabilidad genética en poblaciones naturales. 8.1 Consanguinidad. 8.2 Coadaptación, especiación y filogenia. 8.3 Variabilidad y estructura genética en las poblaciones naturales. Competencia: Establecer procedimientos para obtener rasgos deseables en una población (heredados de una generación a la siguiente), mediante la predicción numérica de la eficacia de los métodos elegidos con base en base en la respuesta genética esperada para un determinado set de parámetros. Esto con la finalidad de diseñar programas que salvaguarden los recursos genéticos en producción con optimismo, valoración y seguridad. 11. Aplicabilidad de la genética en la granja acuícola. 11.1 Estrategias de crianza. 11.2 Métodos de selección. 11.3 Diseño de programas de crianza. 11.4 Evaluación del cambio genético. (Nidos de cría de tilapia) Prácticas de laboratorio. UNIDAD 9. CARACTERES CUANTITATIVOS. Práctica o prácticas programadas Competencia: Referir los factores clave que determinan el desarrollo de los organismos y que son deseables en un programa de selección, mediante observaciones en campo, para dar propuestas de manejo con convicción y confianza. 9. Caracteres cuantitativos en organismos acuáticos 9.1 Tasa de crecimiento. 9.2 Eficiencia de conversión alimenticia. 9.3 Sobrevivencia. 9.4 Reproductivos. 9.5 Resistencia a enfermedades. Personal docente y técnico, laboratorios y cursos vinculados con el Área de Genética en la UABC Panorama general de la vinculación Academia-Sector Productivo Reglamentos de Seguridad de los Laboratorios Cariotipado y esterilización Ámbito de desarrollo Duración* Recorrido por el Campus 3 horas Salida de Campo El semestre Laboratorio 1 hora Taller de Computación 4 horas Laboratorio 8 horas Laboratorio 8 horas Laboratorio 8 horas Taller 4 horas Extracción de ADN Extracción de ARN PCR de punto final Variantes del PCR Extracción de Proteínas Análisis de secuencias de ADN Laboratorio 8 horas Taller de Computación 4 horas Diseño de cebadores Taller de Computación 4 horas Análisis de datos genéticos Taller de Computación 4 horas (FAO FISHERIES TECHNICAL PAPER 352) 3 Historia de la Ciencia Democracia Griega S. VI AC PTOLOMEO (170-100) ARISTARCO (310-230) (Óleo de Domenico Fetti) Observadores de la naturaleza, filósofos, matemáticos, médicos, enciclopedistas Preguntas? Historia de las ciencias UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO. Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos con ética y responsabilidad. 1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos. 1.1 Cronología de descubrimientos en el campo de la genética. Copérnico La tierra es redonda, y gira alrededor del sol “Revolucion de las obras celestes” Explosión supernova Kepler Galileo Modelo heliocéntrico “Misterios cosmograficos” Trayectorias elípticas y magnetismo “El mensagero celeste” Luna, estrellas, Venus La Ciencia no tiene dogmas → Revoluciones científicas Modelos mentales 1- La tierra es redonda y gira alrededor del sol. S. XVI (Galileo). 2- Leyes de la gravitación S. XVII (Newton). 3-Revolución Darwiniana 1859 (Darwin). 4- Teoría celular. 1861 (Pasteur). 5- Tabla periódica de los elementos.1869 (Mendeleiv). 6- Leyes de la herencia. S. XIX (Mendel). 7- Teoría de la relatividad. S. XX (Einsten). 8- Modelo atómico. S.XX (Einsten). 9- Bing-Bang. S.XX (Hubble). 10- Estructura del ADN. 1953 (Crick, Watson, Wilkins y Franklin). 4 Biología Molecular: •Disciplina científica que surge como lazo entre la genética, la bioquímica y la física. •El estudio de la estructura, función y composición de las moléculas biológicamente importantes •El término fue utilizado por primera vez en 1938 por Warren Weaver y designa el conjunto de técnicas de manipulación de ácidos nucleicos (ADN y ARN). Qué es GENETICA ? Molecular Celular Individual Población Ecológico Biología Integrativa Métodos micro analíticos tanto físicos como químicos, Procedimientos de moda: "terapia génica" y "transgénicos“ 5000x, 1925 Es la disciplina madre de la Biología moderna, prácticamente todas las ciencias de lo vivo se apoyan en el estudio de los genes. Actualmente sus efectos en la vida cotidiana son evidentes (OGM, enfermedades, herencia, etc…) Resultado de mas de 160 años de investigación. Descubrimiento de la estructura de doble hélice del DNA, 1953 James Watson (1928- ) Francis Crick (1916-2004) Maurice Wilkins (1916-2004) y Rosalind Franklin (1920-1958) Pero qué es en realidad ? Qué podemos esperar ? Plantea cuestionamientos éticos mas que ninguna otra ciencia !! Porqué ? Photo 51 Difracción de rayos X, 1952. Línea del tiempo de algunas estructuras resueltas de biomoleculas clave. Genética Nature Reviews Genetics 9, 141-151 (Febrero 2008) (1) El estudio de los genes a través de su variación. (2) El estudio de la herencia, de sus mecanismos de transmisión y variación. Cada célula contiene cromosomas, y los cromosomas contienen genes Biología Molecular 5 Dogma de la biología molecular 1865 Mendel – Leyes de la Herencia. Gregor Mendel (1822-1884) "Experiments in Plant Hybridisation" La primera ley: “Ley de la uniformidad de los híbridos de la primera generación (F1)”. Cuando se cruzan dos variedades individuos de raza pura, ambos homocigotos, para un determinado carácter, todos los híbridos de la primera generación son iguales. Los individuos de esta primera generación filial (F1) son heterocigóticos o híbridos, pues sus genes alelos llevan información de las dos razas puras u homocigóticas: la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace.. F1: Aa El ADN contiene toda la información necesaria para la construcción (estructura), función, desarrollo y reproducción celular. La segunda ley: “Ley de la separación o disyunción de los alelos” Cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen, lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente asegurando la variación. En la segunda generación el alelo recesivo que parecía haber desaparecido en la primera generación filial, vuelve a manifestarse. F2: aa en ¼. Ahora es posible entender los mecanismos de replicación, la recombinación al momento de la reproducción sexual, la síntesis de proteínas y muchas de las funciones reguladoras e integradoras de los genes. La tercer ley: “Ley de la herencia independiente de caracteres”. Cada carácter se hereda con independencia de los caracteres restantes. Hace referencia al caso de que se contemplen dos caracteres distintos. No existe relación entre ellos. La presencia de uno no afecta la presencia del otro. Se cumple para aquellos genes que no están ligados o a los cromosomas sexuales. Nuevo dogma de la biología molecular 1869 Miescher - DNA aislado por primera vez (nucleína). 1876 Galton – Teoría de la Herencia Ancestral y el Principio Eugenético. 1882 Flemming – Descubre la cromatina. 1902 Boveri y Sutton – Proponen la Teoría Cromosómica. Erizo de mar 1904 Bateson – Describe el ligamiento de genes. Mas de un gen puede ser necesario para una caracteristica particular. 1908 Garrod – Correlaciona defectos genéticos y enfermedades hereditarias. 1909 Johannsen – Establece los conceptos universales de la genética: Los genes son las unidades de la herencia. El genotipo es la constitución genética de un organismo. Fenotipo de un organismo es la totalidad de las características heredadas. Esta determinado por el genotipo e influenciado por factores ambientales. Fenotipos de Donax variabilis http://www.genomenewsnetwork.net/resources/timeline 1910 Morgan – Corrobora experimentalmente la Teoría Cromosómica. 1913 Sturtevant – Desarrolla el primer modelo topográfico de los genes. 1927 Muller – Heredabilidad de genes dañados por rayos X. 1928 Griffith – Descubre la Transformación (DNA como molécula transmisora). 1859 Darwin – Teoría de la Selección Natural. Evolución Darwiniana Streptococcus pneumoniae virulenta muerta por calor vs viva no virulenta Principios fundamentales: 1 - Los individuos difieren unos de otros. 2 - Los individuos mejor adaptados sobreviven al medio ambiente y tienen mayor éxito de reproducción. 3 - Las características que dan ventaja deben ser hereditarias. Charles Robert Darwin (1809-1882) El origen de las especies por medio de la selección natural, 1859 Griffith llegó a la conclusión de que la cepa no virulenta debe haber absorbido el material genético de la cepa virulenta muerta, y puesto que el calor desnaturaliza las proteínas, la proteína bacteriana en los cromosomas no era el material genético. Explica la adaptación de la especies a su medio ambiente. 6 1941 Beadle y Tatum – Teoría de “un gen una enzima”. -Generaron mutaciones en los genes mediante uv -Bloqueo de rutas metabólicas -Hereditarias Actual: Un gen un polipéptido (una proteína o un componente de una proteína. Entonces, dos o mas genes pueden contribuir a la síntesis de una enzima o proteína estructural. 1943 Luria y Delbruck – Descubren que ocurren mutaciones azarosas. 1944 Avery, MacLeod y McCarty – Postulan el Principio de la Transformación (Transferencia de virulencia). 1945 Luria y Hershey – Demostraron la mutación espontánea en bacteriofagos (influenza). 1946 Lederberg y Tatum – Descubren la reproducción sexual en bacterias (F+, F-). 1950 Chargaff – Establece que la composición química del DNA era proporcional. 1950 McKlintock – Descubre los transposones (elementos genéticos móviles). 1952 Lederberg y Zinder – Descubren la Transducción. (Transferencia de genes bacterianos por bacteriófago) 1952 Baltimore, Temin y Dulbecco – Describen los mecanismos de replicacion Viral. 1952 Hershey y Chase – Corroboran que el portador del código genético era el DNA. 1952 Luria y Human, Bertani y Weigle – Sistemas de Restricción. 1953 Crick, Watson, Wilkins y Franklin – Descubren la estructura del DNA. Foto 51 Difracción de rayos X, 1952. 1972 Mertz and Davis - Embonamiento de secuencias disimilares de DNA. 1972 Berg – DNA recombinante. 1973 Cohen, Chang, Helling, and Boyer – Usan los plasmidos como vectores de DNA. 1975 Southern – Diseña el método de Blotting para mapeo de genes. 1977 Chow, Roberts y Sharp – Intrones en eucariotas (genes discontinuos). 1977 Gilbert, Sanger y Maxam – Secuenciación del DNA. 1978 Botstein - Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP’s). 1980's Commercialization of Molecular Tools. 1981 Eli Lilly Co. – Humulin R (insulina humana producida en Escherichia coli). 1985 Sinsheimer, Dulbecco y DeLisi - Surgimiento del Proyecto Genoma Humano. 1986 Hood, Smith y Hunkapiller - Secuenciador automatizado. 1988 Mullis – Reacción en cadena de la polimerasa (PCR). 1990 Venter – Etiquetas de secuencia expresada (bibliotecas de genes en cDNA). 1992 Las primeras secuencias completas empiezan a publicarse. 1995 Venter, Smith y Fraser – Secuencia completa de Haemophilus influenzae. (1.8 millones de pares de bases). 1997 El Instituto Roslin anuncia la clonación transgénica de un mamífero. 1999 El genoma de Drosophila y el cromosoma humano 22 secuenciados. 2000 El primer “borrador” del genoma humano completo. 2001 Celera Genomics in Rockville y el Proyecto Internac. Genoma Humano. “Un gen varias proteinas” 35 25 mil genes. 2002 Celera Genomics – Genoma del ratón completo. 2003 Urrutia – Zonas activas del genoma (genes activos). Política, filosofía e incluso la religión evolucionaron desde entonces. 1998 Andrew Fire and Craig Mello - RNA interference (RNAi) 1957 Benzer – Descubre los mecanismos de la Recombinación. 1957 Jacob y Wollman – Postulan la circularidad del genoma bacteriano. 1957 Ochoa y Kornberg – Descubren la DNA polimerasa. 1958 Meselson y Stahl – Describen el mecanismo de replicación del DNA. 1958 Jacob y Monod – Postulan la existencia de regulación en la expresión. 1959 Sawada, Pardee, Jacob y Monod – Avanzan en el conocimiento de la expresión. 1960 Jacob, Perrin, Sanchez, Lwoff y Monod – El Operon lac. 1961 Hall and Speigleman - Hibridación entre DNA y RNA. 1961 Nirenberg and Matthaei – Codones y su relacion en la sintesis de proteinas. 1961 Crick and Brenner – RNA de transferencia en la síntesis de proteínas. 1961 Brenner, Jacob y Meselson – Ribosomas y la síntesis proteínas. 1966 Beckwith and Signer – Descubren el potencial de movilidad de los genes. 1966 Nirenberg, Ochoa y Khorana - Elucidaron el código genético. 1967 Szybalski y Summers – Mecanismos de la transcripción de RNA a DNA. 1969 Jonathan Beckwith – Aisla el primer gen a partir de bacterias. 1970 Smith and Wilcox – Describen los sistemas de restricción. 1970 Temin and Baltimore – Descubren la Transcriptasa Reversa. 2007 RNA de interferencia (RNAi)-regulación del splicing alternativo y Epigenetica Un gen, varios iRNA o bien varios iRNA, un gen Forman estructuras de horquilla imperfectas miRNA= mircro RNAi siRNA= small RNAi Se codifican en los intrones 2010 Craig Venter- Primera bacteria sintética Mycoplasma mycoides 7 Mapa geonómico Genome Projector http://www.g-language.org/g3/ NGS 454 Life Sciences, 2004……. 8 http://learn.genetics.utah.edu/units/basics/molgen/ Autosomas 1 a 22 Sexuales XóY Cariotipo masculino, cromosomas marcados con fluorescencia Ejemplos de números de cromosomas. Especie Numero de cromosomas Drosofila 8 Hombre 46 Centeno 14 Chimpancé 48 Cobayo 64 Borrego 54 Paloma gris 16 Caballo domestico 64 Caracol 24 Gallina 78 Gusano de tierra 36 Carpa 104 Puerco 38 Mariposa 380 Trigo 42 Fern 1200 Gato 38 Rana 24 Cebolla 16 Crocus 6 Tabaco salvaje 24 Tabaco cultivado 48 Papa 48 Chicharo 14 Perro 78 Tomate 36 Mosca 10 Betabel 18, 27 o 36 Cebra 38 Paloma blanca 16 Ratón 40 Rata 42 Liebre 48 Ray Grass 14 ou 28 Vaca 60 Hámster 22 (Fern) (Crocus) XY o XX? 9 PREGUNTAS ? PCR- Polimerasa chain reaction UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO. (Extracción de DNA) Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos con ética y responsabilidad. 1.2 Progreso acuícola. 10 Acuicultura Porque hacer acuicultura Es el cultivo de animales y plantas en el agua. El suministro de peces, mariscos y algas tradicionales del océano y aguas continentales se encuentra en disminución. (Rana Toro, Rana catesbeiana) Producción mundial total de pesca y acuacultura Se incluyen: Peces (Gracilaria sp.) Reptiles Anfibios (Camarón blanco, Litopenaus vannamei) Crustáceos …destinados para uso del hombre Moluscos (Cultivo de algas) Plantas alimento Algas recreación estudio obtención de productos conservación y protección (Mejillón, Mytilus sp.) (Pez payaso, Amphiprion percula ) Historia de la acuicultura Sus raíces se remontan a China y Roma hace mas de 2000 años antes de Cristo. “Handbook of fish culture” escrito por Fan Li en el 2500 ac – carpas. Cultivo de peces de ornato para los jardines de los emperadores y el cultivo de peces comestibles para la población. En México, (Jardines de Netzahualcoyotl y Chinampas) 1864. Noruega. Primer eclosión de salmón salvaje. Desarrollo mundial de la actividad en ~1980 (Ming dynasty - 1,300 dc (FAO, 2012) jarra con peces entre plantas acuáticas) La demanda de alimentos de mar aumenta: *Debido al crecimiento de la población y a consideraciones de salud. Donde se realiza la acuicultura En todo tipo de agua, desde agua dulce hasta agua salada que excede la salinidad del agua marina. Se realiza con la ayuda de : Estanques Canales de circulación rápidos (LPEA, UABC) Canales de riego Jaulas flotantes (Vizomar, San Felipe) Jaulas fijas Jaulas sumergibles Canastas suspendidas Estantes etc… Los consumidores, en todo el mundo, desean consistencia en la calidad y suministro a un precio adecuado: *Los alimentos de mar son la industria de alimentos de crecimiento más acelerado. 11 Muchas especies marinas están en declive debido a sobre pesca, contaminación, destrucción del hábitat y calentamiento global. "75% de los principales recursos pesqueros se encuentran agotados o sobreexplotados mas allá de sus limites biológicos." (FAO, 2012) (FAO, 2012) (FAO, 2012) (FAO, 2012) (FAO, 2012) 12 (FAO, 2012) (FAO, 2012) World aquacultre production 90% of the world’s farmed seafood is raised in Asia, with 61% of the world’s production in China (from the World Fish Center and Conservation International, 2011). México está entre los primeros 20 países en producción pesquera 1.7 millones de toneladas anuales. 1.5% de la captura mundial. 0.7% del PIB nacional. Emplea cerca del 1.3% de la población ocupada. (FAO, 2012) Perspectiva regional 80% de la producción proviene de cinco estados: Sonora, Sinaloa, Baja California Sur, Baja California y Veracruz. (CONAPESCA, 2011) (CONAPESCA, 2011) (FAO, 2012) 13 BC UNIDAD 1. PANORAMA HISTORICO. Producción pesquera en BC Producción acuícola en BC CAMARON Mejillón CORVINA Atún 4% 6% ALMEJA OSTION BERRUGATA Ostión 33% Otros 15% ERIZO TIBURON MACARELA BARRILETE ANCHOVETA Camarón 4% ATUN Almeja 38% SARDINA 0 10 20 30 40 Miles de toneladas 50 60 Competencia: Reconocer los elementos clave del progreso biotecnológico mediante la inspección de acontecimientos históricos y visita a laboratorios de Genética para comprender las preocupaciones actuales sobre la conservación de stocks naturales y la importancia de aplicar técnicas de ingeniería genética sobre organismos acuáticos con ética y responsabilidad. (SAGARPA, 2005) 1. Desarrollo del concepto de gen y crianza de animales acuáticos. 1.3 Perspectivas biotecnológicas en la acuacultura. Acuícultura como solución al problema de abasto de productos del mar. *Se producen más de 28 millones de toneladas anuales, equivalente al 23% de los requerimientos mundiales de pescado. La acuacultura moderna es el fruto del trabajo de muchos siglos de avance a prueba y error. Sus retos: Salmón del Atlantico (www.Aquagen.no) Reproducción/Genética. Producción de larvas, alevines y semilla. Ausente de sus rangos nativos de distribución y de muchos ríos donde antes era abundante. Programas de mejoramiento genético enfocados al crecimiento, fecundidad y resistencia. Salud de los organismos en cultivo. (CONAPESCA, 2011) Dietas y diseño de sistemas 99% proviene de granjas, no en la naturaleza. ¿Cual es el objetivo de realizar Biotecnología animal? A. Se pueden generar animales modificados (animalestransgénicos) para muchos propósitos, que sirvan de modelos a enfermedades humanas o introducir nuevos caracteres a animales importantes en producción como vacas o peces B. B. Métodos genéticos como selección asistida por marcadores(MAS) ayuda a identificar zonas en el cromosoma con caracteres importantes como crecimiento C. C. Los genes se pueden transferir a través de especies, familias e incluso reinos como resultado de tecnología del DNArecombinante D. D. Los principales objetivos de la biotecnología animal son razas que sean más nutritivas y animales económicamente más productivos, incrementen el crecimiento y desarrollo, así como anticuerpos y producción de vacunas (CONAPESCA, 2011) 14 Cultivo de camarón Prod. nacional 2000: ~ 34 mil toneladas. 2004: ~ 69 “ 2005: ~ 77 “ 2009: ~181 “ 2010: ~149 “ Variantes patógenas Variantes no patógenas TEM - YHV Variantes por países Diferencias en el genoma (Litopenaeus vannamei) Normal Kits y técnicas de identificación especificas YHV infected (Flegel, 2006) TEM - WSSV Diferencias de expresión -patogenicidad -mortalidad WSSV infected Total con pesca: 196 mil ton Vías de transmisión y huéspedes potenciales (CONAPESCA, 20011) Sonora y Sinaloa aportan el 92% Mecanismos de respuesta y resistencia • segunda especie en volumen a nivel nacional (después de la sardina). • primera en valor a nivel nacional (~8 mil mdp). Mojarra y Atún ~2 mdp c/u). • capta 47 % del valor de la producción pesquera nacional. LPEA (SAGARPA, 2005) PREVENCION y CURA Erizo Captura comercial en BC Strongylocentrotus franciscanus Strongylocentrotus purpuratus Lytechinus pictus Inducción Fertilización Alimentación (S. franciscanus) Industria acuícola de mayor valor $ en el mundo (~15 mil mdp) Producción acuícola por arriba de la pesca (68%) (L. pictus) Bajas sobrevivencias (~25%) Metamorfosis GPLRs Inductores artificiales PKC Ca+ Baja sobrevivencia (Bishop and Brandhorst, 2003) - Problemas de mortalidad por virus - Fecha de consulta:7 de febrero 2013 Expresión, regulación y localización durante la metamorfosis Organismos triploides Contienen tres copias de cada cromosoma •Individuos estériles •Crecimiento mas rápido •Mayor sobrevivencia Ctenopharyngodon idella La carpa verde triploide es un método eficaz de control biológico de la vegetación acuática invasora •Mejor calidad 15 •Se previene reproducción excesiva Ej. Tilapia, Perca del Nilo http://giga.nova.edu/ ¨supermachos¨ YY Revertidos con hormonas No hormonas Organismos acuáticos transgénicos en estudio para su uso en acuicultura. (Nota: PAC = gen de proteína anticongelante de peces planos del Ártico. HC = gen de hormona de crecimiento.) Gen extraño Efectos deseados y observaciones País Salmón del Atlántico PAC PAC + HC de salmón •Tolerancia al frío •Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación Estados Unidos, Canadá Salmón Coho HC de salmón real + PAC Después de un año aumento de 10 a 30 veces del crecimiento Canadá Salmón real PAC, HC de salmón Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación Nueva Zelanda Trucha arco iris PAC, HC de salmón Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación Estados Unidos, Canadá Trucha clarki HC de salmón real + PAC Mayor crecimiento Canadá Tilapia PAC, HC de salmón Mayor crecimiento y eficiencia de la alimentación; herencia estable Canadá, Reino Unido Tilapia HC de tilapia Mayor crecimiento y herencia estable Cuba Tilapia Gen productor de insulina de tilapia modificado Producción de insulina humana para diabéticos Canadá Salmón Gen lisosoma de trucha arco iris y gen pleurocidina de platija Resistencia a enfermedades, todavía en desarrollo Estados Unidos, Canadá Lubina estriada Genes de insectos Resistencia a enfermedades, todavía en primeras fases de investigación Estados Unidos Locha de fango HC de locha de fango + genes promotores de locha de fango y ratón Mayor crecimiento y eficiencia en la alimentación Aumento de 2 a 30 veces en el crecimiento, transgén heredable China, República de Corea Coto punteado HC Crecimiento mejor en 33% en condiciones de cultivo Estados Unidos Carpa común HC de salmón y humano Crecimiento mejor en 150% en condiciones de cultivo, mejor resistencia a enfermedades; tolerancia a poco oxígeno China, Estados Unidos Carpa india HC humano Mayor crecimiento India Pez dorado HC, PAC Mayor crecimiento China Orejas de mar HC de salmón Coho + varios promotores Mayor crecimiento Estados Unidos Ostras HC de salmón Coho + varios promotores Mayor crecimiento Estados Unidos http://www.flmnh.ufl.edu/grr/ Especies Del 50 al 80% de la biodiversidad que existe en el mundo está confinado en 12 países, entre los que se encuentra México. http://www.northeastern.edu/marinescience/ogl/ Países megadiversos (en rojo) (PROFEPA, México, 2002 ) Las poblaciones naturales son el mejor banco de genes, es necesario conservarlos. Genética de pesquerías - Conservación de poblaciones. 16 17