Explorando el potencial biológico y socioeconómico de nuevas especies de peces candidatas emergentes para la expansión de la industria acuícola europea:el proyecto DIVERSIFY (EU FP7-GA603121)
de Rocío Robles, Líder de Difusión (CTAQUA, España), Constantinos C Mylonas, Coordinador de proyectos (HCMR, Grecia), Costas Tsigenopoulos, Reproducción y genética - lucioperca líder (HCMR, Grecia), Ivar Lund, Nutrición - líder de lucioperca (DTU, Dinamarca), Pascal Fontaine, Cría de larvas - líder de lucioperca (UL, Francia), Patrick Kestemont, Crecimiento de la cría - líder de lucioperca (FUNDP, Bélgica)
El proyecto DIVERSIFY se ejecutó entre 2013 y 2018 e incluyó seis especies europeas de peces (ver el número de abril International Aquafeed). La combinación de biológicos, Se espera que las actividades de investigación tecnológica y socioeconómica desarrolladas en DIVERSIFY apoyen la diversificación de la industria acuícola de la UE y ayuden a expandir la producción. aumento de los productos de la acuicultura y desarrollo de nuevos mercados.
Siguiendo los anteriores números internacionales de Aquafeed sobre el proyecto DIVERSIFY en el que presentamos los logros del proyecto en fletán y corvina, este mes presentamos los resultados del proyecto sobre lucioperca (Sander lucioperca).
PIKEPERCH EN EL PROYECTO DIVERSIFY
Lucioperca, S. lucioperca, es un pez de agua dulce que se considera que tiene el mayor potencial de Europa para la diversificación de la acuicultura continental (Figura 1). La pulpa de lucioperca tiene un sabor neutro que se presta a diferentes formas de preparación. Es más, los filetes no tienen huesos, a diferencia de la carpa, que compite en el mismo segmento de mercado. La producción de lucioperca durante todo el año requiere la producción en RAS (sistemas de recirculación de acuicultura). Los RAS también permiten producir a altas densidades, 80-100 kg m-3. Reconocido por una encuesta dirigida a los piscicultores, DIVERSIFY identificó los principales obstáculos para una mayor expansión del cultivo de lucioperca en la actualidad:(a) falta de conocimiento de la variabilidad genética de los reproductores utilizados, (b) baja supervivencia larvaria (típicamente 5-10%); una alta incidencia de deformidades, y (c) alta sensibilidad a los factores estresantes, prácticas de manipulación y cría que provocan una elevada y repentina mortalidad. Todos estos cuellos de botella han sido abordados por la investigación realizada en DIVERSIFY.
Genética
Identificación de relaciones genéticas entre diferentes reproductores, Los fenómenos de endogamia y la pérdida de heterocigosidad son importantes en la acuicultura, ya que puede resultar en un fracaso reproductivo y productivo posterior (reducción de la supervivencia de la progenie, crecimiento, eficiencia de conversión de alimentos y mayor frecuencia de deformidades). También es importante saber en qué se diferencian las poblaciones domesticadas de sus contrapartes silvestres, que potencialmente podría ser una fuente futura de peces para incluir en los programas de cría. Superar los cuellos de botella anteriores es muy importante para reducir los costos de producción y, por lo tanto, ampliar la producción acuícola de lucioperca en la UE.
La primera tarea de DIVERSIFY para lucioperca fue evaluar la variabilidad genética de los reproductores en cautiverio en granjas comerciales en Europa que operan en RAS, y luego comparar esta variabilidad con la de las poblaciones silvestres. Se muestrearon y analizaron un total de 21 poblaciones / reproductores, que incluyó 13 reproductores en cautiverio y ocho poblaciones de origen silvestre. Los resultados han indicado que algunos reproductores tienen una variación genética adecuada, pero como algunos de ellos provienen de pocos peces, se debe prestar atención en el futuro para establecer programas de cría. En general, hubo acuerdo con el origen del stock y nuestros estudios proporcionaron evidencia de que las poblaciones de lucioperca en Europa son parte de al menos dos grupos genéticamente diferenciados. El primer grupo se encuentra en el norte de Europa desde los Países Bajos / Dinamarca hasta el oeste, Polonia (al menos) al este, y Finlandia al norte. El segundo grupo comprende todas las poblaciones restantes en Europa Central hasta el sur de Túnez (y probablemente España, Italia y norte de Grecia). Basado en esta agrupación, se puede afirmar que la mayoría de las poblaciones analizadas parecían contener peces de un solo origen; sin embargo, en unas pocas poblaciones domesticadas, esta proporción varió del 5 al 19%, posiblemente debido a la mezcla de pescado de múltiples fuentes.
Nutrición
En el ámbito de la nutrición del lucioperca, Los ensayos han demostrado que las larvas de lucioperca requieren altos niveles de inclusión dietética de fosfolípidos y PUFA esenciales de cadena larga (LC) para funcionar de manera óptima. Este requisito es inusual para las larvas de peces de agua dulce y se observa más comúnmente en especies marinas. El nivel de fosfolípidos es generalmente bajo en los aceites dietéticos utilizados en los alimentos para peces, pero algunos aceites de pescado pueden tener altas concentraciones. Los fosfolípidos pueden ser particularmente importantes en las larvas de peces, ya que estos lípidos tienen una función importante durante el desarrollo larvario y están particularmente presentes en el cerebro de las larvas y en las membranas celulares. Los fosfolípidos pueden mejorar la digestión y la utilización de alimentos con lípidos y tener beneficios positivos en el desarrollo larvario. Por lo tanto, fue importante determinar los niveles óptimos de fosfolípidos y los niveles de ácidos grasos esenciales (AGE) en los alimentos secos para las larvas de lucioperca sobre el rendimiento y el desarrollo.
Se probaron tres niveles dietéticos de fosfolípidos en dietas de pienso seco para larvas:el nivel total de fosfolípidos varió 3,7% ww (PL1), 8.2% ww (PL2) y 14.4% ww (PL3) para evaluar su efecto sobre el crecimiento y desarrollo larvario. Adicionalmente, Se probó la suplementación de EFA en otras tres dietas (PL1H1-PL3H3):0.5% p.p. PL1H1, 2% en peso de PL2H2 y 3,4% en peso de PL3H3. Las larvas se alimentaron con dietas secas desde 10 días hasta 30 días después de la eclosión.
Los resultados mostraron un efecto específico de la EFA, Ácidos grasos Ω-3 o un efecto combinado de fosfolípidos y ácidos grasos. Suplementación combinada de hasta 14,5% de fosfolípidos con EFA, Los ácidos grasos Ω-3 conducen al mayor crecimiento (Fig. 2) y a las anomalías más bajas. La supervivencia fue mucho menor para los grupos de larvas criados en el nivel más bajo de fosfolípidos PL1 y PLH1. El nivel más alto de fosfolípidos EFA mejoró la actividad enzimática en el tracto digestivo de las larvas, lo que probablemente se debió a una mayor maduración del intestino seguida de una mejora del crecimiento. Varias de las proteínas expresadas en el hígado (que es el principal órgano metabólico del cuerpo) como FAS (ácido graso sintasa) mostraron un marcado aumento, cuando las larvas fueron alimentadas con niveles bajos de AGE en las dietas, sugiriendo una mayor demanda de energía de estas larvas más pequeñas. Un aumento de los fosfolípidos en la dieta del 3,7 al 8,2% no redujo la incidencia de deformidades esqueléticas, pero la inclusión de fosfolípidos al 14,5% redujo significativamente la incidencia de anomalías esqueléticas graves, y fue menor en larvas alimentadas con 14,5% de fosfolípidos + AGE.
Las combinaciones de requisitos nutricionales y condiciones de cría durante la ontogenia temprana están poco estudiadas en lucioperca. La sustitución de aceites marinos por aceites vegetales ha reducido la tolerancia al estrés y provocado cambios neurofisiológicos en las larvas de lucioperca. pero los efectos de las señales ambientales son limitados. El agua salina influye en una variedad de funciones fisiológicas durante la ontogenia larvaria temprana de los peces y puede afectar el metabolismo de los AG, de modo que las larvas pueden convertir mejor los ácidos grasos no esenciales en ácidos grasos esenciales y, por lo tanto, tienen menos necesidad de los ácidos grasos esenciales proporcionados por el alimento (Fig. 3).
Resultados de un experimento con larvas de lucioperca alimentadas con diferentes fuentes de ácidos grasos no esenciales y criadas en tres salinidades diferentes (0, 5 y 10 ppt) mostraron que la salinidad no tuvo efecto sobre el rendimiento de crecimiento de las larvas. Las larvas poseían una marcada especificidad para incorporar y esterificar ácidos grasos esenciales Ω-3, especialmente ARA (ácido araquidónico), EPA (ácido eicosapentanoico) y DHA (ácido docosahexanoico) en lípidos. La salinidad no tuvo ningún efecto sobre la capacidad de las larvas para esterificar e incorporar precursores de PUFA insaturados y, por lo tanto, biosintetizar clases de lípidos que contienen ácidos grasos esenciales. Una prueba de esfuerzo de confinamiento provocó una alta mortalidad aguda en todos los grupos (50-70%), sin embargo, significativamente más bajo para un grupo de control dados altos niveles de ácidos grasos esenciales Ω-3. La prevalencia de anomalías esqueléticas graves fue generalmente alta, afectando a más del 75% de la población larvaria con efectos negativos por aumento de la salinidad.
Se recomienda que los ácidos grasos esenciales Ω-3 (EPA + DHA) se suministren en las dietas de larvas de lucioperca para un desarrollo normal y para reducir la sensibilidad al estrés. Los resultados señalaron una alta incidencia de deformidades y una mayor incidencia en salinidades más altas.
Cría de larvas
Hasta ahora, varios cuellos de botella han influido en la reducción del éxito de la cría de larvas de lucioperca. Se han identificado tres grandes cuellos de botella:(1) alta mortalidad debida principalmente al canibalismo, (2) alta tasa de deformidades y (3) una gran heterogeneidad de tamaño entre las cohortes de larvas en varias etapas de desarrollo ontogénico. Utilizando un sistema de cría de larvas a escala piloto (RAS, diez depósitos de 700 L, Fig.4) y en base a los protocolos existentes utilizados por las PYMES, Se realizaron experimentos sucesivos utilizando diseños factoriales (4 factores probados con 8 unidades experimentales) que son métodos eficientes para optimizar con éxito los protocolos larvales. Dicha metodología permite (i) integrar los efectos de cada factor simple probado y las interacciones entre ellos, (ii) clasificar y evaluar los efectos inducidos por factores o interacciones, (iii) identificar rápidamente una combinación óptima de factores que aumentan la supervivencia de las larvas, y (iv) establecer una primera modelización del complejo determinismo multifactorial de las variables de salida. Este método ya se ha aplicado con éxito en la larvicultura de peces. Nuestro objetivo fue estudiar sucesivamente los efectos de las condiciones ambientales, Variables nutricionales y poblacionales. Para cada experimento, la elección de estos factores fue una compensación entre los datos disponibles en la literatura y las limitaciones de nuestro sistema (es decir, la imposibilidad de variar la temperatura en cada tanque). De cada experimento, según los resultados obtenidos, Los factores y modalidades más influyentes se conservaron e integraron en el siguiente experimento con el fin de optimizar el protocolo.
Efectos de los factores ambientales:los efectos de la intensidad de la luz (5 o 50 lx), tasa de renovación de agua (50 o 100% por hora), Se estudió la dirección de la corriente de agua (en el fondo o la superficie del tanque) y el tiempo de limpieza del tanque (mañana o tarde). El diseño experimental multifactorial se basó en la aplicación de 8 combinaciones de factores. Desde el desove de un stock de reproductores domesticados 500, Se obtuvieron 000 larvas recién nacidas (<1 dph) de la PYME Asialor (Pierrevillers, Francia). Luego, las larvas se distribuyeron en 8 tanques (62, 500 por tanque, 90 larvas L-1), donde la temperatura del agua se mantuvo inicialmente a 15-16 ° C. El fotoperiodo se fijó en 12 h de luz y 12 h de oscuridad con un aumento progresivo de la intensidad de la luz (de 0 a 5 o 50 lx) de 07:30 a 08:00 y una disminución de la intensidad de la luz (de 50 o 5 a 0 lx) de 19:30 a 20:00. La temperatura estaba aumentando gradualmente en 1 ° C por día a 20 ° C. La frecuencia de alimentación fue una comida cada 1,5 horas durante el período de luz. El oxígeno disuelto se mantuvo por encima de 6 mg L-1.
En este experimento (39 días), se demostró que se pueden producir juveniles destetados de 0.50 ± 0.06 g de peso corporal medio en 5 semanas, pero las tasas de supervivencia (0,3-2,6%) fueron muy bajas. Finalmente, parece que una entrada de agua en el fondo del tanque es mejor para reducir la heterogeneidad de tamaño. Considerando los resultados del crecimiento, recomendamos aplicar una intensidad de luz de 50 lx, una tasa de renovación de agua del 100%, una limpieza del tanque por la tarde y una entrada de agua en el nivel del fondo. Según el comportamiento, este primer experimento nos permitió saber que es posible determinar la 'personalidad' en los juveniles de lucioperca y tal vez resaltar en un futuro experimento el vínculo entre personalidad y canibalismo.
Efectos de los factores nutricionales:se realizó un segundo experimento (53 días) para evaluar los efectos de cuatro factores de alimentación:el momento del inicio del destete (a los 10 o 16 dph), el método de distribución de alimentos (continuo o discontinuo durante el período de iluminación), la implementación o no de un enfoque de co-alimentación (6 días antes del período de destete) y la duración del destete (3 o 9 días). Larvas (240, 000, 30, 000 larvas por tanque ca. 43 larvas L-1) se obtuvieron de la PYME Asialor (Pierrevillers, Francia). Los resultados sugieren, que un inicio más tardío y una mayor duración del destete seguido de una alimentación discontinua mejorarán la supervivencia de las larvas, crecimiento y reducir las deformidades en las poblaciones de lucioperca.
Efectos de los factores poblacionales:se probó un tercer experimento (52 días), los efectos de la densidad larvaria inicial (50 o 100 larvas L-1), clasificar saltadores de pescado (sí o no), siembra del grupo larvario hermano o no hermano (larvas de una o dos hembras) y peso de la hembra (<2,8 kg o> 3,3 kg). Larvas (420, 000) se obtuvieron del SARL Asialor (Pierrevillers, Francia) y transferido a la plataforma experimental UL (UR AFPA, Vandœuvre-lès-Nancy, Francia). Los resultados obtenidos en las instalaciones de larvas de la plataforma sugieren que la mayor biomasa final podría estar correlacionada con una mayor densidad de larvas inicial (100 larvas L-1) y con el uso de larvas suministradas por hembras más grandes. pero independiente de la clasificación de los saltadores y del uso de la población de hermanos.
Identificación de combinaciones óptimas de factores
Según los mejores resultados obtenidos en los experimentos anteriores, Se propuso una combinación óptima de factores (Tabla 1) para mejorar la cría de larvas de lucioperca y se probó en el mismo sistema de cría utilizando 7 repeticiones (52 días).
Las condiciones ambientales crecen
el área de crecimiento, Los estudios identificaron las condiciones óptimas para mejorar el crecimiento y el bienestar de la lucioperca en la acuicultura y caracterizaron los efectos de los principales factores ambientales y de cría sobre el crecimiento y el estado fisiológico de esta especie. un experimento de detección, Se compararon ocho factores considerados relevantes para el bienestar de la lucioperca en dos modalidades utilizando un diseño fraccional multifactorial (28-4). Cada unidad experimental representó una combinación de ocho factores en dos modalidades que incluían calificación, densidad de población (15 vs 30 kg / m3), tipo de alimentación (flotante vs hundida), intensidad de luz (10 vs 100 lux), espectro de luz (rojo vs blanco), fotoperiodo (largo vs corto), oxígeno disuelto (60 vs 90%) y temperatura (21 vs 26 ° C). El muestreo de peces se realizó los días 36 y 63. Marcadores de estrés:glucosa, Se evaluaron el cortisol y la actividad serotoninérgica cerebral, y los cambios en las actividades inmunitarias humorales y la expresión de genes inmunitarios en el riñón. La intensidad de la luz y el tipo de alimento aparecieron claramente como factores directivos para el cultivo de lucioperca (Fig. 5). El uso de un pienso de hundimiento condujo a los mejores resultados en términos de peso individual final, la tasa de crecimiento específica y la heterogeneidad ponderal. La alta intensidad de luz afectó la supervivencia. La principal influencia en el estado fisiológico e inmunológico fue impuesta por las características de la luz, incluida la intensidad, espectro y fotoperiodo, así como la temperatura.
La lucioperca es sensible a su entorno de luz. Su preferencia por los ambientes oscuros se explica por adaptaciones específicas de su retina, incluido un tapetum lucidum que es un tejido anatomo-histológico específico que amplifica en gran medida la sensibilidad del ojo a la luz. Se demostró que la intensidad de la luz y los colores claros pueden afectar la visión de varias especies de peces, afectando la ingesta de alimentos, reproducción, crecimiento e incluso supervivencia. Por lo tanto, es esencial mantener a los peces en un entorno de luz óptima. Sin embargo, los efectos del entorno de luz, incluyendo la intensidad de la luz y el espectro de luz, sobre la fisiología e inmunidad de la lucioperca, y más en general de teleósteos, están mal documentados. Y considerando los resultados del experimento multifactorial, se realizó un experimento in vivo para validar y profundizar aún más los efectos de la intensidad de la luz y los espectros de luz sobre el estado de estrés, respuesta inmune innata humoral y perfiles de expresión de genes inmuno-relevantes en lucioperca.
Se distribuyó una población de 1000 juveniles de lucioperca en 24 tanques interiores de 100 L de un sistema de recirculación de acuicultura. Después de una aclimatación de 30 días en condiciones constantes (espectro:blanco; intensidad de luz en la superficie del agua:10 lx; fotoperíodo:12L (8:00‐20:00) / 12D) se aplicaron nuevas condiciones de luz, con seis tanques por condición experimental:10 lx blanco; 10-lx rojo; 100 lx blanco; y rojo de 100 lx. La intensidad de la luz se midió en la superficie del agua y los espectros incluyeron un blanco (blanco industrial:Osram, blanco frío 840 Lumilux) y un color rojo (filtro rojo, 610 nm; Loomis). Los muestreos ocurrieron durante la escotofase a las 04:00 y la fotofase a las 16:00, tanto en el día 1 como en el día 30. Para evitar eventos estresantes repetitivos en los peces y posibles artefactos en los resultados, Se asignaron 12 tanques (tres por condición) en cada momento de muestreo.
Los resultados definieron que el uso de una alta intensidad de luz fue seguido por un estrés prolongado y una inmunosupresión. El espectro de luz tiene pocas influencias. Además, Los resultados demostraron que el estado de alto estrés puede haber afectado la producción y secreción de melatonina por el órgano pineal. La caída de la melatonina circulante y el aumento del estado de estrés pueden estar involucrados en la supresión inmunológica.
