Biotecnologia Acuicultura Sustentable AQUAINNOVO Rodger Miranda

5/8/2018 Biotecnologia Acuicultura Sustentable AQUAINNOVO Rodger Miranda - slidepdf.com

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Biotecnología para una

Acuicultura Sustentable

Rodger Miranda Stevenson, MS



2

Base: FAO

Producción Mundial yNacional



3

Producción Mundial yNacional

Salmon Chile

Proyección Propia



4

Haciendo Historia

1850 – 1920: Introducción de especies exóticas.1921 – 1973: Introducción de Salmón Coho (Oncorhynchus kisutch).

1974 –

1985: Desarrollo de una Salmonicultura insipiente.1985 – 2007: Expansión de la Salmonicultura.2008: Cambio de Paradigma.

En Chile el interés por la importación de ovas se inició en 1885 trayendo ovas de

salmones y truchas con fines deportivos, no es hasta 1905 que el estado chileno comenzóa manifestar interés por este tema y durante ese año llegó al país una pequeña cantidadde ovas de Salmón del Atlántico (Salmo salar) y Trucha (Salmo gairdnieri irideus; hoy

Oncorhynchus mykis) compradas en Hamburgo, Alemania, pero debido al avanzadoestado de desarrollo que traían fueron desembarcadas en Buenos Aires, Argentina,transportadas por tren a Mendoza y luego a lomo de mula a través de la cordillera hasta

la piscicultura de los Andes (Construida en 1904).

Las importaciones continuaron entre 1905 y 1910, para realizar siembras en diferentesríos en nuestro país desde la Vª hasta Xª Región.



6

Acuicultura

Producción de Alimento

Generación de Empleo

Evita sobre explotación deRecursos Acuáticos

Genera Investigación y Desarrollo

Porque Desarrollar la Acuicultura

Mayor eficiencia productiva



7

Porque Desarrollar la Acuicultura - Problemática

AcuiculturaEspecies Autóctonas

Problemas

Especies Introducidas

Contaminación.

Efectos sobre el Paisaje.

Utilización de espacios que podríanservir para otras actividades.

Mezcla accidental con especiessilvestres.

Contaminación.

Efectos sobre el Paisaje.

Utilización de espacios que podrían

servir para otras actividades.

Escapes Accidentales con efecto sobreel Ecosistema.

Introducción de nuevas enfermedades.



Genética

Salud yNutrición

Medioambiente

OMIC’s

Biotecnología



Salud y Nutrición

Fuente: Biomar Chile

Cambios históricos en las dietas para salmonideos



AÑO

1989

prensado

1995

extruido

2000

extruido

2002

extruido

2004

extruido

2010

extruido

Proteína /Lípido 50/18 46/26 43/27 38/33 36/35 34/37

Harina Pescado 75% 60% 50% 40% 25-35% 15-20%

Otras Harinas Animales 0% 0% 5% 5 – 15% 5 – 15% 5 – 15%

Harina Soya 0% 0% 5% 5 – 15% 5 – 15% 5 – 15%

Trigo y subproductos 10% 15% 15% 10% 10% 10%

Gluten maíz, lupino 0% 0% 0% 10% 15% 15-20%

Aceite de Pescado 10% 20% 22% 20% 15% 15%

Aceite vegetales 0% 0% 0% 8% 15% 15%

4.2 Kg. de peces producen 1 Kg. de harina de pescado

Antiguo Hoy

Dieta 46 / 26 38 / 33

Harina de Pescado 60% 20%

FCb 1.30 1.30

Total Harina de pescado 0.78 0.26

3.28 Kg. de peces 1.09 Kg. de peces

Evolución dietas de Salmones

Salud y Nutrición



100 kgAlimento

Proteína,Carbohidrato y

Aceites

Harina de Pescado

Otras Harinas Animales

Aceites

Soya

Maíz

Salud y Nutrición

Uso eficiente deProteínas

Kontali, 2008



La nutrigenómica es una ramade la genómica que quiereproporcionar un conocimientomolecular sobre los

componentes de la dieta quecontribuyen a la salud,mediante la modificación de laexpresión y/o las estructuras,según la constitución genéticaindividual.

Salud y Nutrición

Dietas PeletizadasDiseño por proximal

Dietas extruidasDiseño por Req. Energía

Dietas ExtruidasDiseño por Req. de AminoácidosRelación ED/PD

Dietas Funcionales

Relación genes - nutrientesAlimentos Biotecnológicos

I n f o r

m a c i ó n

C o n o c i m i e n t o

Ayer Hoy Mañana

Nutrigenómica



Salud y Nutrición

Nutrigenética hace referencia al análisis devariaciones genéticas entre individuos y surespuesta a nutrientes específicos.



Salud y Nutrición

Las técnicas moleculares paradiagnostico de enfermedades handemostrado ser mas efectivas, massensibles y mas rápidas que las

técnicas tradicionales.

Único problema de las técnicasmoleculares es que detectan presenciacadenas de ADN o ARN pero esto noindica actividad viral o bacteriana.



Salud y Nutrición

Mejores técnicas de análisis



Salud y Nutrición

Diferencia entre técnica



Patógenos Posibles de identificar con rt-PCR (Taqman)

- Órganos Internos de peces- Otras especies- Ovas (importante en importación)- Agua

Salud y Nutrición

Rhabdovirus (VHS-IHN)

Alphavirus

Serotipo WB

Serotipo Sp

Serotipo Ab

Otros Serotipos (C1,C2,C3, He, Ja y Te)

Determinación del serotipo de IPNV por medio delsecuenciamiento genético



Salud y Nutrición

Base de datos para ISAv

Determinación de especie por secuenciamiento delGen Ribosomal 16S en bacterias



Medioambiente

• Herramientas basadas en DNA y RNA para detectar, monitorear y trazarorganismos acuáticos.

• Sistemas de detección bioquímica y biosensores.

• Herramientas biotecnológicas para controlar y eliminar contaminaciónacuática.

• Sistemas de Producción de Individuos para repoblación.



Medioambiente



Medioambiente

Medioambiente

Contaminación

Bio-IndicadorPez Transgenico

ExpresiónGénica



Genética

Cosecha de especies en cultivo en Chile - 2008

871 mil toneladas

Proyectos de DiversificaciónAcuícola

- Merluza (Merluccius gayi gayi)

- Mero (Dissostichus eleginoides)

- Dorado (Seriola lalandi)

- Corvina (Cilus gilberti)

- Bacalao (Gadus morhua)

Fuente SERNAPESCA



Genética - Genómica

Acuicultura Programas Genéticos

Aumento de productividad

Individuos mas robustos

Individuos estériles

Individuos trazables

Reducción de ciclos productivos

Resultados mas predecibles

Selección de individuos mastolerantes a las dietas vegetales

Herramientas Biotecnológicas



24


Mayor Productividad implica mayor eficiencia en la utilización de los recursos y en estesentido los programas genéticos han demostrado ser una excelente oportunidad.

Análisis de Productividadpor cepa realizado para

grupos cerrados 2007 y2008 por SGS.

Base 400 MM de Smolts.

3 generacionesde mejora.

Fuente SGS-AquaticHealth



25

Salmon Coho–

Reducción de tiempo a cosecha en el mar

Reducción del tiempo acosecha entre 20 y 30días en 4 generaciones




26

YC Cosecha EBV F GG %

PB --- -44,81 0,0% --- ---

1997 1999 2,09 0,0% 47 ---

1999 2001 34,88 0,2% 33 2,4%

2001 2003 546,74 0,4% 512 14,3%2003 2005 924,49 1,9% 378 13,2%

2005 2007 1.476,36 4,0% 552 13,3%

2007 2009 2.169,12 5,1% 693 19,5%

Ganancia Genética Media por Generación 12,6%

YC Cosecha EBV F GG %

PB --- -0,0004 0,0% --- ---

1998 2000 3,52 0,0% 3,52 ---

2000 2002 209,64 0,5% 206,12 6,3%

2002 2004 678,16 1,4% 468,52 12,5%2004 2006 1321,19 4,5% 643,03 15,2%

2006 2008 1605,18 5,7% 283,98 5,8%

2008 2010

Ganancia Genética Media por Generación 10,0%

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

55006000

1997 1999 2001 2003 2005 2007

P e s o C o s e c h a

Clase Año

Peso Cosecha Línea Impar

Fenotipo Genotipo

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

55006000

1998 2000 2002 2004 2006

P e s o C o s e c h a

Clase Año

Peso Cosecha Línea Par

Fenotipo Genotipo

Genética - Genómica Resultado de la GananciaGenética en el programade Salmón Coho



27

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

4 6 1 2 1

4 6 1 3 4

4 6 1 8 1

4 6 0 8 6

4 6 0 6 1

4 6 1 8 5

4 6 1 2 9

4 6 1 1 5

4 6 1 3 0

4 6 1 8 0

4 6 2 4 1

4 6 2 2 6

4 6 2 4 8

4 6 1 7 0

4 6 0 3 4

4 6 1 4 7

4 6 0 8 9

M o r t a l i d a

d

Familias

Desafio de Familias de Salmón del Atlantico contra SRS


¿Cual es la Diferencia Genética?



28

0

2

4

6

8

10

12

12 13 14 15 17 18 20 21 22 31

C a n t i d a d d e V i r u s

M i l l o n e s

Dias Pos Tratamiento

Sobrevivientes (20 a 30%)


Desafío contra ISAvcon inyección intra-peritoneal, el graficomuestra hasta el día22 la cantidad de

virus promedio enórganos de los pecesmuertos por el virus(rt-PCR) y al día 31 seevaluó la carga viralen órganos de lossobrevivientes.



29


Características de Importancia para mejora en Programas

GenéticosMejor crecimiento, reducción del tiempo a cosecha

Resistencia a Enfermedades

Baja Maduración

Mayor Tolerancia a comer Vegetales

Calidad (pigmentación, contenido de grasa)

Tolerancia a mayores temperaturas

Objetivos a mejorar Selección de Características

Costo, Factibilidad, Eficiencia de Selección

80 20



30

Características Efecto en costo

1% de mayor crecimiento (sgr) - 6 ¢/kg

1% menos mortalidad - 2 ¢/kg

5% mejor retención de pigmento - 1 ¢/kg


Impacto de la mejora de algunas características de importancia productiva



31

Especie Características GG (%)

Salmón Coho

Crecimiento

6-10 %

Salmón Atlántico 6-15%

Truchas 7-13 %

Tilapia 7-10 %

Salmón Atlántico Maduración -22 %

Trucha

Resistencia a Enfermedades

32%

C - S ¿ ?


Ganancia genética por generación medida en programas genéticos

Genética Cuantitativa



32

Generación Peso de

Cosecha

Tiempo en

Mar

Mortalidad

(%)

Crecimiento

(sgr) FCRb

G0 4.230 17,7 19,2% 0,71% 1,40

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

G9

G10 4.230 12,2 11,2% 1,06% 1,30

Modelación de un 10% de mejor crecimiento por generación

40 Años




33


El Genoma y la Genómica en relación al dogma central de la Genética

ADN

ARN

Proteína

Fenotipo

Genoma

Transcriptoma

Proteoma

Performance

Genómica

Transcríptómica

Proteómica

G é i G ó i



34

Impacto del Secuenciamiento Genético

400

Marcadores

10 cM

2.000

Marcadores

0,5 cM

5.000

Marcadores

0,2 cM

Saturación del mapa genético humano, Adaptado de S. Primrose & R. Twyman.2004. Genomics,Aplications in Human Biology. Cristian Araneda


Microsatélites SNPsRFLPALOZIMAS

G éti G ó i



35


La ventaja del nuevo conocimientoSecuencia del Genoma: Pollo

• En Diciembre 2004 se publico el ensamble delgenoma del pollo (Nature).

• Primer animal de producción agrícola en donde selogra esta meta.

• > 1.000 millones de pares de bases• Más del 90% de los 20.000 – 30.000 genes han sido

identificados.

• Se han identificado 2.8 millones de SNPs• Se han desarrollado chips de ADN que contienen

20.000 SNPs

G éti G ó i



36

DNA-Chip

DNA extraction

Candidatesscreening

Using in breeding program: Implementing by Hendrix –Genetics (Hybro)

Better efficiency

to identify highGenetic Valuebreeders

Advanced Statistic-geneticsoftware


BLUP: Best Linear Unbiased PredictionGMAS: Gene Markers Assisted Selection

Genética Genómica



37

Biotecnología DisponibleCONTROL MADURACION

-Inducción AmbientalFotoperiodo- Inducción Hormonal

GnRHa

CRIOPRESERVACION

Cosecha

StockReproductor

GametosFecundación Artificial

Incubación

Ovas con Ojo

Eclosión (alevin con Saco)AlevinesSmolts

Engorda

CONTROL DE LAPROPORCION DE SEXOS

-Neomachos

-Stock Monosexo

CONTROL DE LAFERTILIDAD

- Poliploidias - Triploidia

CONTROL DELCRECIMIENTO

-Temperatura- Fotoperiodo

Reproductores

SELECCION ASISTIDA

- MarcadoresMoleculares (sexaje)


Genética Genómica



38

Biotecnología Disponible


Otras herramientas que existen y que en el futuro podrían considerarse son:

- Transgenia

- Clonación

Hoy en día hay que conocerlas, estudiarlas y saber cual podría ser su real impacto.

Genética Genómica



39

Diversificación Acuícola


- Merluza (Merluccius gayi gayi)- Mero (Dissostichus eleginoides)




1. Genetic impacts of escapees and restocking andintroduction of non-native strains,

2. Genetic impacts of culture practices,3. Triploids (both fish and shellfish), tetraploid mother

oyster strains,4. Growth enhancement in fish by gene transfer,

Recombinant DNA vaccines,5. Genetic impact evaluation, monitoring tools and

modelling,

6. Predictive tools: modeling and assessment of risk. Theresults will be disseminated to scientists, industry,NGOs, policy makers and the press.

Desarrollo de estrategias Europeas


Genética Genómica



40

Diversificación Acuícola


- Merluza (Merluccius gayi gayi)- Mero (Dissostichus eleginoides)





En Chile estos proyectos están considerando desde el iniciotener estudios que permitan cuantificar el impacto de sudesarrollo.

1. Estructura de Poblaciones.2. Producción de triploides estériles.3. Evaluación ambiental del impacto genético.4. Diseño programa genético.



41

AQUAINNOVO S.A.



42

AquaInnovo S.A.

- Compañía Chilena.

- Proyecto a 5 años (Comenzando en 2007)

- US$ 10 Millones (50% Innova de CORFO y 50% E. Aquachile)

- La propiedad de la compañía es 83% AquaChile, 15% Universidad de Chile y 2% otro.



43

- Producir una infraestructura permanente para la innovación, investigación y

desarrollo en genómica, genética y biotecnología para la industria acuícola

(Laboratorio y Estación Experimental)

- Desarrollar planes para innovar en herramientas de biología molecular y

biotecnología para programas de mejoramiento genético.

- Producir recurso humano calificado para investigación y transferencia

tecnológica.

- Desarrollar técnicas para hacer selección por resistencia a enfermedades.

- Desarrollar un software para dar soporte a programas de mejoramiento

genético (administración y análisis de la base de datos).

- Buscar marcadores genéticos asociados a caracteres de importancia

productiva.

Principales Objetivos

Nuestro Equipo en Chile



44

• Rodger Miranda, MS

Gerente General• Roberto Neira, Ph.D.

Gerente de Investigación y Desarrollo

• Maria Eugenia Cabrejos, Ph.D.

Sub Gerente de Laboratorio de BiologíaMolecular

• Jean Paul Lhorente, MS

Jefe del Centro Experimental

Ph. D. Student

• Michael Filp, Ing Pesq.

Gerente de Operaciones y Servicios

• Alexis Martinez, Bioquímico, MSc

Jefe Laboratorio de Diagnostico

• Karina Rebolledo, Ing.Civ.Ind.

Jefe de Proyecto

• William Currie, Ing. Agr.

Asesor de Gestión de Proyectos

• Héctor Barahora, Ing. Informática

Diseñador de Software

• Roberto Neira. Ph. D.

Director Técnico

• Cristian Araneda. Ph. D.

Investigador (Genética Molecular)

• Verónica Cambiazo. Ph. D.

Investigador INTA (Microarrays)

•

Rodrigo PulgarEstudiante Ph.D.

• Melinka Mansilla

Estudiante Ph.D.

• Patricia Hanna Bioq.

Investigador

• Dinka Mandakovic Ing. Biol. Mol.

Investigador

• Stephen Gunther

Estudiante Ph.D.

Investigador

• María José Menendez

Medico Veterinario

Asistente Investigación

Celular GenomicCenter

•Miguel Allende Ph.D.

GenomicaComparada

EXTERNAL ADVISORS

•

Patricia IturraUniversidad de Chile

• Pedro Smith

Universidad de Chile

• Mauricio González

Universidad de Chile

• Mario George Nascimento

Universidad Católica S.C.

Mathematic ModelingCenter

• Alejando Maass Ph.D.

Bioinformatica

Nuestro Equipo en Chile

l ó



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Red Internacional de Investigación

CanadaSimon JonesFisheries and OceanGenómica resistencia enfermedades

USA

Dr Juan MedranoUniversidad de California-DavisProyecto trazabilidad (SNP)

Costa RicaAquacorporación InternacionalMejora Genética de tilapias

Universidad Nacional de Costa Rica

EspañaMiguel Angel Toro,Miguel Perez-EncisoQTL Análisis

MalasiaRaul PonzoniGIFT (Genética de tilapias)

USARonald HardyUniversity of IdahoNutrigenomics

IsraelGideon Hulata, Yitzhak SimonThe Volcani CenterGenética de tilapias

CanadaWilliam Davison, Ben KoopSimon Fraser UniversityUniversity of VictoriaMicroarrays, cGRASP

EscociaBeatriz VillanuevaScotish Agriculture CollegeControl de consanguinidad

CanadaMatthew RiseMemorial UniversityMicroarrays, P. salmonis

BrasilDr. Alexandre Silva Hilsdorf Núcleo Integrado de BiotecnologíaUMC



AQUAINNOVO S.A.

Construyamos Juntos la Acuicultura del Futuro

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