Διερεύνηση της γενετικής βάσης γεννητόρων κρανιού (Argyrosomus regius) και φαγκριού (Pagrus pagrus) για τον σχεδιασμό και την σύσταση προγράμματος γενετικής βελτίωσης
Creators: name: Καζλάρη, Ζωή Εμμανουήλ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Δραστικό μέγεθος πληθυσμού Ne
Μεταβολή της ομομιξίας ΔF
Πυρήνας γεννητόρων
Effective population size
Inbreeding rate ΔF
Broodstock

description: Οι υδατοκαλλιέργειες είναι ένας κλάδος που στην Ελλάδα παρουσιάζει άνθιση τα τελευταία είκοσι χρόνια με προσανατολισμό κυρίως στην εκτροφή θαλάσσιων ειδών και συγκεκριμένα στην εκτροφή των ειδών Sparus aurata (τσιπούρα) και Dicentrarchus labrax (λαυράκι). Τα τελευταία χρόνια ωστόσο παρατηρείται στροφή στην εκτροφή νέων υποψήφιων ειδών όπως είναι το φαγκρί, το μαγιάτικο και ο κρανιός. Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάστηκαν οι συγγενικές σχέσεις μεταξύ γεννητόρων στα είδη Pagrus pagrus (φαγκρί) και Argyrosomus regius (κρανιός) με τη χρήση μοριακών γενετικών δεικτών στοχεύοντας στη δημιουργία πυρήνα μη συγγενικών γεννητόρων, αλλά και στον έλεγχο της ομομιξίας και συγκεκριμένα στο περιορισμό της μεταβολής της ομομιξίας με τελικό στόχο την έναρξη προγράμματος γενετικής βελτίωσης. Αρχικά εκτιμήθηκαν οι συγγενικές σχέσεις (έλεγχος γενεαλογίας με μοριακούς γενετικούς δείκτες) και στα δύο είδη και στη συνέχεια υπολογίστηκε το θεωρητικό αναμενόμενο δραστικό μέγεθος, καθώς αποτελεί σημαντικό παράγοντα για τον υπολογισμό της μεταβολής της ομομιξίας, θέτοντας ως στόχο δραστικό μέγεθος πληθυσμού γεννητόρων τα 100 άτομα το οποίο κάτω από καθεστώς τυχαίων συζεύξεων θέτει την μεταβολή ομομιξίας να κυμαίνεται στο 0,5% ανά γενεά ως ανώτερο όριο. Μετέπειτα δημιουργήθηκαν σχήματα συζεύξεων, όπου επιλέχθηκαν τα άτομα μοναδικής ανάθεσης (51,2%) από τον έλεγχο γενεαλογίας και στη συνέχεια εξετάστηκαν οι περιπτώσεις με μία, δύο, και τρεις δεξαμενές με δραστικό μέγεθος πληθυσμού Ne=100 για μαζικές συζεύξεις και την 1η περίπτωση των ατομικών συζεύξεων. Στη 2η περίπτωση των ατομικών συζεύξεων επιλέχθηκαν 60 άτομα για το είδος Pagrus pagrus ως εναλλακτική λύση. Παρόμοια προσπάθεια έγινε και για το είδος Argyrosomus regius, ωστόσο υπήρχε μικρό ποσοστό μοναδικής γονικής ανάθεσης (2,8%) οπότε επιλέχθηκαν και άτομα διπλής και τριπλής ανάθεσης ώστε να επιλεχθούν περισσότερα άτομα για την δημιουργία μίας δεξαμενής, με την μεταβολή της ομομιξίας να κυμαίνεται σε υψηλά επίπεδα. Επίσης κατά την επιλογή των ατόμων που απαρτίζουν τις ατομικές συζεύξεις εκτός από την γενεαλογία τους που χρησιμοποιήθηκε ως κύριο κριτήριο στην επιλογή τους, ως βοηθητικό κριτήριο χρησιμοποιήθηκε ο συντελεστής συγγένειας (r) (molecular coancestry) ώστε να αποφευχθεί η σύζευξη ατόμων με μεγάλο ποσοστό συγγενείας λόγω έλλειψης επαρκών γενεαλογικών στοιχείων. Επιπλέον εκτιμήθηκαν και με τη χρήση λογισμικού (Νe ESTIMATOR), χρησιμοποιώντας τα μοριακά δεδομένα, το δραστικό μέγεθος πληθυσμού και ο συντελεστής της μεταβολής της ομομιξίας και συγκρίθηκαν με τις θεωρητικές τους αναμενόμενες τιμές. Στο είδος Pagrus pagrus παρατηρήθηκε αύξηση της μεταβολής της ομομιξίας για τον αρχικό πληθυσμό και τα σχήματα συζεύξεων σε σχέση με τα αποτελέσματα που προέκυψαν με τις θεωρητικά αναμενόμενες τιμές και αυτό συνέβη καθώς το λογισμικό λαμβάνει υπόψη του τις συγγενικές σχέσεις. Γι αυτό το λόγο στις ατομικές συζεύξεις παρατηρήθηκε μείωση στη μεταβολή της ομομιξίας που υπολογίστηκε με βάση το δραστικό μέγεθος του λογισμικού σε σύγκριση με τις θεωρητικά αναμενόμενες τιμές. Στο είδος Argyrosomus regius τα αποτελέσματα που προέκυψαν με βάση το λογισμικό οδήγησαν στη μείωση της μεταβολής ομομιξίας (για τα σχήματα συζεύξεων), ωστόσο και πάλι κυμαίνονται σε πολύ υψηλά επίπεδα εξαιτίας του μεγάλου ποσοστού συγγένειας που διαθέτουν οι υποψήφιοι γεννήτορες. Συμπερασματικά, για το είδος Pagrus pagrus το βέλτιστο σχήμα αναπαραγωγής (συζεύξεων), για να αποφευχθεί η αύξηση της ομομιξίας, είναι οι ατομικές συζεύξεις για την πρώτη αναπαραγωγική περίοδο με την προϋπόθεση να προστεθούν νέοι υποψήφιοι γεννήτορες στην επόμενη αναπαραγωγική περίοδο. Στο είδος Argyrosomus regius με τον συγκεκριμένο πληθυσμό δεν είναι δυνατή η δημιουργία πυρήνα γεννητόρων λόγω υψηλού συντελεστή της μεταβολής της ομομιξίας και η εισαγωγή νέων υποψήφιων γεννητόρων είναι απαραίτητη για μια ορθολογική και αειφορική ανάπτυξη ενός Προγράμματος Γενετικής Βελτίωσης δίχως τις αρνητικές συνέπειες της ομομιξίας.
description: Aquaculture is a field that has shown rapid development in Greece during the last twenty years, with a direction especially towards sea species and more specifically Gilthead seabream and European seabass. The last few years, however, there has been a shift towards the farming of new candidate species like Red Porgy, and Meagre. In the present thesis, the family relations between Pagrus pagrus and Argyrosomus regius were examined, with the aim of creating a breeding nucleus with unrelated broodstock, limiting the inbreeding coefficient for the purposes of a breeding program development. Firstly, the family relations of both species, based on molecular genetic markers, were estimated, and then the theoretical effective population size was calculated, since it is a key factor for calculating inbreeding coefficient. The effective population size goal was set at 100 resulting in an inbreeding coefficient of a maximum of 0.5% per generation or 1% per year under random mating scheme. Secondly, mass spawning breeding schemes were simulated where only the single parental assignment individuals (51.2 %), from the parental assignment analysis, were used in 1, 2 and 3 tanks. Mass spawning scenarios were examined with a theoretical effective population size (Ne) of 100 for mass spawning but also the alternative scenario of individual mating for the species Pagrus pagrus. A similar scheme was used for the species Argyrosomus regius, however, there was a low percentage of single parental assignment individuals (2.8 %) and therefore individuals from dual and triple parental assignment were used in order to include more individuals even for the one tank scenario. However, even then the inbreeding change was very high. Moreover, effective population size and level of inbreeding were also estimated from molecular data using computer software (Ne ESTIMATOR) in order to make comparisons between theoretical and molecularly estimated values. In the species Pagrus pagrus, an increase of theoretical inbreeding was observed for the initial population and the breeding schemes due to the fact that the software takes into account the family relations, as are estimated from the genetic markers data, whereas the theoretical values assume unrelated individuals. For this reason, in the individual mating breeding scheme, there was a decrease in the level of inbreeding that was calculated using the effective population size from the software in comparison with the theoretically calculated. In the species Argyrosomus regius, the results from the software showed a decrease in inbreeding coefficient, however, it was still considered high due to the high kinship coefficient of the breeding candidate. Finally, the molecular coancestry (r) was estimated using two software, mainly to be used as a second criterion for the selection of breeding candidates for the individual mating scheme, in order to avoid the mating of closely related individuals due to the lack of pedigree data. In conclusion, based on the results for the species Pagrus pagrus, the best choice of breeding scheme, in order to avoid an increase of inbreeding coefficient, is the individual mating for the first breeding period under the condition that new brooders will be added in the next breeding period. For the species Argyrosomus regius, with the current population a development of a breeding nucleus is not possible and the addition of new brooders is essential for the development of a sustainable breeding program