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Publicado el 19 de Mayo de 2020

Mayor resistencia al BCWD en las cepas Troutlodge

La investigacion conjunta del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) y Troutlodge ha demostrado que la selección genética puede duplicar la precisión de predicción para la Enfermedad Bacteriana de las Aguas Frias(BCWD) por sus siglas en ingles. La aplicación de la selección genómica para la resistencia de BCWD a tres generaciones de reproductores Troutlodge dio lugar a un desafío de supervivencia que ha aumentado del 33,5% en 2015 al 78,3% en 2019. Se trata de una asombrosa mejora del 134%.

Hace siete años, Troutlodge, el principal proveedor mundial de huevos de trucha arco iris, y el USDA formaron una colaboración a largo plazo para ayudar a combatir este problema mundial. El enfoque incluía el uso de la selección genómica, el concepto de utilizar mapas genéticos densos en todo el genoma para predecir el mérito genético de los animales individuales y mejorar la eficiencia de la cría selectiva. Troutlodge y el USDA trabajaron juntos para aumentar la precisión de selección para BCWD, y aplicar la tecnología a reproductores disponibles comercialmente. Ya en 2017, vimos una mejora del 80% en la supervivencia. Desde ese momento, las ovas Troutlodge con mayor supervivencia a BCWD se venden con éxito. Las ovas disponibles comercialmente hoy en día con una resistencia real a BCWD demuestran una resistencia aún mejor.

Las enfermedades infecciosas siguen siendo la principal causa de mortalidad relacionada con la producción en la industria de la trucha arco iris, representando el 81% de las pérdidas totales en 2011 (NASS, 2012). Flavobacterium psychrophilum, la bacteria que causa BCWD, causa pérdidas sustanciales en la industria (Duchaud et al. 2007, Nematollahi et al. 2003).

Flavobacterium psychrophilum es endémica en todo el mundo y afecta tanto a la producción de salmónidos tradicionales como a la acuicultura. El patógeno causa brotes de BCWD y síndrome de alevines de trucha arco iris, de los cuales los brotes pueden causar mortalidad de hasta el 85% (Brown et al. 1997). Se ha realizado una cantidad significativa de investigación en los intentos de desarrollar la protección contra F. psychrophilum, sin embargo, todavía no se ha producido ninguna vacuna eficaz, y la patogénesis molecular implicada con las infecciones no se entiende del todo bien (Barnes 2011, Cipriano et al. 2005, Duchaud et al. 2007).

Los enfoques antibióticos para el tratamiento y la prevención de brotes se han utilizado ampliamente, sin embargo, la medicación aumenta los costos de producción tanto en materiales como en mano de obra, y la eficacia es variable ya que las bacterias resistentes a los antibióticos están evolucionando continuamente (Barnes 2011, Bruun et al. 2000, Bruun et al. 2002, Kum et al. 2008). Por estas razones la Flavobacterium psychrophilum sigue siendo una carga significativa para la acuicultura de trucha en todo el mundo.

Cronología de las actividades de investigación

2010 –

  • Troutlodge realiza encuestas a clientes para determinar rasgos con mayor impacto comercial en todo el mundo. La resistencia a la enfermedad (incluyendo a BCWD) es uno de los rasgos mejor valorados para la mejora.

2013 –

  • Los desafíos de laboratorio de BCWD son realizados en el stock de Troutlodge por investigadores de la USDA.

2014 –

  • La USDA completa el desarrolla de un chip SNP 57K necesario para estudios de asociación de amplio genoma y selección genómica. El stock genético de Troutlodge se utiliza para la selección y validación de SNP.

2015 –

  • Primera aplicación de selección genómica a poblaciones comerciales de trucha arco iris. Los Valores Estimados de Cria Genetico (GEBV) producidos por USDA y selecciones realizadas en reproductores comerciales Troutlodge.
  • Los desafíos de laboratorio de BCWD de la descendencia revelan que el uso de la selección genómica duplicó la precisión de la selección en comparación con los métodos de selección tradicionales. Ver las publicación complementarias (Vallejo et al. 2017).

2016 –

  • Desafíos de laboratorio BCWD realizados por USDA en otra cepa comercial de Troutlodge.

2017 –

  • Troutlodge ofrece ovas disponibles comercialmente que han sido seleccionados para la resistencia BCWD utilizando la selección genómica. Esto representa las primeras ovs de trucha disponibles comercialmente seleccionados a través de la selección genómica.
  • Aplicación de la selección genómica en la segunda generación de stocks comerciales de Troutlodge.

2018 –

  • Troutlodge amplía el uso de la selección genómica a cepas adicionales para una mayor disponibilidad comercial.
  • Comienza la modificación de los programas de cría para mejorar la eficiencia de la selección de resistencia BCWD.

2019 –

  • Selección genómica en 3a generación para mejorar la resistencia BCWD.
  • Desafíos de laboratorio para evaluar la respuesta de selección.
  • Ampliación de la metodología de selección genómica a patógenos adicionales con un impacto significativo en el cultivo de trucha arco iris.

2020 –

  • Primera generación de selección genómica para BCWD en cepa de noviembre.
  • Desafíos de laboratorio BCWD en el núcleo de la cepa de febrero – preparando el escenario para la selección genómica.

Métodos

Los métodos de desafío de enfermedades se pueden encontrar en Vallejo et al. 2017. Para resumir, representantes de las poblaciones del núcleo de Troutlodge enviadas a ovas al USDA. Con aproximadamente 1 g de tamaño, los alevines fueron inyectados con F. psychrophilum a la cantidad prescrita (Figura 1). La mortalidad se registró diariamente durante 21 días.

Trout BCWD

Figura 1: Resultados de los desafíos de laboratorio de BCWD realizados por el USDA en la cepa Mayo de Troutlodge. El gráfico muestra mejoras generacionales en supervivencia de 2015 a 2019 como resultado de la selección genómica. Las mejoras generacionales son consistentes, a pesar de la mayor gravedad de la carga bacteriana (UFC / g) de 2015 a 2019.

La aplicación de la selección genómica para la resistencia a BCWD a lo largo de 3 generaciones dio lugar a un desafío de supervivencia que ha aumentado del 33,5% en 2015 al 78,3% en 2019, una mejora de 134%.

Referencias

Barnes M.E., M. L. Brown. 2011. A Review of Flavobacterium Psychrophilum Biology, Clinical Signs, and Bacterial Cold Water Disease Prevention and Treatment. The Open Fish Science Journal; 4:40-48.

Brown, L.L., W.T. C o x, R.P. Levinel. 1997. Evidence that the causal agent of bacterial coldwater disease Flavobacterium psychrophilum is transmitted within salmonid eggs. Diseases of Aquatic Organisms; 29: 213-218.

Bruun M.S., A. S. Schmidt, L. Madsen, I. Dalsgaard. 2000. Antimicrobial resistance patterns in Danish isolates of Flavobacterium psychrophilum. Aquaculture 187: 201-212.

Cipriano, R.C. and R.A. Holt. 2005. Flavobacterium psychrophilum, cause of Bacterial Cold-Water Disease and Rainbow Trout Fry Syndrome. Fish Disease Leaflet No. 86. United States Dept. of the Interior. U.S. Geological Service, National Fish Health Research Laboratory, Kearneysville, WV.

Duchaud, E., M. Boussaha, V. Loux, J. Bernardet, C. Michel, B. Kerouault, S. Mondot, P. Nicolas, R. Bossy, C. Caron, P. Bessieres, J. Gibrat, S. Claverol, F. Dumetz, M. Le Henaff, A. Benmansour. 2007. Complete genome sequence of the fish pathogen Flavobacterium psychrophilum. Nature Biotechnology; 25: 763-769

FAO 2016. Fisheries and Aquaculture Department, Global Aquaculture Production 1950-2016. By species. Accessed Feb 7, 2018, http://www.fao.org/figis/servlet/TabSelector.

Kum, C., S. Kirkan, S. Sekkin, F. Akar, M. Boyacioglu. 2008. Comparison of In Vitro Antimicrobial Susceptibility in Flavobacterium psychrophilum Isolated from Rainbow Trout Fry. Journal of Aquatic Animal Health; 20: 245-251.

NASS. 2018. Trout Production. National Agricultural Statistics Service. USDA, Washington DC. Accessed February 20, 2019. https://downloads.usda.library.cornell.edu/usda-esmis/files/t722h882h/cn69m647s/b8515q80p/TrouProd-02-26-2018.pdf

Nematollahi, A., A. Decostere, F. Pasmans, F. Haesebrouck. 2003. Flavobacterium psychrophilum infections in salmonid fish. Journal of Fish Diseases, 26:563-574.

Vallejo, R., T. D. Leeds, G. Gao, J.E. Parsons, K.E. Martin, J.P. Evenhuis, B.O Fragomeni, G.D, Wiens, Y. Palit. 2017. Genomic selection models double the accuracy of predicted breeding values for bacterial cold water disease resistance compared to a traditional pedigree-based model in rainbow trout aquaculture. Genetics Selection and Evolution. 49:17

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