Триплоїд в аквакультурі

Триплоїд: наукова основа

ДНК, молекулярна основа спадковості майже для всього життя на землі, найбільш часто організована в лінійні структури всередині клітинного ядра, які називаються хромосомами. Кожен окремий вид тварин або рослин має характерне, постійне число хромосом. Плоїдність означає ступінь кратності цього основного числа хромосом.

У той час як більшість організмів є диплоїдними (володіючи двома повними наборами хромосом, або 2n), іноді, звичайно у рослин зустрічаються поліплоїди, що мають більше двох повних наборів. Фактично, Триплоїд (організми, які мають три хромосомних набору, 3n) є цілком звичайними у рослин в традиційному сільському господарстві. Більшість бананів, які продаються на ринку, є Триплоїд, також як і багато декоративні квіти і дерева. Можливо, найбільш звичне триплоїдного рослина в сьогоднішньому сільськогосподарському виробництві це "безкісткові" кавун. Триплоїдні тварини набагато рідше, ніж триплоїдні рослини, використовуються у виробництві, головним чином, це риби і двостулкові молюски.

Головною перевагою Триплоїд в будь-якій формі сільського господарства є те, що вони, як правило, стерильні. Як згадано вище, більшість рослин і тварин є диплоидов, кожна клітина тіла яких містить два повних набору хромосом. Нормальний процес клітинного ділення, пов'язаний з ростом, іменований митозом, забезпечує точне отримання кожної нової дочірньої кліткою повного диплоїдного набору хромосом. Однак при статевому дозріванні в клітках відбувається альтернативний процес клітинного ділення, в результаті якого, утворюються статеві клітини - гамети, або яйцеклітини і сперматозоїди. Цей процес (що називається мейозом) включає два окремих етапи, які називаються, відповідно, мейоз I і мейоз II. Багатоступенева природа процесу гарантує, що кожна яйцеклітина або сперматозоїд містить тільки один повний набір хромосом (гаплоїдний, або гаметіческой набір). Наслідком цього редукційного поділу є те, що коли сперматозоїд і яйцеклітина зливаються при заплідненні, знову виник ембріон має відновлене диплоидное число хромосом.

Природа стерильності у Триплоїд очевидна. Під час першого етапу мейозу схожі хромосоми (звані «гомологічними» хромосомами) в клітці перед поділом об'єднуються в пари. У триплоїдного клітці цей основний етап мейотического процесу працює не точно, тому що гомологічні хромосоми не можуть об'єднатися в пари і розділитися порівну. Такий збій мейотичного поділу і пояснює стерильність Триплоїд у "безкісточкового" кавунів або устриць з щільним м'ясом під час нормального репродуктивного періоду.

Виробництво і використання Триплоїд

Більшість тріплоідний рослин, вироблених в сільському господарстві, є результатом схрещування між тетраплоидной (4n) і діплоднимі батьками, при рекомбінації 2n- і n- гамет утворюється тріплоідний організм. Оскільки, у тварин в загальному тетраплоидной неможлива, необхідні інші методи отримання Триплоїд.

Ключ до розгадки життєздатності та придатності Триплоїд у риб було отримано в ході наукових досліджень причин появи в природних популяціях особин, у яких були відсутні вторинні статеві ознаки. Цитогенетичне вивчення цих тварин виявило їх триплоїдного, що підтвердило можливість існування життєздатних Триплоїд в природі і доступність механізму їх отримання. В ході попередніх досліджень на амфібія було виявлено, що різна обробка яйцеклітини відразу після запліднення призводить до утворення триплоїдного ембріона. Коротше кажучи, це відбувається завдяки тому, що в більшості випадків при заплідненні ікри риб не відбувається завершення другої стадії мейозу. При нормальному ході запліднення яйцеклітина закінчує процес мейозу відразу після запліднення і зайвий хромосомний набір (у вигляді, так званого, "вторинного полярного тіла") видаляється з яйцеклітини. При використанні холодового або теплового шоку, високого тиску, або певних видів хімічної обробки це другий розподіл в мейозі не відбувається і додатковий набір материнських хромосом зберігається. Отримані в результаті ембріони мають один батьківський і два материнських набору хромосом і є, отже, Триплоїд.

На Триплоїд покладали великі надії, особливо на триплоїдного форель і лосося. Очікувалося, що ці стерильні тварини могли б мати більш високий темп зростання і уникнути проблем, які зазвичай супроводжують статеве дозрівання, таких як погіршення якості м'яса і зменшення виходу продукції. Однак на практиці виявилося, що триплоїдні самці у лосося зазнають значного вторинного статевого розвитку (можливо через великої кількості нормального клітинного ділення в процесі формування насінників, що передує мейозу). Крім того, багато промислових методи отримання Триплоїд, мають високий рівень мінливості по одержуваних результатів (частка реально вироблених Триплоїд).

Проте, триплоїдного риба може застосовуватися в безлічі ситуацій. Так, наприклад, триплоїдного риба рекомендується для ситуацій, коли небажані міжпороднесхрещування або репродуктивна конкуренція у випадково втекла або інтродукованої в природні водойми риби (з рибами з природної популяції). Також виявлено, індукування тріплоідізаціі у міжвидових гібридів риб, які зазвичай не дають життєздатного потомства, стабілізує схрещування і підвищує відсоток запліднення. Такі гібриди використовуються для вивчення багатьох фізіологічних особливостей риб, в тому числі стійкості до захворювань і адаптації до солоній воді.

Унікальна можливість

Для оцінки потенційних переваг, які можна отримати від промислового використання Триплоїд райдужної форелі, стальноголового і атлантичного лосося, компанія «Troutlodge» (Америка) однією з перших в даній галузі початку всебічні, масштабні експерименти щодо вдосконалення процесу тріплоідізаціі. Ранні роботи, спрямовані на зменшення розкиду в результативності тріплоідізаціі, досягли стану, в якому зараз досягаються стабільні результати. Результативність, підтверджена потокової цитометрії (процес, який оцінює відносна кількість ДНК в клітині; Триплоїд мають в 1,5 рази більшу кількість ДНК в клітині в порівнянні з диплоидов), становить понад 95%, з більшістю проб, які демонструють 100% частку індукції. Процес тріплоідіцаціі зараз дає настільки стабільні результати, що періодичний відбір проб на кількість Триплоїд використовується тільки як метод контролю якості або виробляється за спеціальним вимогу.

У зв'язку з тим, що самці Триплоїд не користуються великим попитом в аквакультурі, Troutlodge рекомендує комбінування триплоїдного і однополового (тільки самки) виробництва. Триплоїдні самки не дають ікри і, в загальному, перевершують диплоїдну рибу, якщо вирощування проводиться до великої навішування, або відбувається в нерестовий сезон. Риби триплоїдного одностатевої (тільки самки) лінії мають більш високий темп зростання і дозволяють отримати стабільну продукцію в багатьох подібних ситуаціях. Більш низька стійкість Триплоїд до стрессирующим факторів, виявлена ​​в виробничих умовах, є високо мінливою і часто не проявляється при правильному управлінні.

Troutlodge рекомендує використовувати стерильних лососевих риб в ситуаціях коли вирощування відбувається в терміни, захоплюючі нерестовий сезон для запобігання розмноження у випадково втекли риб, або при виробництві риби промислового розміру для водойм з платної риболовлею можна використовувати як триплоїдного, так і одностатеве (тільки самки) продукцію. Поєднання цієї технології і генетичних удосконалень, властивих продукції Troutlodge робить цю комбінацію по-справжньому унікальною.

Переклад підготовлений на основі статті "Triploids in Aquaculture - Genetics" з сайту компанії Troutlodge.