Produção de peixes estéreis utilizando a hibridação e a manipulação cromossômica

Abstract

The use of sterile fish is a viable alternative avoid introgression in natural ecosystems. Additionally, sterile fish may be used as host in germ cell technologies for subsequent conservation of endangered species. Therefore, the present work aims to establish an efficient procedure for the mass production of sterile fish combining chromosome set manipulation and hybridization. Altiparanae astyanax oocytes were fertilized with sperm from A. fasciatus, A. schubarti, Hyphessobrycon anisitsi and Oligosarcus pintoi males, and half of the fertilized eggs was heat shocked at 40°C to induce triploidization. The intra-specific (pure) crossing triploid and diploid served as control. Fertilization and survival rates were observed in the developmental stages (cleavage, blastula, gastrula, somite and hatching), as well as the percentage of normal and abnormal larvae. The ploidy statuses of the larvae were confirmed by flow cytometry. At 9-months post fertilization, 16 males and 16 females from each cross were sacrificed for removal of the gonads and subsequent histological and sterility analysis. Additionally, fins samples were collected, fixed and diaphonized to verify the presence of sexual characteristics (bony hooks). There was no significant difference (P> 0.05) on the fertilization rate, survival of different embryonic stages, and percentage of normal larvae among all crossings and ploidies. Triploid females of A. altiparanae, diploid and triploid hybrid females of A. fasciatus, diploid hybrid females of Hyphessobrycon anisitsi and Oligosarcus pintoi, and triploid males of A. altiparanae and hybrid triploid A. fasciatus. were predominantly sterile. Females of all treatments showed no bony hooks in the anal fin, while such structures were observed in the anal fin of males, with the exception of hybrid triploid males of A. fasciatus. The results demonstrate that the hybridization associated with chromosome set manipulation showed to be an effective tool for mass sterilization of fish, with application in sustainable production and conservation of genetic resources.

O uso de peixes estéreis é uma alternativa viável para evitar a introgressão em ecossistemas naturais. Adicionalmente, esses peixes podem ser utilizados como receptores em transplantes de células germinativas para subsequente conservação de espécies ameaçadas. O presente trabalho teve como objetivo estabelecer um protocolo eficiente para produção massal de peixes estéreis combinando hibridação e manipulação cromossômica. Para tal, oócitos de Astyanax altiparanae foram fertilizados com sêmen de A. fasciatus, A. schubarti, Hyphessobrycon anisitsi e Oligosarcus pintoi. Metade dos ovos fertilizados receberam choque de temperatura 40°C para indução da triploidização. Os cruzamentos intraespecíficos diploide e triploide serviram como controle. Taxas de fertilização e sobrevivência foram verificadas nos estágios de desenvolvimento embrionário (clivagem, blástula, gástrula, segmentação e eclosão), assim como a porcentagem de larvas normais e anormais. O status de ploidia das larvas foi confirmado por citometria de fluxo. Nove meses após a fertilização, 16 machos e 16 fêmeas de cada cruzamento foram sacrificados para remoção das gônadas e subsequente análise histológica e verificação de esterilidade. Adicionalmente, amostras de nadadeiras foram coletadas, fixadas e diafanizadas para verificação da presença de caracteres sexuais (espículas). Não foi observada diferença significativa (P> 0,05) nas taxas de fertilização, sobrevivência nos diferentes estágios de desenvolvimento embrionário e porcentagem de larvas normais entre todos os cruzamentos e ploidias. Fêmeas triploides de A. altiparanae, fêmeas híbridas diploides e triploides de A. fasciatus, fêmeas híbridas diploides de Hyphessobrycon anisitsi e Oligosarcus pintoi, machos triploides de A. altiparanae e machos híbridos triploides de A. fasciatus foram predominantemente estéreis. Fêmeas de todos os tratamentos não apresentaram espículas na nadadeira caudal, enquanto que tais estruturas foram observadas na nadadeira anal de machos, com exceção de machos triploides híbridos de A. fasciatus. Esses resultados demonstraram que a hibridação associada à manipulação cromossômica é uma ferramenta efetiva para esterilização massal de peixes, com aplicação na produção sustentável e conservação de recursos genéticos.