Fattori genetici nel cambiamento di sesso della trota arcobaleno

La reversibilità del sesso nei pesci significa che c'è una differenza tra il sesso fisico e quello genetico dei pesci. Questo può succedere in modo naturale, ma anche gli esseri umani possono causarlo attraverso trattamenti ormonali. Questi trattamenti vengono somministrati durante specifiche fasi di crescita dei giovani pesci. Cambiando il sesso dei pesci, gli allevatori possono prevenire che maturino troppo presto, il che può essere un problema per l'allevamento ittico. Questo può aiutare ad aumentare il numero di pesci prodotti o creare pesci che non possono riprodursi, utile per gestire le popolazioni selvatiche.

Un pesce molto popolare è la Trota Iridea. Gli allevatori preferiscono spesso allevare solo trote iridee femmine perché i maschi maturano più velocemente. Quando i maschi maturano presto, smettono di crescere, diventano più suscettibili alle malattie e la qualità della loro carne può diminuire. Pertanto, produrre stock di sole femmine è un obiettivo importante per l'allevamento ittico.

Attualmente, alcune fattorie di trote iridee creano stock di sole femmine incrociando maschi reversibili con femmine. Tuttavia, l'uso di ormoni per creare questi maschi reversibili solleva preoccupazioni per la salute umana e ambientale. Trovare un metodo più sicuro per controllare il sesso di questi pesci è una grande sfida.

#Come i pesci determinano il loro sesso

I pesci hanno vari modi per determinare il loro sesso. Alcune specie sono gonocoristiche, il che significa che gli individui sono maschi o femmine per tutta la vita. La determinazione del sesso può dipendere da fattori genetici, condizioni ambientali o una combinazione di entrambi. Durante il processo di differenziazione sessuale, le vie per diventare maschio o femmina possono influenzare lo sviluppo del pesce.

Se la gonade di un pesce, l'organo che produce le cellule sessuali, si impegna a diventare maschio o femmina, inizia generalmente a produrre ormoni specifici per quel sesso. Questi ormoni influenzano anche altre parti del corpo del pesce per svilupparsi in un modo che corrisponde al suo sesso. Il controllo genetico di questi processi coinvolge numerosi geni e interazioni complesse.

Nei pesci teleostei, un grande gruppo di pesci ossei, le Cellule Germinali primordiali si sviluppano presto e si spostano dove si formeranno le gonadi. Le cellule germinali sono le cellule che diventeranno eventualmente uova o spermatozoi.

#Il ruolo della reversibilità del sesso nell'acquacoltura

La maggior parte delle specie di pesci subisce la determinazione del sesso attraverso sistemi genetici o ambientali. Nei sistemi genetici, specifici geni sui cromosomi controllano se un pesce diventa maschio o femmina. Negli sistemi ambientali, fattori come la temperatura possono influenzare il sesso.

Tuttavia, in alcuni casi, un pesce può passare da un sesso all'altro. Questo cambiamento avviene spesso quando un pesce non riesce a mantenere il suo attuale percorso sessuale o a controllare il percorso opposto. Una volta che la gonade ha scelto un sesso, produrrà ormoni specifici per quel sesso, che poi influenzeranno il resto dello sviluppo del pesce.

Le ricerche dimostrano che sia le cellule germinali che le cellule somatiche circostanti sono vitali per determinare il sesso. Le cellule germinali possono percepire segnali interni ed esterni e svilupparsi direttamente in uova o spermatozoi. Allo stesso tempo, le cellule somatiche possono ricevere segnali dalle cellule germinali per svilupparsi in un modo che supporti il sistema riproduttivo generale del pesce.

#Identificazione dei geni determinanti il sesso nella trota iridea

Nella trota iridea, il sistema principale di determinazione del sesso si basa su fattori genetici. Ci sono molti geni identificati coinvolti in questo processo. Il Gene principale per la determinazione del sesso nella trota iridea non è come i tipici geni principali trovati in altre specie. Questo gene interagisce con fattori conosciuti coinvolti nella differenziazione femminile.

Sebbene il fattore genetico principale sia critico, inversioni di sesso spontanee si verificano in alcune popolazioni di trote iridee. Questo significa che anche alcuni pesci geneticamente femminili possono trasformarsi in maschi a basse frequenze. La ricerca ha scoperto diverse regioni genomiche collegate a questo tratto, indicando che altri geni minori potrebbero avere un ruolo nella determinazione del sesso.

Per comprendere meglio questi geni della reversibilità sessuale, sono state studiate specifiche popolazioni di trote iridee per trovare marcatori genetici distinti associati a questo tratto. Questi studi mirano a convalidare questi marcatori in varie popolazioni.

#Metodologia dello studio

#Raccolta dei campioni

I pesci utilizzati per la ricerca provenivano da una fattoria di trote iridee in Francia. Lo studio ha incluso campioni di pesci femmine per analizzare il loro patrimonio genetico. Questi campioni sono stati sequenziati e allineati con genomi di riferimento per identificare varianti genetiche.

#Analisi dei dati

Utilizzando diversi strumenti genetici, è stata valutata un'ampia gamma di varianti genetiche. Queste varianti hanno aiutato i ricercatori a determinare quali geni erano associati al tratto della reversibilità del sesso. È stato impiegato un metodo statistico noto come test esatto di Fisher per analizzare la relazione tra variazioni genetiche e rapporti sessuali osservati nella prole.

Tecniche di apprendimento automatico sono state utilizzate anche per perfezionare le posizioni dei geni legati alla reversibilità del sesso. Diverse regioni genomiche sono state analizzate, e l'importanza di vari marcatori genetici è stata classificata in base a quanto bene prevedevano la reversibilità del sesso.

#Risultati: scoperte sui QTL (loci di carattere quantitativo)

La ricerca ha identificato specifiche regioni nel genoma collegate alla reversibilità del sesso in più popolazioni di trote iridee. Questo ha incluso:

1. Cromosoma Omy1: Specifici geni e le loro varianti erano fortemente associati a qtl legati alla reversibilità del sesso. Questi includevano diversi geni candidati che mostrano potenziale significato nell'influenzare la determinazione sessuale.

2. Cromosoma Omy12: Anche se meno significativo di Omy1, alcuni marcatori genetici erano associati a tratti di reversibilità del sesso.

3. Cromosoma Omy20: Questo cromosoma aveva più regioni collegate alla reversibilità del sesso spontanea. Qui sono stati identificati diversi geni ben classificati, mostrando il loro potenziale impatto sulla determinazione del sesso.

Lo studio ha evidenziato variazioni che erano statisticamente significative in relazione ai rapporti sessuali della prole.

#Geni candidati e i loro possibili ruoli

#Geni su Omy1

1. Syndig1:

   • Questo gene ha un ruolo cruciale nello sviluppo delle sinapsi e potrebbe essere importante per la differenziazione delle gonadi nei pesci.

2. Tlx1:

   • Un fattore di trascrizione che potrebbe avere un ruolo nella sopravvivenza cellulare durante lo sviluppo, influenzando possibilmente la differenziazione sessuale.

3. Hells:

   • Coinvolto nel rimodellamento del DNA, questo gene ha implicazioni per lo sviluppo delle cellule germinali e potrebbe influenzare la determinazione del sesso.

4. GbF1:

   • Coinvolto in processi cellulari, il ruolo di questo gene nella determinazione del sesso non è ancora completamente compreso, ma mostra promesse come candidato.

#Geni su Omy20

1. Arfgef3:

   • Questo gene gioca un ruolo nell'attivazione della via di segnalazione degli estrogeni, fondamentale per lo sviluppo delle caratteristiche femminili.

2. Khdrbs2:

   • Questo gene è legato a funzioni di legame dell'RNA e potrebbe influenzare lo sviluppo dei gameti.

3. Dystonin (Dst):

   • Sebbene non fosse stato precedentemente associato alla determinazione del sesso, recenti scoperte suggeriscono che potrebbe avere un ruolo nell'influenzare la reversibilità del sesso.

4. Caskin2:

   • La sua proteina potrebbe interagire con altre che influenzano le condizioni di crescita e lo sviluppo, indicando la sua importanza nella differenziazione sessuale.

#Altri fattori importanti

È stato riconosciuto anche il ruolo della temperatura e di altri Fattori Ambientali. Temperature elevate possono portare a un aumento delle istanze di reversibilità del sesso nei pesci. Questo implica un'interazione complessa tra genetica e condizioni ambientali, rivelando come entrambi gli aspetti possano influenzare il processo di determinazione del sesso nei pesci come la trota iridea.

#Implicazioni per l'allevamento ittico

Comprendere questi fattori genetici è cruciale per le pratiche di allevamento ittico. Può aiutare gli allevatori a ideare strategie per gestire efficacemente le popolazioni, mantenere i rapporti sessuali desiderati negli stock e migliorare la qualità del prodotto.

I risultati dello studio forniscono una base per sviluppare strategie di breeding che potrebbero ridurre le istanze di pesci maschi indesiderati che compaiono negli stock di sole femmine. Inoltre, con i fattori ambientali che giocano un ruolo significativo, ulteriori ricerche sono necessarie per esplorare le condizioni di allevamento ottimali per minimizzare la reversibilità del sesso spontanea.

Combinando tecniche di gestione genetica con il controllo ambientale, gli allevatori di pesci potrebbero riuscire a ottenere popolazioni più stabili e rese migliori.

#Conclusione

In sintesi, la ricerca getta luce sulle complessità genetiche che circondano la determinazione del sesso e la reversibilità del sesso nella trota iridea. Identificando geni specifici e comprendendo come interagiscono con fattori ambientali, l'industria dell'acquacoltura può lavorare verso pratiche di allevamento ittico più sostenibili ed efficienti. Futuri studi saranno essenziali per approfondire la nostra comprensione di questi processi e assistere nello sviluppo di soluzioni su misura per la produzione itticia.