Variabilidad genética de Crassostrea gigas y Crassostrea corteziensis de un laboratorio de producción del noroeste de México*

Genetic variability of Crassostrea gigas and Crassostrea corteziensis from a hatchery in northwestern Mexico

TL Enriquez–Espinoza, JM Grijalva–Chon*

Universidad de Sonora, Departamento de Investigaciones Científicas y Tecnológicas, Rosales y Niños Héroes s/n, Hermosillo 83000, Sonora, México. *E–mail: mgrijal@guayacan.uson.mx

RESUMEN

Para evaluar la variabilidad genética de los ostiones suministrados por el Centro Reproductor de Especies Marinas del Estado de Sonora, se analizaron loci alozímicos en Crassostrea gigas triploide (n = 78) y la F1 de un nuevo lote de ostión nativo Crassostrea corteziensis (n = 78). En la muestra de C. gigas se analizaron 10 sistemas enzimáticos que revelaron 16 loci, de los cuales 12 fueron polimórficos. Para C. corteziensis, 9 sistemas enzimáticos revelaron 13 loci, de los cuales 8 fueron polmórficos. Los promedios de la heterocigosis esperada y observada para C. gigas fueron de 0.350 y 0.309, respectivamente, sin diferencias significativas entre ellos. Estos niveles son similares a los reportados para organismos silvestres diploides pero menores a los reportados para organismos triploides. Los promedios de la heterocigosis esperada y observada para C. corteziensis fueron de 0.294 y 0.065, con diferencias significativas (P = 0.001). El análisis de las frecuencias fenotípicas de los 12 loci polimórficos en C.gigas demostró que sólo 3 loci (AKP*, EST–2 y PEP–1*) estuvieron en equilibrio de Hardy–Weinberg, con una endogamia promedio de 0.133. Para C. corteziensis, los 8 loci polimórficos estuvieron fuera del equilibrio de Hardy–Weinberg y reflejaron una alta endogamia de 0.777 debido a una gran deficiencia de heterocigotos en todos los loci, sugiriendo que el pie de cría fuente está genéticamente erosionado. Si la variabilidad genética no se considera en la selección del pie de cría, el cultivo de ostión en el noroeste de México será inestable. Se recomienda un programa de selección de un linaje diploide de C.gigas que posea una buena variabilidad genética y un buen nivel de heterocigosis, además de seleccionar las poblaciones silvestres de C. corteziensis con el menor índice de endogamia con el fin de obtener un pie de cría genéticamente saludable.

Palabras clave: ostión, moluscos, acuicultura, variabilidad genética, alozimas.

ABSTRACT

To evaluate the genetic variability of oysters supplied by the Centro Reproductor de Especies Marinas del Estado de Sonora (Marine Species Hatchery Center of the State of Sonora), allozyme loci of triploid Crassostrea gigas (n = 78) and the F1 generation of a new batch of diploid native oyster Crassostrea corteziensis (n = 78) were analyzed. For the C. gigas sample, 10 enzymatic systems were analyzed, revealing 16 loci of which 12 were polymorphic. For C. corteziensis, 9 enzymatic systems revealed 13 loci, of which 8 were polymorphic. The average expected and observed heterozygosities for C. gigas were 0.350 and 0.309, respectively, with no significant differences between them. These figures are similar to those reported for wild diploid organisms, but lower than those reported for triploids. The average expected and observed heterozygosities for C. corteziensis were 0.294 and 0.065, with significant differences (P = 0.001). The phenotypic frequency analysis of the 12 polymorphic loci of C. gigas demonstrated that only 3 loci (AKP*, EST–2*, and PEP–1*) were in equilibrium according to the Hardy–Weinberg Law, with an average inbreeding of 0.133. For C. corteziensis, the 8 polymorphic loci were found outside of the Hardy–Weinberg Law, reflecting a high inbreeding value of 0.777 because of the large heterozygote deficiency in all loci, suggesting that the source broodstock is genetically eroded. If genetic variability is not considered in the selection of the broodstock, oyster culture in northwest Mexico will become unstable. We recommend a program of selection of diploid lineages of C. gigas with a good genetic variability and a good level of heterozygosis, and for C. corteziensis it is important to choose the wild population with the lowest inbreeding index in order to get a genetically healthy broodstock.

Key words: oyster, molluscs, aquaculture, genetic variability, allozymes.

INTRODUCCIÓN

El cultivo de Crassostrea gigas se estableció en México en la década de los setentas en San Quintín, Baja California, con semilla proveniente de los Estados Unidos. Actualmente, el cultivo de C. gigas a lo largo de la costa del Pacífico mexicano sobrevive con altas y bajas debido a eventos de severas mortalidades masivas que han ocurrido desde 1997, con mortalidades de hasta 90% en cada evento. Durante este tiempo se han hecho algunos esfuerzos para establecer esquemas de cultivo para Crassostrea corteziensis ya que es una alternativa endémica potencial (Baqueiro 1991, Chávez–Villalba et al. 2005), pero su baja tasa de crecimiento no es lo suficientemente atractiva para algunos de los ostricultores. En los datos oficiales no se distinguen ostiones por especie y se reportan producciones de cultivo de 41,700 t por año para ambas costas, el Pacífico y el Golfo de México (CONAPESCA 2005).

La producción masiva de especies acuáticas requiere el conocimiento y seguimiento de la variabilidad genética, la cual es fácilmente erosionada por la selección artificial involucrada en el proceso de mejoramiento genético (Álvarez–Jurado 1987, Benzie y Williams 1996). Los ostiones son altamente fecundos y los laboratorios productores en ocasiones utilizan pocos organismos como reproductores (Appleyard y Ward 2006), con severas consecuencias en el nivel de la heterocigosis en la progenie resultante. En México sólo se han realizado dos estudios para C. gigas, ambos con alozimas. De la Rosa–Vélez et al. (1991) reportaron una buena variabilidad genética en cultivos de San Quintín, Baja California. Más de 10 años después, Correa et al. (2004) reportaron una severa reducción de la variabilidad en el mismo campo ostrícola. Para C. corteziensis, Cruz et al. (2007) caracterizaron marcadores microsatelitales y Pérez–Enríquez et al. (2008) realizaron un estudio genético poblacional con alozimas en varias localidades del Pacífico mexicano.

El Centro Reproductor de Especies Marinas del Estado de Sonora (CREMES) atiende a más de 50 campos ostrícolas en el noroeste de México, produciendo semilla de C. gigas y C. corteziensis diploides. Este centro tiene una capacidad operativa de 50 millones de semillas al año y es el primer laboratorio productor de semilla certificado, el único y más grande en el país con una capacidad instalada de 100 millones de semillas. También, CREMES importa del extranjero semillas de ostión diploide o triploide, dependiendo de la disponibilidad. Debido a que los eventos de mortalidad masiva son de gran interés y preocupación para la industria ostrícola, en 2006 inició un proyecto de investigación multidisciplinario para describir el estado de los ostiones en cultivo. En este trabajo se presentan los resultados sobre la variabilidad genética de los organismos triploides C. gigas importados por CREMES y distribuidos en los campos ostrícolas para su cultivo, y sobre la variabilidad de una generación F1 de C. corteziensis con la que se pretende establecer un nuevo linaje de cultivo para uso de los ostricultores de la región.

MATERIALES Y MÉTODOS

CREMES proporcionó 78 adultos de C. gigas triploides interploides (producto de la cruza diploide x tetraploide) que fueron adquiridos como semilla de un laboratorio ubicado en Oregon, EUA, y engordados en la laguna costera La Cruz, Sonora (28°47'60" N, 111°55'04" W). CREMES también proporcionó 78 adultos de C. corteziensis, engordados en el mismo sitio que C. gigas, que representaron una parte de la generación F1 de organismos silvestres recolectados a 450 km al sur de La Cruz frente a las costas de Ahome, Sinaloa (25°45'58" N, 109°27'38" W). Los ostiones fueron transportados vivos a las instalaciones de la Universidad de Sonora, 110 km tierra adentro, para obtener el músculo abductor y la glándula digestiva, los cuales fueron homogeneizados de acuerdo con Grijalva–Chon et al. (1996). Las suspensiones proteínicas fueron almacenadas a –70°C hasta su análisis.

Se analizaron 10 sistemas enzimáticos para C. gigas y 9 para C. corteziensis (tabla 1), los cuales han demostrado resultados satisfactorios en C. gigas diploide y C. virginica (De la Rosa–Vélez y Rodríguez–Romero 1989, De la Rosa–Vélez et al. 1991, Correa et al. 2004). El medio de soporte electroforético fue a base de geles de almidón al 12%, como se describe en Aebersold et al. (1987), y los loci se interpretaron y nombraron de acuerdo con Grand et al. (1984), Utter etal. (1988) y Shaklee et al. (1990).

Los datos se analizaron con el programa Biosys–1 (Swofford y Selander 1981), en donde los loci se consideraron polimórficos si la frecuencia del alelo más común no excedió 95%. Para el análisis de C. gigas triploide no se tomaron en cuenta los pocos triples heterocigotos que se presentaron. En el resto de los heterocigotos no se pudo discriminar con certeza el alelo con doble dosis, por lo que fueron analizados de la manera habitual en Biosys–1. La heterocigosis insesgada se calculó de acuerdo con Nei (1978) y las diferencias entre los valores observados (Ho) y los esperados (He) se verificaron con una prueba t de Student. Adicionalmente, la deficiencia o exceso de heterocigosis se estimó con D = Ho – He/He. El equilibrio genético de Hardy–Weinberg se comprobó con un análisis de χ². En aquellos loci fuera de equilibrio, los fenotipos con discrepancias se determinaron con el programa HW–QuickCheck (Kalinowski 2006). A partir de las frecuencias alélicas se estimó el índice de endogamia (Fis) (Wright 1965) y la significancia de su igualdad a cero se estimó de acuerdo con Li y Horvitz (1953).

RESULTADOS

Se revelaron satisfactoriamente 16 loci en C. gigas, de los cuales 12 fueron polimórficos (AAT–2*, AKP*, EST–2*, EST–3*, EST–4*, IDH–1*, IDH–2*, LAP*, PEP–1*, PEP–2*, PGM–1*, PGM–2*) y 4 monomórficos (AAT–1*, ACP*, ADH*, GDH*). En C. corteziensis se revelaron 13 loci, de los cuales 8 fueron polimórficos (AAT–1*, AAT–2*, EST–2*, LAP*, PEP–1*, PEP–2*, PGM–1*, PGM–2*) y 5 monomórfi–cos (ACP*, AKP*, IDH–1*, IDH–2*, MEZ–1*). El locus MEZ–1* de C. gigas y los loci ADH*, EST–3*, EST–4* y GDH* en C. corteziensis se eliminaron del análisis ya que no presentaron buena resolución. La condición triploide en C. gigas se corroboró en LAP* con la presencia de ocho heterocigotos de tres bandas. Ningún otro triple heterocigoto se encontró en el resto de los loci. Los organismos triploides heterocigotos de LAP* con dos bandas tienen dos alelos, uno de ellos con dosis doble.

Considerando que algunos organismos se mostraron inactivos en el proceso de revelado enzimático, el tamaño promedio de la muestra por locus fue de 67 ± 3 para C. gigas y de 69 ± 3 para C. corteziensis. El número promedio de alelos por locus y el porcentaje de loci polimórficos para C. gigas fue de 2.4 ± 0.2 y 75%, y para C. corteziensis fue de 2.5 ± 0.4 y 62%. No se encontraron diferencias significativas entre la heterocigosis observada y la esperada (0.350 ± 0.066 vs 0.309 ± 0.072) en C. gigas, a diferencia de C. corteziensis en donde la heterocigosis observada fue menor que la esperada (0.065 ± 0.024 vs 0.294 ± 0.080, P = 0.001). Esas diferencias en heterocigosis se ven reflejadas en la heterocigosis por locus, especialmente en C. corteziensis, con un mayor rango en la heterocigosis esperada (tablas 2, 3).

El análisis de las frecuencias fenotípicas de los 12 loci polimórficos de C. gigas mostraron que sólo 3 loci (AKP*, EST–2* y PEP–1*) estuvieron en equilibrio de Hardy–Weinberg, mientras que en C. corteziensis todos los 8 loci polimórficos estuvieron fuera de equilibrio. Varios fenotipos fueron responsables del desequilibrio, especialmente en C. corteziensis (tablas 4, 5). El desequilibrio genético estuvo causado principalmente por una deficiencia de heterocigotos en ambas especies y estuvo corroborado por los valores negativos del coeficiente D y con repercusión en los elevados valores de Fis, especialmente en C. corteziensis (tabla 6).

DISCUSIÓN

En el noroeste de México el ostión C. gigas diploide fue introducido en los setentas, los triploides químicos en los ochentas y los triploides interploides en los noventas, todos de laboratorios de los EUA; sin embargo, no existen estudios que certifiquen la variabilidad genética de los triploides interploides cultivados en México. La importancia en términos genéticos de las cruzas de organismos tetraploides × diploides estriba en que ofrecen posibilidades para estudiar mejor las combinaciones alélicas resultantes.

Varios estudios sobre poblaciones silvestres y ferales de C. gigas reportaron heterocigosis mayores que 20% (Buroker et al. 1975, 1979; Smith et al. 1986; English et al. 2000; Appleyard y Ward 2006), lo cual rebasa las heterocigosis para 17 especies de la familia Ostreidae (De la Rosa–Vélez et al. 1991). Sin embargo, como en otras especies cultivadas, se ha documentado la pérdida de variabilidad genética en C. gigas cultivado (Ward et al. 2000). En San Quintín, Baja California, la heterocigosis de C. gigas ha disminuido de 0.281 a valores menores que 0.05 en 10 años (De la Rosa–Vélez et al. 1991, Correa et al. 2004). Fue evidente que en ese lapso de tiempo los proveedores de semilla no consideraron la importancia de la variabilidad genética para obtener una progenie de calidad. En los laboratorios de producción, en donde los factores ambientales están controlados, la pérdida de variabilidad genética depende del número de progenitores (De la Rosa–Vélez y Rodríguez–Romero 1988, Appleyard y Ward 2006), lo cual es un aspecto importante que no debe de ser minimizado para evitar la erosión genética.

Para la acuicultura, la relevancia de los ostiones triploides radica en su mayor tasa de crecimiento, su esterilidad y su mejor sabor comparado con los diploides en madurez (Boudry et al. 1998, Hand et al. 2004). Además, el complemento de tres cromosomas implica una mayor heterocigosis (Ward et al. 2000) y es de esperarse más clases genotípicas, por lo que los triploides interploides tienen una variabilidad genética 19% mayor que la de los triploides químicos (Wang et al. 2002). En el presente estudio, la heterocigosis observada para los triploides de C. gigas fue de 0.309, similar a lo reportado para poblaciones ferales australianas, poblaciones silvestres japonesas y linajes de laboratorio de cuatro generaciones de edad (Smith et al. 1986, English et al. 2000, Appleyard y Ward 2006). Sin embargo, el valor es menor que los reportados (0.48 y 0.57) para triploides de los EUA (Wang et al. 2002). Esto sugiere que los ostiones triploides cultivados en Sonora provienen de linajes con un pobre antecedente genético a pesar de su origen interploide.

Los resultados para C. corteziensis no son sorprendentes si consideramos que las poblaciones silvestres se han reducido por la sobrepesca y por las modificaciones antropogénicas de los estuarios (Chávez–Villalba et al. 2005). Desafortunadamente, la heterocigosis observada que se reporta en este trabajo no se puede comparar con los primeros trabajos publicados en la década de los ochenta debido a que sólo mencionan el polimorfismo (Hedgocock y Okazaki 1984, Rodríguez–Romero et al. 1988). Recientemente, Pérez–Enríquez et al. (2008) realizaron un estudio con alozimas en varias localidades del Pacífico mexicano y analizaron satisfactoriamente cinco sistemas enzimáticos, encontrando seis loci totales con cuatro de ellos polimórficos. A reserva de que hay diferencias en cuanto al número de productos genéticos analizados en el presente estudio y en el de Pérez–Enríquez et al. (2008), se puede decir que el valor promedio de la heterocigosis observada es menor, la heterocigosis esperada y el polimorfismo son mayores, y que el número de alelos por locus es similar a lo reportado por Pérez–Enríquez et al. (2008).

A diferencia del presente estudio, Pérez–Enríquez et al. (2008) no encontraron desequilibrio genético en C. corteziensis; sin embargo, Cruz et al. (2007) reportaron que una población de C. corteziensis de Sinaloa presentó un desequilibrio genético en 30% de los loci polimórficos microsatelitales. Las diferencias se pueden deber al grado de resolución de los microsatélites y que en nuestro caso los progenitores de los organismos analizados podrían provenir de una población con un elevado Fis. Si Pérez–Enríquez et al. (2008) determinaron que no hay una estructura genética de C. corteziensis en el Pacífico mexicano pero sí valores diferenciales en Fis, entonces las localidades óptimas para escoger buenos reproductores serán aquellas que presenten bajos valores de Fis, como lo sería Nayarit.

El desequilibrio genético se ha reportado en bivalvos cultivados (De la Rosa–Vélez y Rodríguez–Romero 1989, De la Rosa–Vélez et al. 1991, Correa et al. 2004) y ha sido atribuido a (1) una fuerte selección en contra de los heterocigotos, (2) la endogamia y (3) un efecto Wahlund, pero la endogamia parece ser la única explicación válida (Murphy et al. 1990). En el presente estudio es posible que los linajes parentales diploides y tetraploides que originaron a los triploides de C. gigas tengan una endogamia acumulada que se vio reflejada en el valor de Fis. De la misma forma, la endogamia y un bajo número de reproductores pueden ser responsables de la pobre variabilidad genética de C. corteziensis.

La consolidación de un programa de cultivo de ostión en el noroeste de México, incluyendo la producción de semilla, se debe basar en la producción de triploides interploides o triploides de meiosis I a partir de diploides con buena variabilidad genética para ambas especies, C. gigas y C. corteziensis, y evitar así la dependencia de distribuidores de semilla del extranjero que ofrecen la especie C. gigas con una desconocida variabilidad genética. Debido a que la semilla de ostión que sale de CREMES (importada o producida en sus instalaciones) se siembra en diferentes localidades del noroeste de México, el compromiso con los más de 50 grupos ostrícolas que figuran dentro de su cartera de clientes es muy claro en ese sentido.

AGRADECIMIENTOS

El financiamiento fue proporcionado por SAGARPA y el Instituto de Acuacultura del Estado de Sonora. El primer autor reconoce la beca otorgada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología. Se agradece a L Juárez–Romero y F Hoyos–Chairez (CREMES) la ayuda prestada para la obtención de las muestras y a E Glazier la edición del texto en inglés.

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NOTA

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