Explorando o potencial biológico e socioeconômico de novas espécies de peixes candidatas emergentes para a expansão da indústria de aquicultura europeia - o projeto DIVERSIFY (EU FP7-GA603121)
por Rocio Robles, Líder de Disseminação (CTAQUA, Espanha), Constantinos C Mylonas, Coordenador de Projeto (HCMR, Grécia), Costas Tsigenopoulos, Reprodução e Genética - líder pikeperch (HCMR, Grécia), Ivar Lund, Nutrição - líder pikeperch (DTU, Dinamarca), Pascal Fontaine, Criação de larvas - líder pikeperch (UL, França), Patrick Kestemont, Cresce a pecuária - líder pikeperch (FUNDP, Bélgica)
O projeto DIVERSIFY foi executado entre 2013 e 2018 e incluiu seis espécies de peixes europeus (veja a edição de abril do International Aquafeed). A combinação de biológicos, Prevê-se que as atividades de investigação tecnológica e socioeconómica desenvolvidas em DIVERSIFY apoiem a diversificação da indústria aquícola da UE e ajudem a expandir a produção, aumento dos produtos da aquicultura e desenvolvimento de novos mercados.
Seguindo as edições internacionais anteriores do Aquafeed no projeto DIVERSIFY, no qual apresentamos as realizações do projeto em halibut e magros, este mês apresentamos os resultados do projeto sobre pikeperch (Sander lucioperca).
PIKEPERCH NO PROJETO DE DIVERSIFICAR
Pikeperch, S. lucioperca, é um peixe de água doce considerado de maior potencial na Europa para a diversificação da aquicultura interior (Fig.1). A carne do lúcio tem um sabor neutro, permitindo diferentes formas de preparação. Além disso, os filés não têm ossos - ao contrário da carpa, que concorre no mesmo segmento de mercado. A produção de pikeperch durante todo o ano requer a produção em RAS (Recirculation Aquaculture Systems). O RAS também permite produzir em altas densidades, 80-100 kg m-3. Reconhecida por uma pesquisa dirigida a piscicultores, DIVERSIFY identificou os principais gargalos para a expansão da cultura de pikeperch hoje:(a) falta de conhecimento da variabilidade genética dos estoques de cria usados, (b) baixa sobrevivência larval (tipicamente 5-10%); uma alta incidência de deformidades, e (c) alta sensibilidade a estressores, práticas de manejo e manejo que resultam em mortalidade elevada e repentina. Todos esses gargalos foram resolvidos pela pesquisa realizada em DIVERSIFY.
Genética
Identificação de relações genéticas entre diferentes reprodutores, fenômenos de endogamia e perda de heterozigosidade são importantes na aquicultura, uma vez que pode resultar em subsequente falha reprodutiva e produtiva (redução da sobrevivência da progênie, crescimento, eficiência de conversão alimentar e aumento da frequência de deformidades). Também é importante saber como os estoques domesticados diferem de suas contrapartes selvagens, que poderia ser uma fonte futura de peixes para incluir em programas de criação. Superar os gargalos acima é muito importante para reduzir os custos de produção e, Portanto, expandir a produção aquícola de pikeperch na UE.
A primeira tarefa de DIVERSIFY para pikeperch foi avaliar a variabilidade genética de reprodutores em cativeiro em fazendas comerciais na Europa operando em RAS, e então compare essa variabilidade com a das populações selvagens. Um total de 21 populações / reprodutores foram amostrados e analisados, que incluiu 13 reprodutores em cativeiro e oito populações de origem selvagem. Os resultados indicaram que alguns reprodutores possuem variação genética adequada, mas como alguns deles se originam de poucos peixes, no futuro, deve-se prestar atenção ao estabelecimento de programas de melhoramento. Em geral, houve concordância com a origem do estoque e nossos estudos forneceram evidências de que as populações de piqueiros na Europa fazem parte de pelo menos dois grupos geneticamente diferenciados. O primeiro grupo é encontrado no norte da Europa, da Holanda / Dinamarca ao Ocidente, Polônia (pelo menos) para o Leste, e a Finlândia ao norte. O segundo grupo compreende todas as populações restantes na Europa Central até o sul da Tunísia (e provavelmente na Espanha, Itália e norte da Grécia). Com base neste agrupamento, pode-se afirmar que a maioria das populações analisadas parecia conter peixes de uma única origem; no entanto, em poucas populações domesticadas, essa proporção variou de 5-19%, possivelmente devido à mistura de peixes de fontes múltiplas.
Nutrição
Na área de nutrição de piqueiros, ensaios clínicos demonstraram que as larvas de pikeperch requerem altos níveis de inclusão dietética de fosfolipídios e PUFAs de cadeia longa (LC) essenciais para um desempenho ideal. Este requisito é incomum para larvas de peixes de água doce e é mais comumente observado em espécies marinhas. O nível de fosfolipídios é geralmente baixo em óleos dietéticos usados em rações para peixes, mas alguns óleos de peixe podem ter altas concentrações. Os fosfolipídios podem ser particularmente importantes em larvas de peixes, pois esses lipídios têm uma função importante durante o desenvolvimento larval e estão particularmente presentes no cérebro larval e nas membranas celulares. Os fosfolipídios podem melhorar a digestão e a utilização dos alimentos lipídicos e têm benefícios positivos no desenvolvimento larval. Assim, foi importante determinar os níveis ideais de fosfolipídios e níveis de FA (EFA) essenciais em alimentos secos para larvas de lúcio sobre o desempenho e o desenvolvimento.
Três níveis dietéticos de fosfolipídios foram testados em dietas de alimentação seca de larvas:O nível total de fosfolipídios variou 3,7% ww (PL1), 8,2% em peso (PL2) e 14,4% em peso (PL3) para avaliar seu efeito no crescimento e desenvolvimento larval. Adicionalmente, suplementação de EFA em três outras dietas (PL1H1-PL3H3) foi testada:0,5% ww PL1H1, 2% em peso de PL2H2 e 3,4% em peso de PL3H3. As larvas foram alimentadas com dietas secas de 10 dias até 30 dias após a eclosão.
Os resultados mostraram um efeito específico do EFA, Ácidos graxos Ω-3 ou um efeito combinado de fosfolipídios e ácidos graxos. Suplementação combinada de até 14,5% de fosfolipídios com EFA, Os ácidos graxos Ω-3 levam ao maior crescimento (Fig. 2) e menores anomalias. A sobrevivência foi muito mais baixa para os grupos de larvas criados nos níveis mais baixos de fosfolipídios PL1 e PLH1. O nível mais alto de fosfolipídios EFA melhorou a atividade enzimática no trato digestivo larval, o que foi provavelmente devido a uma maior maturação do intestino seguido por uma melhora no crescimento. Várias das proteínas expressas no fígado (que é o principal órgão metabólico do corpo), como FAS (ácido graxo sintase), mostraram um aumento acentuado, quando as larvas foram alimentadas com baixos níveis de EFA nas dietas, sugerindo uma maior demanda de energia dessas menores larvas. Um aumento nos fosfolipídios da dieta de 3,7 para 8,2% não reduziu a incidência de deformidades esqueléticas, mas a inclusão de 14,5% de fosfolipídios reduziu significativamente a incidência de anomalias esqueléticas graves, e foi menor em larvas alimentadas com 14,5% de fosfolipídios + EFA.
Combinações de necessidades nutricionais e condições de criação durante o início da ontogenia são pouco estudadas na piqueira. A substituição de óleos marinhos por óleos vegetais reduziu a tolerância ao estresse e causou alterações neurofisiológicas em larvas de lúcio, mas os efeitos das pistas ambientais são limitados. A água salina influencia uma série de funções fisiológicas durante a ontogênese das larvas de peixes iniciais e pode afetar o metabolismo de AF, para que as larvas sejam mais capazes de converter ácidos graxos não essenciais em ácidos graxos essenciais e, assim, tenham menos necessidade de ácidos graxos essenciais fornecidos pelos alimentos (Fig. 3).
Resultados de um experimento com larvas de pikeperch alimentadas com diferentes fontes de ácidos graxos não essenciais e criadas em três salinidades diferentes (0, 5 e 10 ppt) mostraram que a salinidade não afetou o desempenho de crescimento das larvas. As larvas possuíam uma especificidade marcada para incorporar e esterificar ácidos graxos Ω-3 essenciais, especialmente ARA (ácido araquidônico), EPA (ácido eicosapentanóico) e DHA (ácido docosahexanóico) em lipídios. A salinidade não teve efeito sobre a capacidade das larvas de esterificar e incorporar precursores de PUFA insaturados e, assim, biossintetizar classes de lipídios contendo ácidos graxos essenciais. Um teste de estresse de confinamento causou alta mortalidade aguda em todos os grupos (50-70%), no entanto, significativamente mais baixo para um grupo de controle que recebeu altos níveis de ácidos graxos Ω-3 essenciais. A prevalência de anomalias esqueléticas graves foi geralmente alta, afetando mais de 75% da população de larvas com efeitos negativos pelo aumento da salinidade.
Recomenda-se que gorduras Ω-3 essenciais (EPA + DHA) sejam fornecidas em dietas de larvas de pikeperch para o desenvolvimento normal e para reduzir a sensibilidade ao estresse. Os resultados apontaram alta ocorrência de deformidades e aumento da incidência nas salinidades mais elevadas.
Criação de larvas
Até agora, vários gargalos influenciaram a redução do sucesso da criação de larvas de pikeperch. Três gargalos principais foram identificados:(1) alta mortalidade devido principalmente ao canibalismo, (2) alta taxa de deformidades e (3) uma grande heterogeneidade de tamanho entre coortes de larvas em vários estágios de desenvolvimento ontogênicos. Usando um sistema de criação de larvas em escala piloto (RAS, dez tanques de 700 L, Fig. 4) e com base em protocolos existentes usados pelas PMEs, experimentos sucessivos foram conduzidos usando delineamentos fatoriais (4 fatores testados com 8 unidades experimentais) que são métodos eficientes para otimizar protocolos larvais com sucesso. Tal metodologia permite (i) integrar os efeitos de cada fator simples testado e as interações entre eles, (ii) classificar e avaliar os efeitos induzidos por fatores ou interações, (iii) para identificar rapidamente uma combinação ideal de fatores que aumentam a sobrevivência larval, e (iv) estabelecer uma primeira modelagem do determinismo multifatorial complexo das variáveis de output. Este método já foi aplicado com sucesso na larvicultura de peixes. Nosso objetivo era estudar sucessivamente os efeitos do meio ambiente, variáveis nutricionais e populacionais. Para cada experimento, a escolha desses fatores foi uma compensação entre os dados disponíveis na literatura e as restrições de nosso sistema (ou seja, a impossibilidade de variar a temperatura em cada tanque). De cada experimento, de acordo com os resultados obtidos, os fatores e modalidades mais influentes foram conservados e integrados no experimento seguinte para otimizar o protocolo.
Efeitos dos fatores ambientais:Os efeitos da intensidade da luz (5 ou 50 lx), taxa de renovação da água (50 ou 100% por hora), Foram estudados a direção da corrente da água (no fundo ou na superfície do tanque) e o tempo de limpeza do tanque (manhã ou tarde). O delineamento experimental multifatorial foi baseado na aplicação de 8 combinações de fatores. A partir da desova de uma ninhada domesticada 500, 000 larvas recém-eclodidas (<1 dph) foram obtidas do SME Asialor (Pierrevillers, França). Em seguida, as larvas foram distribuídas em 8 tanques (62, 500 por tanque, 90 larvas L-1), onde a temperatura da água foi inicialmente mantida a 15-16 ° C. O fotoperíodo foi fixado em 12 horas de luz e 12 horas de escuridão com aumento progressivo da intensidade da luz (de 0 a 5 ou 50 lx) das 07:30 às 08:00 e diminuição da intensidade da luz (de 50 ou 5 para 0 lx) das 19:30 às 20:00. A temperatura aumentava gradativamente em 1 ° C por dia até 20 ° C. A frequência de alimentação era uma refeição a cada 1,5 horas durante o período de luz. O oxigênio dissolvido foi mantido acima de 6 mg L-1.
Neste experimento (39 dias), foi demonstrado que juvenis desmamados de 0,50 ± 0,06 g de peso corporal médio podem ser produzidos em 5 semanas, mas as taxas de sobrevivência (0,3-2,6%) foram muito baixas. Finalmente, parece que uma entrada de água no fundo do tanque é melhor para reduzir a heterogeneidade de tamanho. Considerando os resultados de crescimento, recomendamos aplicar uma intensidade de luz de 50 lx, uma taxa de renovação de água de 100%, uma limpeza do tanque durante a tarde e uma entrada de água no nível inferior. De acordo com o comportamento, esse primeiro experimento nos permitiu saber que é possível determinar a 'personalidade' em juvenis de piqueiros e talvez destacar em um experimento futuro a ligação entre personalidade e canibalismo.
Efeitos dos fatores nutricionais:um segundo experimento (53 dias) foi feito para avaliar os efeitos de quatro fatores de alimentação:o momento do início do desmame (aos 10 ou 16 dph), o método de distribuição de alimentos (contínua ou descontínua durante o período de iluminação), a implementação ou não de uma abordagem de coalimentação (6 dias antes do período de desmame) e a duração do desmame (3 ou 9 dias). Larvas (240, 000, 30, 000 larvas por tanque ca. 43 larvas L-1) foram obtidas do SME Asialor (Pierrevillers, França). Os resultados sugerem, que um início tardio e uma duração mais longa de desmame seguido de alimentação descontínua melhorará a sobrevivência larval, crescimento e reduzir deformidades em populações de pikeperch.
Efeitos dos fatores populacionais:Um terceiro experimento (52 dias) testado, os efeitos da densidade inicial de larvas (50 ou 100 larvas L-1), separando peixes saltadores (sim ou não), grupo de irmãos em lotação ou não-irmãos (larvas de uma ou duas fêmeas) e peso da fêmea (<2,8 kg ou> 3,3 kg). Larvas (420, 000) foram obtidos do SARL Asialor (Pierrevillers, França) e transferido para a plataforma experimental UL (UR AFPA, Vandœuvre-lès-Nancy, França). Os resultados obtidos nas instalações larvais da plataforma sugerem que a maior biomassa final pode estar correlacionada a uma maior densidade inicial de larvas (100 larvas L-1) e ao uso de larvas fornecidas por fêmeas maiores, mas independente da seleção de jumpers e do uso da população de irmãos.
Identificação de combinações ideais de fatores
De acordo com os melhores resultados obtidos nos experimentos anteriores, uma combinação ótima de fatores (Tabela 1) foi proposta para melhorar a criação de larvas de pikeperch e testada no mesmo sistema de criação usando 7 repetições (52 dias).
Condições ambientais crescem
a área de crescimento, os estudos identificaram as condições ideais para melhorar o crescimento e o bem-estar da piqueira na aquicultura e caracterizaram os efeitos dos principais fatores de manejo e ambientais sobre o crescimento e o estado fisiológico dessa espécie. um experimento de triagem, oito fatores considerados relevantes para o bem-estar da pikeperch foram comparados em duas modalidades usando um desenho multifatorial fracionado (28-4). Cada unidade experimental representou uma combinação de oito fatores em duas modalidades que incluíam classificação, densidade de estocagem (15 vs 30 kg / m3), tipo de alimentação (flutuante vs afundamento), intensidade da luz (10 vs 100 lux), espectro de luz (vermelho vs branco), fotoperíodo (longo vs curto), oxigênio dissolvido (60 vs 90%) e temperatura (21 vs 26 ° C). A amostragem de peixes ocorreu nos dias 36 e 63. Marcadores de estresse - glicose, cortisol e atividade serotonérgica cerebral - e alterações nas atividades imunes humorais e expressão do gene imune no rim foram avaliadas. A intensidade da luz e o tipo de alimento apareceram claramente como fatores diretivos para a cultura de pikeperch (Fig. 5). O uso de um feed de afundamento levou aos melhores resultados em termos de peso individual final, a taxa de crescimento específica e a heterogeneidade de peso. A alta intensidade da luz afetou a sobrevivência. A principal influência no estado fisiológico e imunológico foi imposta pelas características da luz, incluindo intensidade, espectro e fotoperíodo, bem como a temperatura.
Pikeperch é sensível ao seu ambiente de luz. Sua preferência por ambientes escuros é explicada por adaptações específicas de sua retina, incluindo um tapetum lucidum que é um tecido anátomo-histológico específico que amplifica muito a sensibilidade do olho à luz. Foi demonstrado que a intensidade da luz e as cores da luz podem afetar a visão de várias espécies de peixes, afetando a ingestão de alimentos, reprodução, crescimento e até sobrevivência. Portanto, é essencial manter os peixes em um ambiente de luz ideal. Contudo, os efeitos do ambiente de luz, incluindo a intensidade da luz e o espectro de luz, sobre a fisiologia e imunidade do pikeperch, e mais geralmente de teleósteo, são mal documentados. E considerando os resultados do experimento multifatorial, um experimento in vivo foi realizado a fim de validar e aprofundar os efeitos da intensidade da luz e do espectro de luz no status de estresse, resposta imune humoral inata e perfis de expressão de genes imuno-relevantes em pikeperch.
Um estoque de 1000 juvenis de pikeperch foi distribuído em 24 tanques internos de 100 L de um sistema de aqüicultura de recirculação. Após uma aclimatação de 30 dias em condições constantes (espectro:branco; intensidade da luz na superfície da água:10 lx; fotoperíodo:12L (8:00-20:00) / 12D), novas condições de luz foram aplicadas, com seis tanques por condição experimental:10 ‐ lx branco; 10 ‐ lx vermelho; 100 ‐ lx branco; e 100 ‐ lx vermelho. A intensidade da luz foi medida na superfície da água e os espectros incluíram um branco (branco industrial - Osram, branco frio 840 Lumilux) e uma cor vermelha (filtro vermelho, 610 nm; Loomis). As amostragens ocorreram durante a escotofase às 04:00 e fotofase às 16:00, em ambos os dias 1 e 30. Para evitar eventos repetitivos estressantes em peixes e artefatos em potencial nos resultados, 12 tanques (três por condição) foram atribuídos em cada momento de amostragem.
Os resultados definiram que o uso de uma alta intensidade de luz foi seguido por um estresse de longo prazo e uma supressão imunológica. O espectro de luz tem poucas influências. Além disso, os resultados demonstraram que o alto nível de estresse pode ter impactado a produção e secreção de melatonina pelo órgão pineal. A queda na melatonina circulante e o aumento no estado de estresse podem estar envolvidos na supressão imunológica.
