Poliploidia en moluscos de importancia comercial (almeja catarina Argopecten ventricosus Sowerby ii, 1842; almeja mano de leon Nodipecten subnodosus Sowerby 1835; y abulón rojo Haliotis rufescens Swainson 1822)
Resumen
La poliploidía ha sido una de las biotecnologías más empleadas en la ultima década para el mejoramiento genético de moluscos bivalvos por ser una de las mejores alternativas a corto plazo para incrementar la producción. Los organismos triploides presentan tres juegos completos de cromosomas homólogos que afectan la sinapsis, lo cual da como resultado una esterilidad parcial o total, la cual teóricamente repercute favorablemente en el crecimiento. Sin embargo, la inducción a la triploidía presenta algunos problemas que podrían resolverse con la disponibilidad de tetraploides para producir triploides biológicos. En este trabajo se presentan los resultados del desarrollo de biotecnologías de poliploidía en tres especies de moluscos nativos al noroeste de México, el abulón rojo (Haliotis rufescens), la almeja catarina (Argopecten ventricosus) y la almeja mano de león (Nodipecten subnodosus).
En abulón rojo se evaluó la inducción a la triploidía en tres épocas del año (mayo, septiembre y noviembre), obteniéndose en el mes de noviembre los mejores porcentajes de triploides. El éxito alcanzado en la triploidía fue paralelo a la viabilidad larval observada en larvas control durante cada inducción; la supervivencia más alta a trocófora y el coeficiente de variación (CV) más bajo ocurrió para las larvas producidas en noviembre o invierno. Las larvas producidas en mayo presentaron una supervivencia intermedia, mientras que las producidas en septiembre presentaron la supervivencia más baja a larva trocófora y el CV más alto. En almeja mano de león, para la cual se evaluaron diferentes concentraciones de citocalacina-B, se encontró que las concentraciones de CB de 0.75 mg/L y 1.0 mg/L presentaron el mayor éxito (87 % y 95 %, respectivamente), aunque la supervivencia larval estuvo inversamente correlacionada con el éxito a la triploidía.
Al evaluar los efectos de la triploidía sobre la gametogénesis y el crecimiento de la almeja mano de león durante un período de 21 meses, comparando triploides, diploides tratados, y diploides control, se encontró que el crecimiento de los triploides no fue superior a los grupos diploides. La falta de ventaja de crecimiento del triploide ocurrió a pesar de la incapacidad de los triploides para madurar y formar gametos, mostrando una esterilidad del 95 % al 99 % con respecto a los diploides. Este resultado podría estar asociado con la característica reproductiva de esta especie en el sitio particular donde se realizo la evaluación, donde se ha observado que la reproducción es ‘oportunistica’, así como también podría estar relacionado con un efecto negativo de la alta productividad primaria en este sitio particular.
En almeja catarina, especie para la cual ya se había desarrollado previamente el conocimiento sobre la triploidía (su inducción y ventajas en cultivo: Ruiz-Verdugo et al., 2000), en el presente trabajo se evaluó la inducción a la tetraploidía mediante tres métodos. El primero, por inhibición de la extrusión del primer cuerpo polar en ovocitos producidos por diploides y fertilizados por esperma haploide, produjo un porcentaje reducido de larva-D tetraploide, pero no resultó en supervivencia de estos a semilla o adulto. El segundo método, la inhibición de la primera división celular del cigoto, resultó principalmente en larva anormal no viable. El tercer método, la inducción a la tetraploidía inhibiendo el primer cuerpo polar en ovocitos de triploides fertilizados con esperma haploide, fue el único método en donde se obtuvo un alto porcentaje de larva-D tetraploide. De estas progenies tetraploides se logró el obtener adultos, mostrando que este es el único método viable para la producción de tetraploides, previamente demostrado para el ostión japonés.
Adicionalmente a las definiciones de las mejores condiciones y métodos para inducción a la poliploidía en estas tres especies, y la evaluación del crecimiento comparativo entre diploides y triploides en una especie, se definieron algunos de los efectos que la condición de triploide tiene sobre la gametogénesis en pectínidos como la en almeja catarina y en almeja mano de león, evaluada a un nivel no previamente reportado en moluscos: estimación de la frecuencia de células gaméticas sexuales específicas para cada estadio de desarrollo y para cada sexo. Esto se realizó con fines de definir los estadios específicos de la ovogénesis y espermatogénesis en donde ocurre un arresto de la meiosis en los moluscos triploides. Se encontró que independientemente de la edad de muestreo y de la especie, el tipo de ovocito más abundante en triploides fue siempre el previtelogénico, mientras que en diploides siempre fue el vitelogénico. Esto indica que, en los pectinidos triploides el estadio de ovocito en el que la gametogénesis fue detenida fue en el ovocito previtelogénico, el cual se encuentra en la profase I, antes del estadio de diploteno. La causa principal para este arresto meiótico esta posiblemente asociada a problemas durante el estadio de cigoteno-paquiteno de la profase I, cuando la sinapsis y su resolución ocurren, ya que la presencia de tres cromosomas homólogos puede resultar en la formación de complejos sinaptoténicos anormales (múltiples entre cromátidas hermanas de los tres homólogos presentes), no resueltos al alcanzar el estadio de paquiteno. En la gónada masculina la espermatogénesis fue detenida en el estadio de espermatocito primario, indicando nuevamente que el arresto de la meiosis ocurre durante la etapa de la profase I, en el cigoteno – paquiteno, o antes de entrar al estadio de diploteno, el cual se sabe solamente se alcanza por aquellos ovocitos entrando a vitelogénesis (vitelogénicos), o por aquellos espermatocitos pasando a espermatocitos secundarios. Dado los resultados tanto en hembras como en machos de esta especie, en donde la esterilidad observada en triploides está dada por un arresto del proceso meiótico, evidenciado por la incapacidad de las células gaméticas para proceder a estadios meióticos más avanzados durante la gametogénesis, se propone que esta esterilidad puede ser resultado de la acción de mecanismos genéticos de mantenimiento celular recientemente descritos como “checkpoint mechanisms”.
Finalmente, el tamaño celular y nuclear de los gametos en triploides presentó un incremento sustancial sobre el tamaño de las células y núcleos observados en diploides. Esto es indicativo de un incremento no solo en él numero de cromosomas en triploides, sino en el tamaño del núcleo conteniéndolos, así como un incremento en él numero de organélos y citoplasma para mantenimiento de esas células más grandes. Ese mayor tamaño en las células sexuales, específicamente los ovocitos, podría explicar el éxito logrado en la inducción a la tetraploidía en almeja catarina cuando se utilizaron ovocitos de triploides, ya que un mayor tamaño nuclear y celular permitiría un mejor acomodo de los cromosomas en la metafase y un mayor citoplasma permitiría una mayor reserva de componentes requeridos para la multiplicación de una célula poliploide (Guo y Allen, 1994c).