MELHORAMENTO GENÉTICO: Fundamentos e contribuições da Aquatec e da Genearch para o fortalecimento da Competitividade da Aqüicultura

COLABORADORES João Luís Rocha Ana Carolina Guerrelhas Ana Karina Teixeira José Newton de Araújo Flávio Augusto Farias Simone Targino Maria Cláudia Ferreira

Fundamentos para as contribuições: Mais de 15 anos de melhoramento genético na Aquatec Estrutura de nosso programa: Índole familiar – 200-350 famílias e milhares de animais marcados em cada ano Seleção familiar e intra-familiar – crescimento e sobrevivência em viveiro comercial - Índices Rigorosa biosseguridade no Núcleo Genético Controle da consaguinidade-pedigrees/cruzas

Fundamentos para as contribuições: Estrutura de nosso programa: Esquemas de multiplicação comercial – qualidade e uniformidade do produto comercial e proteção genética Esforços no âmbito da Genética Molecular – Colaboração com Grupo do Prof. Galetti (UFSC) – Marcadores de ADN para: caracterização da diversidade dos planteis identificação de genes e SAM/MAS proteção genética

Culminação de todo nosso esforço de melhoramento genético: Ganho genético anual de: + 1.8 g (peso à despesca) + 0.13 g/semana (TCS) + ~14% da média por ano

AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO E TESTES COMERCIAIS Comparações simultâneas lado-a-lado, no mesmo viveiro, mesmo ambiente, com animais marcados Comparações famílias selecionadas com famílias-controle Comparações Speed Line com produtos de competidores

AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO

AVALIAÇÃO DO GANHO GENÉTICO

TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)

TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)

TENDÊNCIAS FENOTÍPICAS (G + E)

TESTES COMERCIAIS

TESTES COMERCIAIS

TESTES COMERCIAIS Vantagem em biomassa despescada de 100 g/m2 representa vantagem de + 1 tonelada/hectare

ASPECTOS A MELHORAR EM NOSSO PROGRAMA GENÉTICO Nossos Testes de Viveiro necessitam cobrir mais ambientes (salinidade, temperatura, manejo, etc.) – interações GxE Testes formais para resistência a doenças (NIM) Proteção Genética - legislação que proteja propriedade intelectual e investimento de melhoramento genético, como acontece para plantas

MAS NEM SÓ DE MELHORAMENTO GENÉTICO VIVE A COMPETITIVIDADE DA CARCINICULTURA HÁ OUTRAS QUESTÕES, OUTROS DESAFIOS – ENTRE ELES A QUESTÃO SANITÁRIA – STATUS SANITÁRIO DAS LARVAS COMERCIAIS

Shrimp disease has caused economic losses in billions Estimated Economic Losses in billions (up to 2001) VIRUS SINCE/YEAR PRODUCT LOSS IHHNV- Americas* 1981 $ 0.5 -1 YHV - Asia 1991 $ 0.1 - 0.5 TSV - Americas 1991/92 $ 1 - 2 WSSV - Asia 1992/93 $ 4 - 6 WSSV - Americas 1999 $ 1 - 2 Includes Gulf of California fishery 1989-1994 Lightner, D., 2005. J. World Aqua. Soc. 36(3) Still considered as the most limiting factor in shrimp culture!

Impacts of disease outbreaks WSSV

To Combat shrimp diseases SPF Prevention: Site, Species High health stock: SPF, Earlier diagnostics, Bio-security Management: Reduced water exchange, Better feeding practices, Feed, Disease vectors, Pond bottom Control: Disinfectants, Immuno-stimulants, Immunotherapy (Vaccines-like) Antibiotics, Probiotics, etc. Inconsistent results and costly SPR Genetically improved shrimp: SPR: specific strait Long-term solution and economically viable

NOVAS CONTRIBUIÇÕES PARA A COMPETITIVIDADE DA CARCINICULTURA Criação de nova empresa com participação societária da Aquatec GENEARCH AQUACULTURA

MISSÕES PARA A GENEARCH Coordenar e executar todas as ações de melhoramento genético da Aquatec Impulsionar o futuro SPF e SPR da Carcinicultura Brasileira Importação de linhagens vannamei SPF Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga) Laboratório de Patologia Aquícola (Natal)

MISSÕES PARA A GENEARCH Importação de linhagens vannamei SPF Seis linhagens SPF importadas dos Estados Unidos Diferentes atributos genéticos, Linha de Crescimento Rápido e Linha Resistente para Taura – diferentes origens (MX, PN, USA) Em quarentena em Touros, RN Primeiros Testes de Viveiro para breve

MISSÕES PARA A GENEARCH Importação de linhagens vannamei SPF Em quarentena em Touros, RN

MISSÕES PARA A GENEARCH Importação de linhagens vannamei SPF Em quarentena em Touros, RN

MISSÕES PARA A GENEARCH Importação de linhagens vannamei SPF Em quarentena em Touros, RN

USMSFP Working List of Specific Pathogens for "SPF" Penaeids in US

SPF Development: SPF + Founder Population Pre-Screening Primary Quarantine (F0) Secondary Quarantine (SPF candidate) Tertiary Quarantine (F1) Pre-Screening Discard - + SPF

MISSÕES PARA A GENEARCH Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)

MISSÕES PARA A GENEARCH Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)

MISSÕES PARA A GENEARCH Novo Núcleo Genético SPF (Pititinga, RN)

Health assurance program Principle tasks Establish stocks with healthy shrimp – Linhagens SPF Protect stocks against disease introduction Monitor and protect health Possess contingency plans for problems Key control points Site location Water intake Fresh/frozen food sources Introduction of genes Dispatch & loading procedures Personnel and visitors

Pathogen exclusion = No Disease Biosecurity Implementation of measures to avoid the entrance of new infections into a unit and to control the dissemination of disease within the unit Pathogen exclusion = No Disease Host Environment Pathogen Host Environment Pathogen It is the best to use preventive measure to maintain the health status of the units.

Biosecurity: Successful application Proper facility design Education of principles & common sense Consistent Implementation Dr. Boosom’ monodon project….. How ?

Shrimp Unit Inputs and Outputs Unit Processes Waste Garbage Recycling Gene Dissemination PL Broodstock Commercial PL Water Feed People Supplies Equipment Pests Air

Personnel Entrance Reception area Dirty side Office Showers Clean side Hatch window Clean side Reception area Dirty side Showers People entering the farm, must go through the showers. Red arrow indicates people direction.

Shrimp Health Assurance Health inspections Biosecurity audits Lab diagnosis (PCR, Histopathology, etc.) Production records Customer feedback Disease diagnosis needs to combine many useful tools, such as the history of the unit or shrimp, direct physical examination and production records and lab diagnostic results. All diagnostic results are subject to the sensitivity and specificity of the procedure, reliability of analyzer, and the interperation of the results etc. The health surveillance is based on both clinical signs and laboratorial diagnosis!

Health assurance program in shrimp breeding: Match with corresponding breeding strategy Improve and protect the animals’ health Bring stability in breeding and manage the risk of disease outbreak Help realizing genetic potentials, and maximize production and profitability Cost much for implementation but very rewarding

Health assurance program in shrimp breeding: Base populations: Premium health SPF status Introduction of genetics Field testing and Disease challenge testing Contingency plans Start with SPF populations Implement strict biosecurity in the facility Utilize quarantine station for any genetics introduction

SPR:Specific Pathogen-Resistant Definition: Resistant to one or more “specific” pathogen(s) Health status can be SPF or non-SPF A heritable trait SPR vs. General robustness High research priority rated by shrimp industry

SPF and SPR development O ideal é combinar os dois atributos SPF shrimp: Biosecurity implementation SPR shrimp: Genetic selection for resistance O ideal é combinar os dois atributos Linhagens SPF e SPR

SPF/SPR application: example SPF stock L. vannamei & P. monodon BioZEST: 8 kg/m2 Biosecure Zero-Exchange Shrimp Technology SPR stock IHHNV: L. stylirostris TSV: L. vannamei Examples: Thailand, 2002 Texas, USA: 2004 Venezuela, 2004

Linhagens SPF e SPR SPF and SPR development ESTRATÉGIA DA GENEARCH O ideal é combinar os dois atributos Linhagens SPF e SPR ESTRATÉGIA DA GENEARCH

MISSÕES PARA A GENEARCH Impulsionar o futuro SPF e SPR da Carcinicultura Brasileira Laboratório de Patologia Aquícola (Natal) Capacidade funcional para grande escala de testes formais de resistência a doenças específicas (NIM) - SPR Fins de melhoramento genético – Linhagens SPF e SPR

SyAqua: Genetic Selection for IMNV resistance Newly emerging disease: many unknowns Did not cause massive mortality under laboratory challenge test IMN: Geographic Distribution Stresses

GENEARCH AQUACULTURA Todas estas contribuições representam: um alto esforço de investimento um tremendo esforço logístico e de organização complexo e difícil esforço legal e burocrático que durou vários anos uma aposta e um compromisso com o futuro da carcinicultura Brasileira

Paradigm Shift Switch to different species Monitor seed-stock Thailand: P. monodon  L. vannamei China: F. chinensis  P. monodon  L. vannamei Mexico: L. stylirostris  L. vannamei Monitor seed-stock Bio-security concept SPF/SPR concept High-density culture in smaller ponds Greater control over variables Lower costs of production

SPF/SPR: Conflict, Compromise or Opportunity? Challenges of disease problems and low shrimp prices led to a transition period during which shrimp business is being consolidated and new production strategies are being adapted Global shrimp consumption/demand will continue to rise and shrimp industry will emerge and expand again, those who can take advantage of the opportunity will have a better chance to succeed From a breeding perspective, genetically improved shrimp (SPR) with “premium health SPF” status will soon become the main seed source - GENEARCH

GENEARCH AQUACULTURA TEMAS EM CONSIDERAÇÃO: Liderar para promover novos sistemas de produção mais adequados para nossas linhagens SPF? Altas densidades, ambiente controlado, menores trocas de água Participar mais ativamente no manejo dos sistemas de produção de nossos clientes e interligar com o programa de melhoramento genético?

COMPETITIVIDADE DA CARCINICULTURA Requer sistemas de produção mais controlados e com menor vulnerabilidade a doenças Linhagens selecionadas para alta produtividade em viveiro, resistentes a doenças (SPR), e com um alto status sanitário, i.e., completamente livre de doenças (SPF) A Aquatec estabeleceu os fundamentos muitos anos atrás, iniciou as contribuições, e agora a GENEARCH acelera de forma notável o ritmo dessas contribuições – Linhagens melhoradas SPF e SPR no Brasil

FUTURA CARCINICULTURA AQUATEC E GENEARCH A BASE SPF E SPR DA FUTURA CARCINICULTURA BRASILEIRA