Explorando el potencial biológico y socioeconómico de las nuevas especies de peces candidatas para la expansión de la industria acuícola europea: el proyecto DIVERSIFY

Una de las especies incluidas en el proyecto DIVERSIFY financiado por la Unión Europea, que se desarrolló entre 2013 y 2018 fue el halibut de Atlántico (Hippoglossus hippoglossus), también conocido como fletán del atlántico. El fletán atlántico es el pez plano más grande del mundo y puede alcanzar un peso de más de 300 kg. Es muy apreciado en los mercados de todo el mundo, pero la disponibilidad de fletán salvaje en el Atlántico está disminuyendo.

Las poblaciones noruegas se clasifican como viables, pero las pesquerías están sujetas a una regulación estricta. Esto ha llevado a una mayor demanda del mercado para el fletán del Atlántico, que no puede ser cubierto solo por las pesquerías.

El halibut del Atlántico (ver figura 1) es un pescado semigraso, rico en ácidos grasos omega-3, con una característica característica de carne blanca escamosa con pocos huesos. Esta especie se cultiva y tiene una excelente reputación y se comercializa tradicionalmente como grandes filetes o chuletas de pescado. Puede ser ahumado o marinado en el estilo típico escandinavo. Estas características llevaron a la inclusión del fletán del Atlántico en DIVERSIFY, como un gran candidato para las especies de peces y la diversificación de productos en la acuicultura europea.

Los esfuerzos de investigación y cultivo del halibut atlántico comenzaron en la década de 1980, y aunque la producción anual total de halibut atlántico cultivado está aumentando, solo alcanzó las ~ 1600 toneladas en 2017 (Dirección Noruega de Pesca).

En Europa, existen granjas de fletán del Atlántico en Noruega y Escocia. El tamaño de mercado deseado es de 5 a 10 kg y el tiempo de producción es actualmente de cuatro a cinco años. A pesar de un importante esfuerzo de investigación entre 1985 y 2000, el complicado ciclo de vida del fletán atlántico hizo que el progreso de la acuicultura fuera lento y, a partir de entonces, se ha asignado muy poca financiación para investigación.

Sin embargo, durante este tiempo los agricultores han logrado un progreso lento pero constante para mejorar la estabilidad de la producción, y el interés tanto en la jaula como en la cultura terrestre está creciendo. Los cuellos de botella restantes para una producción mayor y estable están relacionados con un suministro constante de crías y la necesidad de disminuir el tiempo de producción.

Esto último se puede lograr con el reciente establecimiento de la producción juvenil "todas mujeres". Se espera que esto tenga un gran impacto en el tiempo de producción ya que las hembras crecen más rápido y maduran más tarde. El 80 por ciento de los peces sacrificados <5 kg son machos maduros.

El proyecto DIVERSIFY abordó estos importantes cuellos de botella con un esfuerzo coordinado de investigación en reproducción, nutrición de larvas y cría y desarrollo de vacunas. Se espera que la combinación de actividades de investigación biológica, tecnológica y socioeconómica desarrollada en DIVERSIFY apoye la diversificación de la industria de la acuicultura de la UE y ayude a expandir la producción, aumentar los productos de la acuicultura y desarrollar nuevos mercados.

Reproducción

La investigación en nuestro proyecto confirmó que las hembras capturadas en el medio silvestre engendraron de manera confiable y produjeron huevos consistentemente de muy alta calidad (> 85% de fertilización). Las hembras de granja también produjeron huevos de alta calidad cuando se identificaron sus ciclos ovulatorios, y la extracción se realizó cerca de la ovulación (ver figura 2).

Para la producción comercial, así como para propósitos de reproducción, no es práctico confiar en hembras capturadas en la naturaleza. Sin embargo, relativamente pocas hembras cultivadas produjeron huevos consistentemente con tasas de fertilización> 80-85 por ciento. Como consecuencia, puede ser necesario incluir reproductores capturados en la naturaleza también en futuros grupos de reproducción para asegurar un material genético suficientemente amplio.

Las concentraciones plasmáticas de esteroides sexuales en criadores de granja fueron similares a lo que se ha informado anteriormente en el fletán atlántico, con perfiles anuales después del crecimiento y la maduración de los ovarios. Los niveles más altos de 17β-estradiol (E2) se registraron justo antes del desove, a principios de febrero, mientras que tanto E2 como la testosterona (T) se mantuvieron elevadas durante el período de desove.

No se observaron diferencias en las concentraciones promedio entre las hembras capturadas en el medio silvestre y las hembras de granja. Las concentraciones plasmáticas de la hormona estimulante del folículo gonadotropinas (FSH) y la hormona luteinizante (LH) se documentaron por primera vez en el halibut del Atlántico.

Las concentraciones medias de FSH fueron relativamente estables durante la vitelogénesis, desde octubre hasta principios de febrero, en consonancia con una liberación constitutiva de FSH de la pituitaria. La FSH plasmática disminuyó a niveles bajos durante el desove, pero aumentó nuevamente después de que se completó el desove.

Las concentraciones plasmáticas de LH mostraron grandes variaciones individuales a lo largo del ciclo reproductivo, pero se detectaron niveles altos durante el desove. Esto fue consistente con los resultados informados previamente en otros teleósteos, incluidos varios peces planos.

La implantación con el agonista de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRHa) no avanzó significativamente el tiempo de desove en las hembras de halibut del Atlántico, pero se observó una aparente sincronización en el tiempo de desove entre individuos, ya que las hembras tratadas habían completado el desove un mes antes de que se consumiera el control. En la producción comercial, la sincronización entre individuos puede ser una ventaja, ya que los esfuerzos del personal en la recolección de huevos pueden concentrarse en un período relativamente corto.

Los criadores de fletán del Atlántico necesitan ser monitoreados para la ovulación y eliminados regularmente, y los huevos se fertilizan in vitro. Por lo tanto, el uso de la implantación de GnRHa ofrece una ventaja logística para el manejo comercial de reproductores de la especie, al reducir la temporada de desove.

Nutrición

Para el desarrollo de un protocolo para el destete temprano de larvas de fletán del Atlántico, encontramos una gran diferencia con respecto a la ingesta de alimento de las larvas en tres dietas comerciales diferentes a los 28 días después de la primera alimentación (dpff) (ver figura 4).

Las larvas alimentadas con la dieta comercial de larvas marinas Otohime (Japón) tuvieron agallas completas después de cinco días de alimentación. Esta dieta se usó en un experimento destinado a encontrar el primer momento de destete a los 15, 22 y 28 dpff. El destete a 15 dpff dio como resultado una mortalidad de casi el 100 por ciento, a los 22 dpff aproximadamente el 30 por ciento de mortalidad y a los 28 dpff, casi el cero por ciento de mortalidad.

La conclusión fue que las características de la dieta son importantes para asegurar el consumo de alimento en las larvas de fletán del Atlántico y que las larvas están listas para alimentarse con un alimento formulado solo a 28 dpff. Se necesitan más experimentos para evaluar si las larvas tempranas crecen y se desarrollan bien con estas dietas.

Además, se desarrolló un protocolo para la producción de Artemia en crecimiento y se analizó la composición de nutrientes. Artemia cultivada durante tres días en el medio de cultivo ORI-cultivo (Skretting, España) y luego enriquecida con el medio LARVIVA Multigain (Biomar, Dinamarca) obtuvo un perfil de nutrientes mejorado en muchos aspectos.

Los contenidos de proteína, aminoácidos libres y taurina aumentaron, los lípidos y el glucógeno disminuyeron, mientras que la proporción de fosfolípidos (PL) con respecto a los lípidos totales (TL) aumentó. La composición de ácidos grasos mejoró en un experimento, pero no en el realizado por el socio comercial. Los perfiles de micronutrientes no se vieron afectados negativamente por el cultivo de Artemia en el medio de cultivo ORI.

Dado que investigaciones anteriores habían encontrado que las larvas alimentadas con Artemia en crecimiento se convirtieron en juveniles de mejor calidad, las larvas fueron alimentadas con Artemia en comparación con los nauplios de Artemia convencionales en DIVERSIFY (ver figura 5).

No hubo diferencias en el crecimiento, la pigmentación o la migración ocular entre los dos grupos y la composición de nutrientes de las larvas después de tres semanas de alimentación fue muy similar. La conclusión fue que los nauplios de Artemia producidos con métodos modernos tienen niveles de nutrientes suficientes para cubrir los requerimientos de las larvas de fletán del Atlántico.

Además, se examinó la hipótesis de que las larvas criadas en sistemas de recirculación acuícola (RAS) tendrían otra microflora en el intestino y, por lo tanto, tendrían una captación diferente de nutrientes. Sin embargo, a excepción de los niveles más altos del derivado de la vitamina K MK6, no encontramos diferencias en la utilización de nutrientes entre las larvas criadas en RAS o sistemas de flujo.

Finalmente, los juveniles de halibut del Atlántico (peso corporal de un gramo) fueron alimentados con dietas con cinco niveles de PL que variaron de 9 a 32 por ciento de TL. No hubo efectos de los niveles de PL en el crecimiento o la composición de lípidos en el intestino, el hígado y el músculo, 24 horas después de la alimentación.

Sin embargo, el tiempo después de la comida afectó la composición lipídica del tejido intestinal, con niveles más altos de lípidos neutros una y cuatro horas postprandiales, y niveles más altos de lípidos polares, ésteres de colesterol y ceramida a las 24 horas postprandiales, lo que refleja la absorción de Los lípidos temprano después de la comida.

Cría de larvas

Se desarrolló y describió un protocolo para el crecimiento de Artemia nauplii. El uso de Artemia en crecimiento durante el período crítico de metamorfosis en la larva de fletán del Atlántico no difirió del uso de Artemia nauplii en relación con el crecimiento, la mortalidad y la calidad de las crías. Además, la producción de Artemia en crecimiento fue intensiva en mano de obra, y los altos costos de personal pueden ser prohibitivos en la implementación de esta fuente de alimento vivo en la larvicultura comercial.

La producción comercial de alevines de halibut del Atlántico se realiza actualmente en sistemas de flujo (FT), mientras que existe un consenso creciente de que un RAS ofrecería parámetros ambientales y químicos del agua más estables que conducirían a un mejor rendimiento de las larvas.

Se desarrollaron protocolos de producción para saco vitelino y larvas de primera alimentación en RAS en DIVERSIFY. No se detectaron diferencias en la supervivencia entre la cría de RAS y FT durante la incubación del saco vitelino. Cuando los sistemas se cebaron durante un mes, el crecimiento larvario fue significativamente mayor en el grupo RAS durante la primera alimentación. Alta mortalidad ocurrió en uno de los tanques de FT.

En conjunto, los resultados sugirieron que con un acondicionamiento adecuado de la RAS, se establece un sistema estable donde el crecimiento y la supervivencia de las larvas es tan bueno o mejor que en los sistemas FT con condiciones óptimas. El RAS fue un sistema de cría más estable para las larvas de fletán del Atlántico en comparación con el sistema FT.

La caracterización metagenómica de las comunidades bacterianas en cría de agua y larvas reveló que al menos 300-400 géneros bacterianos diferentes estaban presentes en los sistemas de crianza. Se detectaron diferencias significativas en la composición de micro biota de los sistemas RAS y FT: tanto en silos y tanques, como en el agua y las larvas.

No se observó una correlación obvia entre la micro biota en el agua y la micro biota de las larvas. La caracterización de la composición de micro biota proporciona información importante para el desarrollo del tratamiento probiótico de larvas de fletán atlántico.

Salud de los peces

Con el fin de desarrollar una vacuna contra la Necrosis Neural Viral para las larvas de halibut del Atlántico, la proteína de la cápside del Nodavirus se expresó exitosamente de forma recombinante en tres sistemas diferentes; E. coli, Leishmania tarentolae y en plantas de tabaco, y como se esperaba, hubo variación en la cantidad de expresión entre los sistemas.

Además, la proteína de la cápside recombinante expresada en Pichia fue proporcionada por el proyecto TARGETFISH de la UE. Estos cuatro sistemas de expresión difieren en la forma en que las proteínas expresadas se glicosilan después de la traducción. Mediante la construcción y el uso de E. coli y Leishmania tarentolea que expresan la proteína verde fluorescente (GFP), se pudo visualizar mediante microscopía de fluorescencia que Artemia filtró eficazmente e ingirió estos microbios y, por lo tanto, la proteína recombinante que los aloja.

Artemia ingirió la proteína de la cápside del Nodavirus recombinante expresada por los diversos sistemas, que se pudo confirmar mediante inmunotransferencia.

La proteína de la cápside recombinante expresada por el sistema diferente se alimentó luego a Artemia, que se alimentó a larvas de fletán del Atlántico a 100 dph. Diez semanas después, los juveniles en todos los grupos de tratamiento fueron desafiados por un i.p. inyección (ver figura 7) con Nodavirus para verificar la eficacia.

Los peces desafiados fueron terminados ocho semanas después de la prueba y se probaron la presencia de Nodavirus en el cerebro mediante RT-PCR en tiempo real que apunta al segmento ARN2 viral. No se pudo observar una diferencia significativa entre los diferentes grupos de tratamiento, incluido el grupo con proteína recombinante que ha mostrado protección anteriormente.

Esto indica que el tamaño de los peces y la necesidad de clasificarlos para minimizar la gran variación entre individuos en diferentes fases en el momento de la vacunación tienen sus limitaciones inherentes y deben considerarse cuidadosamente.

En conclusión, aunque se ha demostrado que Artemia absorberá y acumulará las diversas formas de proteínas de cápside de Nodavirus recombinantes y actuará como un vector para la administración oral a larvas de halibut atlántico, los experimentos de desafío indican que esta estrategia de administración de antígeno no induce protección contra la infección por Nodavirus, al menos en las condiciones utilizadas en este estudio.

Se ha elaborado un manual técnico de producción para el fletán del Atlántico y se puede descargar del sitio web del proyecto en www.diversifyfish.eu. Este proyecto de 5 años (2013-2018) ha recibido fondos del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea para investigación, desarrollo tecnológico y demostración (KBBE-2013-07, etapa única, GA 603121, DIVERSIFY).

El consorcio incluye a 38 socios de 12 países europeos, entre ellos nueve PYME, dos grandes empresas, cinco asociaciones profesionales y una ONG de consumidores, y fue coordinado por el Centro Helénico de Investigación Marina, Grecia.

Autores: Constantinos C Mylonas, Coordinador de Proyecto (HCMR, Greee), Birgitta Norberg, Reproducción y Genética - Líder de Halibut Atlántico (IMR, Noruega), Kristin Hamre, Nutrición - Líder de Halibut Atlántico (NIFES / IMR, Noruega), Torstein Harboe, Criada - Atlantic Halibut Leader (IMR, Noruega), Sonal Patel, Fish Health - Atlantic Halibut Leader (IMR, Norway; actualmente en VAXXINOVA, Noruega) y Rocio Robles, Dissemin Leader (CTAQUA, España)

Fuente: International Aquafeed