Científics del CSIC seqüencien el genoma de l'orada

L'estratègia de seqüenciació massiva i d’assemblatge ha permès obtenir la versió més completa fins a la data de la seqüència del genoma d'aquesta espècie.
L'estratègia de seqüenciació massiva i d’assemblatge ha permès obtenir la versió més completa fins a la data de la seqüència del genoma d'aquesta espècie.

Aquesta espècie presenta abundants duplicacions gèniques, la qual cosa podria explicar la seva gran plasticitat i capacitat d'adaptació a diferents condicions de cultiu.

El CSIC ha liderat aquest treball, que suposa un important avenç en la construcció d'eines genòmiques i biotecnològiques per a una producció aqüícola més sostenible.

Els resultats de l'estudi són la base de nous programes de selecció genètica i programació ambiental per a millorar la qualitat de la progènie i la interacció amb els microorganismes de l'ambient en què es cria l'espècie.

L’orada és una espècie piscícola de gran importància econòmica, àmpliament criada a tota la Mediterrània, amb una producció de més de 200.000 tones anuals. La seva naturalesa hermafrodita, amb una reversió mascle-femella a partir del segon any de vida, juntament amb la seva capacitat d'adaptació a canvis de salinitat, temperatura, disponibilitat d'oxigen i composició de l'aliment, ha estat una de les claus de l'èxit de la seva cria. Per tal de conèixer la base genètica d'aquesta gran plasticitat, investigadors dels Grups de Nutrigenòmica i de Patologia de Peixos de l'Institut d’Aqüicultura Torre de la Sal del CSIC (IATS-CSIC) han liderat al llarg de quatre anys un treball de seqüenciació del genoma d'aquesta espècie, en col·laboració amb l'empresa Biotechvana S.L. i el Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona.

El perquè d'un gran nombre de gens i de duplicacions gèniques

L'estratègia de seqüenciació massiva i d’assemblatge ha permès obtenir la versió més completa fins a la data de la seqüència del genoma d'aquesta espècie. "Hem seqüenciat i assemblat més de 1.250 milions de parells de bases, d'un total estimat de 1.600 milions" explica Jaume Pérez-Sánchez, Professor d’Investigació del CSIC i líder del projecte. Es tracta d'una mida considerablement més gran de la que s’ha trobat en altres espècies de peixos d'interès en aqüicultura, com el llobarro i el rèmol. Com a resultat, s'han identificat més de 55.000 gens que s'expressen de forma activa, encara que el més destacable és que més de la meitat d'ells, concretament el 55%, presenten múltiples còpies, "moltes d'elles generades per elements genètics mòbils", segons explica Carlos Llorens, responsable de Biotechvana.

"Gran part d'aquestes multiplicacions no es corresponen amb els successos evolutius de duplicació ja coneguts en peixos, sinó que són pròpies d'aquesta espècie i per tant recents en termes evolutius", segons comenta Toni Gabaldón, Investigador del CRG. A més, s'ha comprovat que molts dels gens duplicats estan implicats en la resposta a canvis en el medi, com les respostes immunitària o sensorial, així com en la transposició genòmica. Per tant, és d'esperar que aquesta multiplicació de la maquinària molecular millori la capacitat de domesticació i d'adaptació de l'espècie en un context hostil o de canvi global "que requereix respostes ràpides i apropiades en sistemes de cultiu intensiu amb una alta càrrega de patògens", segons comenta Ariadna Sitjà-Bobadilla, Investigadora del Grup de Patologia de l'IATS.

Exemples de la gran plasticitat fenotípica de l’orada

L’orada és per tant un model excel·lent per comprendre els processos que produeixen l'expansió recent del genoma en vertebrats superiors i les conseqüències que això acaba tenint sobre la plasticitat fenotípica de l'espècie. Com a prova d'això, engreixos duts a terme a les instal·lacions de cultiu de l'IATS a Castelló demostren que el metabolisme d'un carnívor com el de l'orada és suficientment dúctil com per a que sigui possible produir orades d'1 kg amb tan sols 1, 2 kg de pinso, fent servir dietes basades en ingredients vegetals amb un baix contingut en farines i olis de peix segons les formulacions proposades en el projecte europeu ARRAINA.

Així mateix, estudis duts a terme en col·laboració amb investigadors de la Universitat de Las Palmas de Gran Canaria, dins el Projecte europeu PerformFish, han demostrat en un treball recentment publicat a la revista Epigenetics (doi: 10.1080 / 15592294.2019.1699982) "que és possible programar nutricionalment la progènie mitjançant canvis en l'alimentació dels parentals que afecten gens claus del metabolisme lipídic, com el delta-9-desaturasa", segons explica Jaume Pérez-Sánchez.

Altres exemples de la plasticitat fenotípica de l'orada s'han evidenciat en el marc del Projecte Europeu d'Infraestructures en Aqüicultura, AQUAEXCEL2020. En aquest cas, Josep Calduch-Giner, Investigador del Grup de Nutrigenòmica de l'IATS, explica que "l'exposició primerenca a baixes concentracions d'oxigen permet reprogramar metabòlicament els animals per a que mesos després siguin capaços de maximitzar la producció d'energia de forma aeròbica quan siguin reptats amb concentracions baixes d'oxigen, per exemple, durant el període estival de ràpid creixement ". No coneixem els mecanismes últims, però "possiblement un paper clau el juguin els canvis observats en la composició de la microbiota intestinal", segons explica Carla Piazzon, Investigadora de el Grup de Patologia de l'IATS.

Els investigadors han posat a disposició pública i de la comunitat científica un visualitzador del nou genoma de l'orada a la seva pàgina web (www.nutrigroup-iats.org/seabreamdb). La investigació ha comptat amb finançament nacional (Projecte Intramural del CSIC 1201530E025; BreamAquaINTECH, RTI2018-094128-B-I00) i europea (projecte AQUAEXCEL2020),i ha estat publicada a la revista Frontiers in Marine Science.

Jaume Pérez-Sánchez, Fernando Naya-Català, Beatriz Soriano, M. Carla Piazzon, Ahmed Hafez, Toni Gabaldón, Carlos Llorens, Ariadna Sitjà-Bobadilla i Josep A. Calduch-Giner. Genome sequencing and transcriptome analysis reveal recent species-specific gene duplications in the plastic gilthead Sea Bream (Sparus aurata). Frontiers in Marine Science 6: 760. DOI: https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00760