Optimalizace chromozómových manipulací u jeseterovitých ryb

Abstract

Vysoce výnosný trh s černým kaviárem a decimování divoce žijících populací jeseterů v následku vedou ke zdokonalování akvakultury těchto druhů. Chromozomové manipulace, a v jejich rámci obzvláště gynogeneze se nachází v centru pozornosti jako způsob, jak změnit poměr samic a samců v potomstvu. Tato studie byla zaměřena na optimalizaci chromozomových manipulací u jeseterů, a to především na gynogenezi. Byly analyzovány důvody nízké míry přežití a optimalizovány zásadní kroky k indukci gynogeneze. Dále byly prozkoumány alternativní způsoby inaktivace DNA spermatu, stejně jako vliv přirozených mechanismů reparace DNA závislých na světle na výsledky indukce gynogeneze. Byly navrženy metody využití mezidruhové gynogeneze pro zjednodušení separace gynogenetického potomstva. Spektrofotometrický výzkum byl použit ke zjištění schopnosti UV světla, jako nejběžnějšího prostředku inaktivace DNA, k proniknutí do vzorku spermatu. Dále, výzkum motility ozářených spermií a výsledky parciální indukce gynogeneze ukázaly, že nízká transparentnost spermií pro UV světlo může způsobit významnou heterogenitu UV ozáření. V důsledku toho bylo navrženo vhodné naředění spermií, jako zásadní krok pro homogenní UV ozáření vzorku. Gynogeneze jesetera malého byla indukována použitím chemických látek, které poškozují DNA spermií jako alternativa k UV ozařování pro účely hromadné produkce gynogenů. Všechny testované substance ukázaly schopnost inaktivovat DNA spermií a produkovat gynogeny. Nicméně byl pozorován negativní dopad ošetření chemickými látkami na motilitu spermií. Následně tyto typy ošetření měly nízkou účinnost indukce gynogeneze. Nejvyšší procento produkovaných gynogenetických larev 19,8 ? 8,9 % bylo získáno při ošetření spermatu aminomethyl-4,5',8-trimethylpsoralenem v koncentraci 50 ?M, následovaném ozářením UV - A (360 nm) o dávce 900 J/m2. Tento typ ošetření by mohl být využíván jako náhrada běžně používaného UV-C záření, například při ošetření velkého objemu spermatu. Podrobný výzkum fotoreaktivace spermií jeseterů odhalil významnou míru na světle závislé reparace DNA spermií ozářených vysokými dávkami UV-C světla. Indukce gynogeneze s použitím spermií ozářených UV-C zářením a vystavených viditelnému světlu měla za následek významné odchylky od typického Hertwigova efektu. Naproti tomu, červené světlo s vlnovou délkou větší než 600 nm nevedlo ke snížení poškození DNA, místo toho byl nalezen mírný nárůst poškození DNA, tzv. že se neindukovala fotoreaktivace. Proto bylo během indukce gynogeneze navrženo použití infračerveného světla k osvětlení pracovních míst. Použití mezidruhové gynogeneze, a to zejména využití gamet jeseterovitých druhů s různou úrovní ploidie bylo navrženo jako způsob jak zjednodušit separaci gynogenů. Kromě toho aplikace této metody umožňuje odděleně zkoumat efektivnost DNA inaktivace a obnovu ploidní úrovně stejně jako při posouzení fitness parametrů a přežití v každé skupině potomstva bez fyzické separace ryb. Rovněž byla provedena optimalizace protokolu tetraploidizace jesetera malého pro budoucí uplatnění tetraploidních jedinců s diploidními jikrami a spermiemi při indukci gynogeneze a androgeneze. Závěrem lze konstatovat, že popsané metody a protokoly dovolují indukovat gynogenezi u jeseterů s dostatečnou mírou přežití pro akvakulturu, s přihlédnutím k jejich vysoké plodnosti, i když je potřeba pokračovat v provádění dalších studií o dalších dopadech tohoto zásahu na rybí organismus.