EPISOLE
Regulação epigenética do desenvolvimento e crescimento do linguado senegalês (Solea senegalensis)
- Responsável Luisa Maria Pinheiro Valente
- Entidade Financiadora Portugal 2020/COMPETE 2020/FEDER, Eixo I do POFC do QREN: FCOMP-01-0124-FEDER-015382.
- Referência: PTDC/MAR/110547/2009
- Financiamento Total: 176.173,00 €; FEDER: 62.773,20 €
- Duração 2011-2014
Regulação epigenética do desenvolvimento e crescimento do linguado senegalês (Solea senegalensis)
Objectivos e resultados obtidos
O EPISOLE pretende explorar recursos genómicos e estabelecer um grupo multidisciplinar de investigação sobre as bases biológicas do desenvolvimento e crescimento em larvas de peixe, utilizando o linguado Senegalês como modelo. Desequilíbrios no desenvolvimento ontogenetico, registados durante o estado larvar, têm sido relacionadoscom factores ambientais inadequados implicados na génese de deformidades esqueléticas, um dos mais graves problemas em aquacultura, em termos de qualidade de juvenis e bem-estar animal. É um projecto inovador que integra metodologias de carácter genómico, morfológico e fisiológico no estudo dos efeitos de natureza ambiental e nutricional.
O linguado Senegalês (Solea senegalensis) tem sido considerado a espécie piscícola com maior potencial para produção em aquacultura no Sul da Europa. Tal como noutras espécies, a criação de larvas em condiçõessub-óptimas é o maior obstáculo à produção intensiva (IV Sole workshop, Faro 2008), resultando numa dispersão de tamanhos, fraca qualidade das larvas, baixas taxas de crescimento e elevada susceptibilidade a doenças. Estes factores estão frequentemente associados a deformações esqueléticas que podem atingir 80%das larvas e que têm início durante os primeiros estádios de desenvolvimento, sendo particularmente danosas para o bem-estar animal e tendo graves consequências económicas. Estes problemas estão relacionados com factores ambientais e com factores nutricionais que afectam negativamente o crescimento e induzem um fraco desenvolvimento muscular e esquelético das larvas. Apesar da muita informação acerca do desenvolvimento ontogenético das larvas é notável a ausência de métodos e parâmetros de medição fiáveis capazes de avaliar alterações fisiológicasnoseu desenvolvimento, de forma a permitir seleccionar as condições ambientais mais favoráveis á sua produção intensiva. O aparecimento de ferramentas moleculares tem oferecido novas informações acerca da ontogenia funcional em peixes, mas os efeitos de factores externos no crescimento e asuarelação com a qualidade das larvas não foi ainda alvo de estudo em linguado.
O projecto EPISOLE irá debruçar-se sobre estes aspectos através de 5 tarefas:
1. Desenvolvimento de ferramentas moleculares para estudo de genes envolvidos no desenvolvimento e crescimento. Os ortólogos de genes identificados noutras espécies como fundamentais para a diferenciação digestiva e crescimento muscular serão clonados em linguado; a sua utilidade como marcadores moleculares capazes de prever a qualidade dos juvenis será avaliada. Estas ferramentas moleculares serão aplicadas em futurosestudos de regulação epigenética de genes relacionados com o crescimento.
2. Caracterização do desenvolvimento e crescimento. Os padrões de expressão temporal e espacial de genes-chave serão descritos em embriões e larvas. A identificação dos estádios onde a hiperplasia é activadaserá integrada com os dados da expressão genética para seleccionar os genes relacionados com a regulação do crescimento.
3. Efeito da temperatura da água no desenvolvimento e crescimento. A influência da temperatura de incubação no desenvolvimento larvar será estudada atravésdosseus efeitos na utilização de nutrientes, crescimento somático, ontogénese, expressão e regulação dos genes seleccionados. Serão definidos marcadores moleculares para o desenvolvimento do tubo digestivo, miogénese, desenvolvimento muscular e celularidade, no sentido de aumentar o crescimento larvar. Os estádios de desenvolvimento que apresentem intensa hiperplasia e osteogénese, juntamente com os dados da expressão genética, permitirão identificar a temperatura de incubação capaz de promover um melhor crescimento.
4. Efeito da qualidade proteica da dieta no desenvolvimentoe crescimento. Será avaliada a influência da proteína da dieta na eficiência de utilização e retenção proteica por parte do linguado. Os efeitos do equilíbrio em aminoácidos na celularidade muscular e na osteogénese serão integrados com a informação ao nível da expressão genética, estimando os seus efeitos a nível do crescimento somático, ontogénese, expressão e regulação dos genes previamente seleccionados em estádios precoces. Este conhecimento permitirá melhorar o crescimento larvar, controlar a dispersão de tamanhos e aperfeiçoar a composição nutricional dasdietas. Os resultados adquiridos nas tarefas 1-4 serão compilados numa “caixa molecular”, disponibilizando um grupo de marcadores moleculares capazes de prever o potencial qualidade dos juvenis.
5. Identificação polimorfismos em genes implicados na diferenciação e crescimento. Será estudada a variabilidade genética, em reprodutores, dos genes mais implicados na diferenciação e crescimento do linguado nos estádios precoces.
A informação obtida sobre o desenvolvimento do tubo digestivo e crescimento muscular, articulada com dados sobre a sua regulação epigenética, permitirá um conhecimento holístico da influência de factores ambientais e nutricionais no crescimento de larvas de peixes, particularmente do linguado Senegalês. O EPISOLE actuará no sentido de identificar métodos alternativos de selecção de condições de produção que permitam optimizar ocrescimento e promover a sobrevivência, resultando num aumento da qualidade dos juvenis. Irá contribuir para a sustentabilidade da produção piscícola em aquacultura e originar novos conhecimentos científicos.
Artigos Científicos
Campos, C, Castanheira, MF,Engrola, S, Valente, LMP, Fernandes, JMO, Conceição, L.. 2013c. Rearing temperature affects Senegalese sole (Solea senegalensis) larvae protein metabolic capacity. Fish Physiology and Biochemistry 39: 1485–1496. http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10695-013-9802-x
Campos, C, Fernandes, JMO, Conceição, LEC, Engrola, S, Sousa, V, Valente, LMP. 2013d. Thermal conditions during larval pelagic phase influence subsequent somatic growthof Senegalese sole by modulating gene expression and muscle growth dynamics. Aquaculture 414–415: 46-55. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2013.07.039
Campos, C, Sundaram, AYM, Valente, LMP, Conceição, LEC, Engrola, S, Fernandes, JMO. 2014. Thermal plasticity of the miRNA transcriptome during Senegalese sole development. BMC Genomics 15: 525-538. http://www.biomedcentral.com/1471-2164/15/525
Campos, C, Valente, LMP, Conceição, L, Engrola, S, Sousa, V, Rocha, E, Fernandes, JMO. 2013. Incubation temperature induces changes in muscle cellularity and gene expression in Senegalese sole (Solea senegalensis). Gene 516: 209-217. http://dx.doi.org/10.1016/j.gene.2012.12.074
Campos, C, Valente, LMP, Conceição, L, Fernandes, JMO. 2013. Temperature affects methylation of the myogenin putative promoter, its expression and muscle cellularity in Senegalese solelarvae. Epigenetics 8:1-9. http://dx.doi.org/10.4161/epi.24178
Campos, C, Valente, LMP, Conceição, LEC, Engrola, S, Fernandes, JMO, 2014. Molecularregulation of muscle development and growth in Senegalese sole larvae exposed to temperature fluctuations. Aquaculture 432: 418-425. http://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2014.04.035
Canada, P, Engrola, S, Conceição, LEC, Valente, LMP. 2019. Improving growth potential in Senegalese sole (Solea senegalensis) through dietary protein (Review). Aquaculture 498: 90-99. https://dx.doi.org/10.1016/j.aquaculture.2018.08.044
Canada, P, Engrola, S, Mira, S, Teodósio, R, Yust, MM, Sousa, V, Pedroche, J, Fernandes, JMO Conceição, LEC, Valente, LMP. 2018. Larval dietary protein complexity affects the regulation of muscle growth and the expression of DNA methyltransferases in Senegalese sole. Aquaculture 491: 28-38. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2018.02.044
Dionísio, G, Campos, C, Valente, LMP, Conceição, LEC, Cancela, ML, Gavaia, PJ. 2012. Effect of egg incubation temperature on the occurrence of skeletal deformities in Solea senegalensis. Journal of Applied Ichthyology 28(3): 471-476. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1439-0426.2012.01996.x/abstract
Valente, LMP, Moutou, KA, Conceição, L, Engrola, S, Fernandes, JMO, Johnston, IA. 2013. What determines growth potential and juvenile quality of farmedfish species? Reviews in Aquaculture 5: S168-S193. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/raq.12020/abstract