Selection, hybridization and genome manipulation in Siluroidei

Sélection, hybridation et manipulation du génome chez les Siluroidei

Department of Fisheries and Allied Aquacultures, 203 Swingle Hall, Auburn University, Alabama, 36849 USA

Accepted: 13 February 1996

Abstract

Selection, hybridization, and genome manipulation in the Siluroidei is reviewed. Selection topics include strain evaluation, qualitative traits, quantitative traits, mass selection, family selection, inbreeding, and crossbreeding. Hybridization is discussed with reference to culture traits. Genome manipulation technologies-sex reversal, gynogenesis, androgenesis, polyploidization, and gene transfer-are considered with application to genetic improvement of Siluroidei. Strains of ictalurid catfish Vary significantly for traits such as growth, disease resistance, harvestability, reproduction, body conformation and carcass yield. Growth of domestic strains can be 250% greater than that of wild strains. Strain differences have also been identified for clariid, bagrid, and silurid catfishes. Mass selection has increascd growth rate by up to 30%. Heritability estimates predict a response to selection for the traits of disease resistance and tolerance to low oxygen levels. Crossbreeding strains of Ictalurus punctatus have improved growth, disease resistance and reproductive performance. Two generations of inbreeding depressed body weight of I. punctatus as much as 30%, and can reduce viability and reproductive performance. Hybridization of I. punctatus X I. furcatus has resulted in a 20% increase in growth. Traits for tolerance to oxygen deficit, feed conversion, disease resistance, harvestability, and carcass yield were also improved. Interspecific, intergeneric, and interfamilial hybrids have been made with clariid fishes; heterotic growth was indicated. Hybridization has also been used to combine desirable traits of parental species. Sex reversal of I. punctatus using estrogen treatment followed by progeny testing can result in monosex, all-male populations. Gynogenesis and androgenesis are approaches to production of inbred lines of catfish, but thus far have limited application in aquaculture. Polyploidization has been applied in several ictalurid, silurid, and clariid fishes, but predicted improvements in performance have not been realized. Gene transfer has been accomplished in I. punctatus and Clarias gariepinus using microinjection and electroporation; the foreign genes have been expressed and inherited. Transgenic I. punctatus containing salmonid growth hormone genes grew 20–40% faster than controls.

Résumé

La sélection, l'hybridation et les manipulations du génome chez les Siluroidei sont passées en revue. La sélection inclut l'évaluation de la sélection en masse, des caractéristiques qualitatives et quantitatives des souches, la sélection des familles, des accouplements et des croisements. L'hybridation est discutée en référence aux souches d'élevage. Les techniques de manipulation du génome, l'inversion de sexe, la gynogenèse, l'androgenèse, la polyploïdie et les transferts de gènes sont considérés en fonction de l'amélioration génétique des Siluroidei. Les souches de poissons-chats ictaluridés varient significativement tels que la croissance, la résistance aux maladies, la reproduction, la conformation du corps, le rendement. La croissance des souches domestiques peut être de 250 % supérieure à celle des souches sauvages. Les différences de souches ont été identifiées pour les poisssons-chats clariidés, bagridés et siluridés. La sélection en masse a accru le taux de croissance de plus de 30 %. Les estimations d'héritabilité permettraient une sélection pour la résistance des maladies et la tolérance à un faible taux d'oxygène. Les croisements Ictalurus punctatus ont amélioré la croissance, la résistance aux maladies et les performances en reproduction. Deux générations de croisements consanguins diminuent le poids du corps de I. punctatus de plus de 30 % et peut réduire la viabilité et les performances de reproduction. L'hybridation d I.punctatus X par I. furcatus entraîne une augmentation de croissance de 20 %. Les caractères de tolérance au déficit en oxygène, du taux de conversion alimentaire, de la résistance aux maladies, et au rendement ont également été améliorés. Des hybrides entre espèces. entre genres, entre familles ont été réalisés avec de poissons clariidés. Une croissance hétérogène a été observée. L'hybridation a été aussi utilisée pour combiner des traits de caractère souhaitables des espèces parentales. L'inversion sexuelle de I.punctatus au moyen d'un traitement oestrogène suivi de progénie peut résulter en populations unisexes mâles. La gynogenése et l'androgenése sont des approches de production de lignées consanguines de poissons-chats mais ont des applications limitées en aquaculture. La polyploïdie a été appliquée chez plusieurs poissons ictaluridés, siluridés et clariidés mais les améliorations attendues n'ont pas été réalisées. Les transferts de génes ont été effectués chez I.punctatus et Clarias gariepinus au moyen de microinjections et d'électroporation. Les gènes étrangers se sont exprimés et transmis aux générations suivantes. Les I.punctatus transgéniques contenant des génes de croissance hormonale grandissent de 20 à 40 %, plus rapidement que les témoins.