Estudio de la fase larvaria planctónica del pulpo común, Octopus vulgaris Cuvier, 1797 frente a distintas condiciones de cultivo mediante el empleo de tecnologías ómicas e identificación de genes biomarcadores

Abstract

El pulpo común (Octopus vulgaris) reúne las características ideales para su introducción como nueva especie en la acuicultura. Actualmente en Galicia (NO España) se lleva a cabo el engorde de pulpos capturados de las poblaciones naturales. Sin embargo, debido a la elevadísima tasa de mortalidad producida durante los primeros estadios de desarrollo (paralarvas) se produce un cuello de botella que impide completar su ciclo de vida en cautividad, lo cual dificulta su implantación en la acuicultura. La investigación alrededor de este problema se ha centrado aspectos zootécnicos y en aspectos nutricionales, sin embargo, hay relativamente pocos estudios moleculares y genéticos en esta especie (teniendo en cuenta su relevancia científica y económica), especialmente en las paralarvas. Otro punto importante a tener en consideración son las cuestiones relacionadas con sus condiciones de bienestar (bajo cultivo) las cuales tampoco han sido objeto de adecuados estudios moleculares y funcionales. Nuestra propuesta con este proyecto de tesis es profundizar mediante análisis a partir de datos masivos, relativos a la expresión de genes y proteínas, en el estudio de los primeros estadios de desarrollo del pulpo común (paralarvas) crecidas bajo diferentes condiciones de cultivo (referidas a dieta y temperatura) con el fin de lograr una mayor comprensión de los procesos biológicos que ocurren en estas primeras etapas de vida, e identificar genes biomarcadores que puedan ser usados para ayudar a optimizar el cultivo. Este enfoque será posible gracias al uso de técnicas “ómicas” de secuenciación masiva enfocada a la genética (RNA-seq) y a la proteómica (SWATH), que nos permitirá obtener transcriptomas específicos y solventar la ausencia de un genoma de referencia. Además, las condiciones ambientales y nutritivas regulan la transcripción de genes a través de mecanismos epigenéticos subyacentes sin alterar la secuencia del genoma. Estos mecanismos pueden jugar un papel en la regulación del desarrollo temprano del pulpo afectando a su crecimiento, supervivencia y salud; tal y como se ha visto que hacen en otros moluscos. En conjunto este nuevo enfoque abre nuevas expectativas para aumentar la eficiencia del cultivo.

O polbo común (Octopus vulgaris) ten as características ideais para a súa introdución como nova especie en acuicultura. Actualmente en Galicia (NO España) lévase a cabo o engorde de polbos capturados de poboacións naturais. Non obstante, debido á altísima taxa de mortalidade producida durante as primeiras etapas do desenvolvemento (paralarvas), prodúcese un cuello de botella que lles impide completar o seu ciclo de vida en catividade, o que dificulta a súa implantación na acuicultura. A investigación arredor deste problema centrouse en aspectos zootécnicos e nutricionais, con todo, hai relativamente poucos estudos moleculares e xenéticos nesta especie (tendo en conta a súa relevancia científica e económica), especialmente nas paralarvas. Outro punto importante a ter en conta son as cuestións relacionadas coas súas condicións de benestar (en cultivo) que tampouco foron obxecto de estudos moleculares e funcionais adecuados. A nosa proposta con este proxecto de tese é profundar mediante análises a partir de datos masivos, relativos á expresión de xenes e proteínas, no estudo das primeiras etapas de desenvolvemento do polbo común (paralarvas) cultivadas baixo diferentes condicións de cultivo (referidas a dieta e temperatura) para obter unha mellor comprensión dos procesos biolóxicos que se producen nestes primeiros estadios da vida e identificar xenes biomarcadores que se poden empregar para optimizar o cultivo. Este enfoque será posible grazas ao uso de técnicas "ómicas" de secuenciación masiva enfocadas á xenética (RNA-seq) e á proteómica (SWATH), o que nos permitirá obter transcriptomas específicos e resolver a ausencia dun xenoma de referencia. Ademais, as condicións ambientais e nutricionais regulan a transcrición xenética a través de mecanismos epixenéticos subxacentes sen alterar a secuencia do xenoma. Estes mecanismos poden desempeñar un papel na regulación do desenvolvemento temperán do polbo, afectando o seu crecemento, supervivencia e saúde; do mesmo xeito que se lles fixo ver noutros moluscos. En conxunto, este novo enfoque abre novas expectativas para aumentar a eficiencia dos cultivos.

The common octopus (Octopus vulgaris) has ideal characteristics for its introduction as a new aquaculture species. Currently in Galicia (NW Spain) the fattening of octopuses captured from natural populations is carried out. However, due to the very high mortality rate produced during the first stages of development (paralarvae), a bottleneck is produced that prevents them from completing their life cycle in captivity, which impedes their implantation in aquaculture. Research around this problem has focused mainly on zootechnical and nutritional aspects, however, there are relatively few molecular and genetic studies in this species (considering its scientific and economic relevance), especially in paralarvae. Another important point to take into consideration are the issues related to their welfare conditions (under culture conditions) which have not been the subject of adequate molecular and functional studies either. Our proposal with this thesis project is to deepen by using masive data analysis approeaches, relative to the expression of genes and proteins, in the study of the first stages of development of the common octopus (paralarvae) grown under different culture conditions (diet and temperature) to gain a better understanding of the biological processes that occur in these early stages of life, and to identify biomarker genes that can be used to help optimize the crop. This approach will be possible thanks to the use of “omics” techniques of massive sequencing focused on genetics (RNA-seq) and proteomics (SWATH), which will allow us to obtain specific transcriptomes and solve the absence of a reference genome. Furthermore, environmental, and nutritional conditions regulate gene transcription through underlying epigenetic mechanisms without altering the genome sequence. These mechanisms may play a role in regulating the early development of the octopus, affecting its growth, survival, and health, just as they have been seen to do in other mollusks. Altogether this new approach opens new opportunities for increasing octopus culture efficiency.