Reprodukční a genetické postupy pro uchování biodiverzity ryb a akvakulturu
Vedoucí výzkumného programu (VP): doc. Ing. Martin Pšenička, Ph.D.
Řešitelský tým VP 1 je složen z vybraných pracovníků šesti vědeckých laboratoří FROV JU, konkrétně Laboratoře molekulární, buněčné a kvantitativní genetiky, Laboratoře fyziologie reprodukce, Laboratoře zárodečných buněk, Laboratoře intenzivní akvakultury. Provozní zázemí tvoří obě fakultní pracoviště, Genetické rybářské centrum a Experimentální rybochovné pracoviště a pokusnictví.
Úvod
Současná reprodukční fyziologie a genetika ryb jsou moderní vědní disciplíny, všestranně použitelné k ochraně biologické rozmanitosti, přes ochranu vodních genetických zdrojů, až po produkci jednotlivých komodit akvakultury. Společným klíčem k nim je reprodukční úspěch, založený na produkci fyziologicky a geneticky kvalitních gamet a jejich interakcích jak navzájem, tak s vnějším prostředím. Znalost těchto interakcí u chrupavčitých i kostnatých ryb vystupuje do popředí současného vědeckého zájmu, stejně jako objasňování příčin a důsledků poruch gametogeneze, včetně dopadů na generace potomstva a jejich reprodukční zdatnosti. Moderním trendem ochrany biologické rozmanitosti je také vývoj a vytváření genobank živých organismů a jejich kryokonzervovaných gamet, ale rovněž bank umožňujících mezinárodní výměnu a přenos DNA, tedy bank tkání, embryí a zárodečných kmenových buněk. Právě ve vývoji bioinženýrství zárodečných kmenových buněk jeseterů patří tým FROV JU ke světově významným vědeckým skupinám a tento směr chceme dále rozvíjet a vyvinout metody přenosu zárodečných buněk s aplikací na ohrožené nebo hospodářsky významné druhy. Na využití principů molekulární biologie rovněž staví soudobá koncepce šlechtitelské práce v akvakultuře, například v možnosti využívání selekce podle genetických markerů s vazbou na požadované vlastnosti (MAS – Marker Assisted Selection), hledání lokusů s vazbou na kvantitativní znaky, uplatnění metod nepřímé selekce neinvazivní metodou a mapování genetické struktury populací za účelem vyhledávání vhodných rodičovských linií pro tvorbu hybridů. Na základě vědeckého výzkumu a pilotního ověření chceme zjištěné informace přenášet efektivně do výrobní sféry.
Vize
Vizí výzkumného programu je uchování biodiverzity a rozvoj konkurenceschopné sladkovodní akvakultury využitím multidisciplinárního přístupu na základě syntézy poznatků dosavadních vědeckovýzkumných směrů rozvíjených na jednotlivých pracovištích centra. Jedná se o rozvoj reprodukční fyziologie a technologie, molekulární, buněčné, kvantitativní a konzervační genetiky jednotlivých druhů nebo vyšších taxonů, o rozvoj reprodukčních technologií a bioinženýrství zárodečných kmenových buněk, o jejich zdokonalování pomocí nových přístupů a vývojem nových metod.
Cíle výzkumného programu
Hlavním cílem VP je zajistit udržení a rozvoj excelence výzkumu a transferu vědomostí v oblastech genetiky ryb, reprodukční fyziologie a biotechnologie do praxe za účelem udržení biodiverzity ryb, vytváření mezinárodně uznávané genobanky a zlepšení konkurenceschopnosti evropské akvakultury s významným podílem ČR. Z něho se vymezilo pět oblastí excelentního výzkumu reprodukčních a genetických postupů, které považujeme za klíčové pro udržení biodiverzity ryb a pro rozvoj české a evropské akvakultury a to výzkum rybích gamet a jejich interakcí v oplozovacím procesu; studium poruch gametogeneze, biologie takto vzniklých polyploidních organismů a optimalizace biotechnologie reprodukce; optimalizace technik a protokolů pro mezinárodní genobanku; bioinženýrství zárodečných kmenových buněk a uplatnění principů molekulární biologie ve šlechtění ryb. Integrální součástí jednotlivých dílčích cílů bude správa a vytěžování dat.
Výsledky
Náš tým svou prací na chrupavčitých rybách přispěl k publikování poznatků základního výzkumu formování hlavy u obratlovců v prestižním vědeckém časopise Nature. K udržení biodiverzity ryb rovněž přispěl objevem unikátního způsobu dozrávání spermií jeseterů, jež otevřel další možnosti konzervace spermatu a reprodukce. Odhalením specifických znaků v genomu vyzy velké a jesetera malého byla vytvořena jednoduchá metoda identifikace čistých druhů a kříženců, která spolehlivě funguje i pro určení druhového původu kaviáru. Současná živá genová banka jeseterovitých ryb zahrnuje již 11 druhů – vyzu velkou, jesetera malého, j. sibiřského, j. ruského, j. hladkého, j. hvězdnatého, j. jaderského, j. krátkorypého, j. bílého, j. atlantského a veslonosa amerického. Od uznání Amurského lysce na konci roku 2014 Genetické rybářské centrum vyprodukovalo více než 75 mil. ks plůdku F1 hybridů s tímto plemenem pro české a polské rybářství. Jde tak o dobrý příklad bezprostředního přenosu VaV výsledku do praxe.
