Sapienza Università di Roma Piano strategico 2007-2012 Ufficio di supporto al Nucleo di Valutazione Strategica

GIORNATA SATELLITE SAPIEXPO

FOOD SAFETY AND QUALITY: SICUREZZA E QUALITA’ DEL CIBO

“GENETICA E RISORSE ITTICHE”

MILANA V., ROSSI A.R., SOLA L.

Roma, 3 Luglio 2014

Principali specie allevate in Italia (> 5.000 tonnellate):

Sparus aurata (orata)

Dicentrarchus labrax (spigola o branzino)

Giornata satellite SAPIEXPO - FOOD SAFETY AND QUALITY: SICUREZZA E QUALITA’ DEL CIBO

Genetica e Risorse Ittiche – PESCA E ACQUACOLTURA IN ITALIA

Principali specie pescate in Italia (>10.000 tonnellate):

Engraulis encrasicolus (alice o acciuga)

Sardina pilchardus (sardina)

Merluccius merluccius (nasello)

1950 – 2012 (FAO FishStatJ, 2014)

ton

ne

lla

te

anno

Italia 264 x 103

23 x 103

Mar Mediterraneo

ton

ne

lla

te

anno

682 x 103

168 x 103

2 2

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Genetica e Risorse Ittiche –ACQUACOLTURA IN ITALIA

Estensiva: valli e lagune

Intensiva: vasche a terra gabbie a mare

ton

ne

lla

te

anno anno

ORATA – Italia

ton

ne

lla

te

anno anno

SPIGOLA – Italia

1950 – 2012 (FAO FishStatJ, 2014)

Impianti di allevamento Avannotterie

• riproduttori autoctoni o alloctoni • flusso di avannotti dalle avannotterie agli allevamenti • grande rimescolamento di giovanili di diversa origine geografica

ALTRE SPECIE MARINE “ALLEVATE”: ombrine, cefali e saraghi

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Genetica e Risorse Ittiche – CONTRIBUTI DELLA CARATTERIZZAZIONE GENETICA

Individuazione di popolazioni geneticamente divergenti e potenziale

correlazione con gli stock di pesca

Analisi di processi demografici storici e recenti

Tracciabilità del pescato e frodi

Origine dei riproduttori

Attribuzione paternità

Inquinamento genetico:

• introduzione volontaria o accidentale in ambienti naturali e semiconfinati

• rotture delle gabbie e fughe • rilascio gameti in gabbia

PESCA

ACQUACOLTURA

Amplificazione PCR

2

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Genetica e Risorse Ittiche – STRUMENTI DELLA GENETICA: MARCATORI MOLECOLARI

Estrazione DNA

1

Sequenziamento

3

DNA mitocondriale (mtDNA, cyt b, COI, CR) • aploide, ereditarietà materna • no ricombinazione genetica • elevati tassi di sostituzione nucleotidica genetica di popolazione, eventi demografici storici

DNA nucleare (microsatelliti, AFLP, SNP, etc)

• diploide, ereditarietà mendeliana • ricombinazione genica • vari tassi di sostituzione nucleotidica genetica di popolazione, flusso genico, fingerprinting NCBI (www.ncbi.nlm.nih.gov)

FISH-BOL (www. fishbol.org)

COI DNA barcoding

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Genetica e Risorse Ittiche

Fragolino Pagellus erythrinus

Nasello Merluccius merluccius

Cefalo mazzone Mugil cephalus

Latterino Atherina boyeri

Cernia Epinephelus marginatus

Barracuda mediterraneo Sphyraena viridensis

Orata Sparus aurata

Individuazione di popolazioni geneticamente divergenti e potenziale correlazione con gli stock di pesca

Analisi di processi demografici storici e recenti

mtDNA e microsatelliti:

suddivisione in popolazioni

geneticamente divergenti

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Genetica e Risorse Ittiche – CASI DI STUDIO: PESCA

Nasello (Merluccius merluccius) Latterino (Atherina boyeri)

Specie lagunare Bassa dispersione

Specie demersali Alta dispersione

Numerosi siti di campionamenti lungo le coste italiane Marcatori molecolari: mtDNA e microsatelliti

Fragolino (Pagellus erythrinus)

mtDNA:

bassa diversità aplotipica mtDNA:

alta diversità aplotipica (3 aplogruppi)

SNP: SUDDIVISIONE (Milano et al. 2013), ma popolazioni diverse da stock di pesca

isolamento, divergenza, contatto secondario

colonizzazione recente del Mediterraneo

No suddivisione

confermata dai microsatelliti

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Individuazione di popolazioni geneticamente divergenti e potenziale

correlazione con gli stock di pesca

Analisi di processi demografici storici e recenti

Tracciabilità del pescato e frodi

PESCA

Genetica e Risorse Ittiche – CONTRIBUTI DELLA CARATTERIZZAZIONE GENETICA

INTERSPECIE

specie di minor pregio vendute sotto il nome di specie pregiate (verdesca - pesce spada; pangasio – cernia)

Italia: 32% di contraffazione del prodotto ittico processato (Filonzi et al. 2010)

Irlanda, merluzzo bianco, Gadus morhua: 28.4% di contraffazione del prodotto ittico processato, 70% di contraffazione del prodotto affumicato (Mariani et al. 2012)

INTRASPECIE

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Individuazione di popolazioni geneticamente divergenti e potenziale

correlazione con gli stock di pesca

Analisi di processi demografici storici e recenti

Tracciabilità del pescato: sicurezza e frodi

Origine dei riproduttori

Attribuzione paternità

Inquinamento genetico:

• introduzione volontaria o accidentale in ambienti naturali e semiconfinati

• rotture delle gabbie e fughe • rilascio gameti in gabbia

PESCA

ACQUACOLTURA

Orata (Sparus aurata)

Genetica e Risorse Ittiche – CONTRIBUTI DELLA CARATTERIZZAZIONE GENETICA

Origine dei riproduttori

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Genetica e Risorse Ittiche – CASI DI STUDIO: ACQUACOLTURA

Numerosi campioni di orate naturali raccolti lungo le coste italiane e atlantiche → baseline di riferimento

Marcatori molecolari: microsatelliti, AFLP

Orata (Sparus aurata) Analisi di riproduttori di 2 impianti

• Riproduttori di diverse origini geografiche

• Alta percentuale di individui atlantici

AVANNOTTERIE E ALLEVAMENTI • riproduttori autoctoni o alloctoni • flusso di avannotti dalle avannotterie agli allevamenti • grande rimescolamento di giovanili di diversa origine geografica

OMOGENEITA’ GENETICA

TEMPORALE

ETEROGENEITA’ GENETICA

TEMPORALE

Riconoscimento al 100% •allevati/naturali •atlantici/mediterranei

Riconoscimento in natura di individui allevati

provenienti da fughe e rotture di gabbie.

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Genetica e Risorse Ittiche – CASI DI STUDIO: ACQUACOLTURA

Efficacia del tagging molecolare

Repliche temporali in tre lagune

Marcatori molecolari: microsatelliti

Lesina Orbetello Sabaudia

Entrata naturale avannotti, no semina

Semine regolari

Effetti delle semine

Inquinamento genetico

Orata (Sparus aurata)

2 lotti di riproduttori: 1 atlantico, 1 mediterraneo

Simulazione di progenie di 25 esemplari per ogni coppia

Mescolamento con 40 esemplari naturali

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Genetica e Risorse Ittiche – PROGETTI EUROPEI

AQUAGENOME (genomics.aquaculture-europe.org)

AQUAFIRST (www.aquafirst.vitamib.com)

AQUABREEDING (www.ec.europa.eu/research/fp6/ssp/aquabreeding_en.htm)

AQUATRACE (www.aquatrace.eu)

BASSMAP (www.bassmap.org)

BRIDGEMAP (www.bridgemap.tuc.gr)

FISHBOOST (www.fishboost.eu/project.html)

FISHTRACE (www.fishtrace.org)

FISHPOPTRACE (fishpoptrace.jrc.ec.europa.eu)

GENIMPACT (www.imr.no/genimpact/en)

IMAQUANIM (www.imaquanim.dfvf.dk/info)

LABELFISH (www.labelfish.eu)

M.G.E. (www.euromarineconsortium.eu/fp6networks/marinegenomics)

REPROSEL (http://www.reprosel.eu)

TURPRO (www.fp6.eurocean.org/pdfList.pdf?t=1338372662736&id=144)

WEALTH (www.wealth.imr.no)

• sequenziamento del genoma e comparazione con BAC maps di specie modello • analisi del trascrittoma ed individuazione di geni chiave

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Genetica e Risorse Ittiche – CONCLUSIONI

Lo strumento genetico e la gestione responsabile delle risorse ittiche

Necessità normative (es. semine e rotture delle gabbie)

Come ridurre rilascio dei gameti in mare?

Genomica → miglioramento della qualità del prodotto