Umbrina cirrosa

Biol. Mar. Medit. (2003), 10 (2): 426-429
P. Cardellini, M. Massironi, E. Righi, D. Bertotto*, A. Libertini*, A. Francescon*
Dipartimento di Biologia, Università di Padova, Via Bassi, 58 - 35100 Padova, Italia.
*Istituto di Biologia del Mare, CNR, Castello 1364/a - 30122 Venezia, Italia.
EFFETTI DELLA TRIPLOIDIA SULLO SVILUPPO GONADICO
DELL’OMBRINA, UMBRINA CIRROSA L.
TRIPLOIDY EFFECTS ON THE GONADAL DEVELOPMENT OF THE SHI
DRUM, UMBRINA CIRROSA L.
Abstract
Induced triploidy in fish confers usually a delayed gonadal differentiation and sterility in both sexes.
Histological analysis of gonads in diploid and triploid juveniles of the shi drum (Umbrina cirrosa, Sciaenidae,
Teleosts) was performed to evaluate the degree of differentiation and development during the first 18 months
of life. Triploid males developed testis one year later than diploid controls and, at the same time, no sign of
ovary differentiation was enhanced in triploid females.
Key-words: poliploid, gonads, histology, development, aquaculture.
Introduzione
Negli ultimi anni l’interesse dell’acquacoltura per l’ombrina (Umbrina cirrosa L.)
è in continuo aumento per il consolidarsi delle tecniche di allevamento e per l’elevato
prezzo che tale specie ancora spunta sul mercato (Barbaro et al., 1998; Mylonas et al.,
2000).
Per diversificare la produzione, nel rispetto dei moderni criteri di biocompatibilità, è
considerato con particolare attenzione l’ottenimento di pesci triploidi sterili, per il loro
potenziale incremento nella crescita postpuberale e per l’assenza di impatto genetico
sulle popolazioni naturali (Cotter et al., 2000) e, con tali prospettive, è stata sperimentata la triploidia anche sull’ombrina (Libertini et al., 1999). Allo scopo di verificare gli
effetti di questa manipolazione cromosomica sullo sviluppo gonadico dell’ombrina, con
particolare riferimento all’insorgere della sterilità, è stata avviata un’analisi istologica
comparata in individui diploidi e triploidi. Il presente lavoro riporta i risultati dei primi
18 mesi di osservazioni.
Materiali e metodi
I lotti di diploidi e triploidi utilizzati nella sperimentazione sono stati ottenuti tramite riproduzione controllata di ombrine allevate in cattività. I riproduttori, di circa tre
anni d’età, avevano un peso compreso tra 980 e 1800 g. Dopo la raccolta degli oociti e
dello sperma è stata praticata la fecondazione artificiale; una parte delle uova fecondate
è stata allevata tal quale (lotto diploide di controllo) mentre una parte è stata sottoposta
a shock freddo (5-10 °C per 10-20 minuti) al fine di provocare la ritenzione del secondo
polocita ed indurre la triploidia. Individui diploidi e triploidi sono stati sacrificati
periodicamente (5-10 animali per lotto, per ogni campionamento) per un periodo di 18
mesi. Le condizioni di allevamento dei due lotti sono state mantenute simili durante la
sperimentazione. Per ogni individuo è stato calcolato l’indice gonado-somatico (GSI);
i valori medi sono seguiti dalla deviazione standard. La ploidia di tutti gli esemplari
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utilizzati è stata verificata tramite citofluorimetria a flusso, determinando il contenuto
di DNA nucleare degli eritrociti (Libertini et al., 1999). Le gonadi sono state fissate in
Dietrich (30% alcool, 10% formaldeide 2% ac. acetico), incluse in paraffina, sezionate
e colorate con Azan Mallory.
Risultati
Dopo il primo anno di allevamento i diploidi (peso corporeo compreso tra i 40 e i
99 g) mostrano un differenziamento completo della gonade maschile con presenza di
spermatozoi e un GSI medio di 0,038 ± 0,006; nelle femmine le gonadi hanno oociti
previtellogenici ben evidenziabili (diametro massimo [Ø max] di 65 µm) e un GSI di
0,225 ± 0,017. I triploidi di pari età hanno una taglia più ridotta (16-81 g), non mostrano
ancora un differenziamento delle gonadi e il GSI è di appena 0,027 ± 0,014.
A 16 mesi di età tra le ombrine diploidi (71-237 g) i maschi hanno le gonadi ben
differenziate tuttavia, non essendo in fase riproduttiva, presentano soltanto spermatozoi
immaturi; il GSI è di 0,031 ± 0,012. Nelle femmine diploidi l’ovario ha oociti in fase
iniziale di vitellogenesi (Ø max 80 µm) e il GSI è leggermente aumentato (0,256 ± 0,04)
rispetto al campionamento precedente. Invece, in tutte le ombrine triploidi (86-250 g;
GSI 0,042 ± 0,017) le gonadi non sono ancora differenziate, essendo organizzate in nidi
di goni in proliferazione.
A 18 mesi, tra i diploidi (149-426 g), i maschi hanno gonadi maggiormente sviluppate e il GSI è ora di 0,063 ± 0,009, ma, essendo ancora lontano il periodo riproduttivo,
queste contengono solo pochi spermatozoi (Fig. 1a, b). Nelle gonadi delle femmine
diploidi gli oociti in vitellogenesi si sono accresciuti (Ø max 90 µm) e il GSI è ora di
0,299 ± 0,043 (Fig. 1c, d). Tra i triploidi della medesima età (144-344 g) alcuni individui iniziano a differenziare i testicoli e presentano un GSI di 0,039 ± 0,005 mentre altri
con GSI paragonabile (0,043 ± 0,016) (Fig. 1e, f), probabilmente di sesso femminile,
presentano ancora gonadi non differenziate (Fig. 1g, h).
Le ombrine diploidi allevate in cattività hanno tempi di maturazione gonadica che
possono variare in relazione alla temperatura di allevamento, ma in genere maturano
piuttosto precocemente. Infatti, da precedenti indagini istologiche (Cardellini et al.,
2001), si è potuto osservare che già al primo anno di sviluppo le gonadi dei maschi
sono mature, pur non essendo stata verificata la capacità fecondante dello sperma,
mentre le gonadi femminili presentano soltanto oociti in previtellogenesi. Al secondo
anno di età le femmine sviluppano un limitato numero di oociti maturi, e soltanto
al termine del terzo anno inizia un’apprezzabile attività riproduttiva per ambedue i
sessi. D’altra parte nei pesci triploidi la sterilità è spesso causata da una gametogenesi
incompleta e, come verificato dall’analisi istologica in branzini triploidi, risulta di tipo
gonadico nelle femmine e gametica nei maschi confermandosi stabile anche in animali
di 4-7 anni di età (Francescon et al., 2002).
Conclusioni
La triploidia nell’ombrina sembra aver determinato, almeno per ora, un ritardo di
quasi un anno nel differenziamento e nello sviluppo della gonade maschile; tuttavia soltanto alla fine della seconda stagione riproduttiva sarà possibile verificare per i maschi
il grado di funzionalità delle gonadi e degli spermatozoi e l’eventuale insorgere di una
sterilità di tipo gametico. Per il resto degli individui triploidi (probabilmente femmine),
che presentano ancora a 18 mesi gonadi indifferenziate, sarà necessario attendere la
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terza stagione riproduttiva per verificare se lo sviluppo gonadico è stato ritardato o
bloccato a livello vestigiale come avviene per le femmine triploidi di branzino.
Fig. 1 – Sezioni istologiche di gonadi di ombrine al 18 mese di età. (a-b) gametogenesi avanzata
in un testicolo di diploide con numerosi spermatozoi; (c-d) presenza di numerosi oociti in
previtellogenesi in un ovario diploide; (e-f) gametogenesi in un testicolo di triploide, sono
presenti spermatozoi anche se meno numerosi del controllo diploide; (g-h) gonade indifferenziata di triploide probabilmente di sesso femminile.
Histological sections of shi drum gonads at 18th month of life. (a-b) gametogenesis in progress
in diploid testis with plenty of spermatozoa; (c-d) presence of several previtellogenetic oocytes in
diploid ovary; (e-f) gametogenesis in progress in triploid testis with a lower amount of spermatozoa
than diploid control; (g-h) undifferentiated triploid gonad in a probable female specimen.
Ringraziamenti
Si ringrazia l’Impianto Ittico Sperimentale di Pellestrina ed il Biotopo Bonello di Veneto Agricoltura per
l’allevamento delle ombrine.
Bibliografia
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CARDELLINI P., FRANCESCON A., ZANELLA S., BASTIANELLO K., BERTOTTO D., BARBARO A. (2001) - Avanzamento degli studi sull’Umbrina cirrosa L. in cattività: differenziamento
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e maturazione gonadica, verifica istologica dell’esame bioptico dell’ovario ed induzione precoce
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MYLONAS C., GEORGIOU G., STEPHANOU D., ATACK T., AFONSO A., ZOHAR Y. (2000) Preliminary data on the reproductive biology and hatchery production of the shi drum (Umbrina
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Lavoro finanziato dal Ministero per le Politiche Agricole e Forestali nell’ambito del V° Piano triennale per la
pesca e l’acquacoltura.