di Álvarez-Blázquez1, B., Rodríguez Villanueva2, J.L., Perez Rial1, e., Peletiro1, J.B., Mylonas3, C.C., Papadaki3, M., Papadakis3 I., Fakriadis3, IO., Robles4, R., Linares5, F.

1 Instituto Español de Oceanografía-IEO, Centro Oceanografico di Vigo, Spagna.

2 Instituto Galego de Formación en Acuicultura-IGAFA, Illa de Arousa, Spagna.

3 Centro ellenico per la ricerca marina-HCMR, Iraklio, Creta, Grecia.

4 CTAQUA, Cadice, Spagna; effettiva affiliazione TESTING BLUE S.L., Cadice, Spagna.

5 Xunta de Galizia, Centro de Investigaciones Mariñas, Vilanova de Arousa, Spagna.

introduzione

A seguito della serie di articoli pubblicati sulle specie ittiche incluse nel progetto DIVERSIFY finanziato dall'UE (vedi aprile, Maggio, Giugno, numeri di luglio e ottobre di International Aquafeed), che si è svolto tra il 2013 e il 2018, presentiamo qui il pesce relitto (Polyprion americanus), che era la specie più impegnativa nel progetto.

Il pesce relitto è una delle più grandi specie di Polyprionidae, raggiungendo una taglia di 100 kg. È un pesce di acque profonde (da 100 a 1000 m) diffuso in quasi tutto il mondo ed è caratterizzato da un'estesa fase giovanile pelagica (Ball et al., 2000; Sedberry et al., 1999). È una delle nuove specie più interessanti per l'acquacoltura, grazie alla sua rapida crescita (Suquet &La Pomélie, 2002; Rodriguez-Villanueva et al., 2011), maturazione riproduttiva tardiva, prezzo di mercato elevato e sbarchi di pesca limitati e facile gestione in cattività senza mortalità registrata durante le prove DIVERSIFY (Papandroulakis et al., 2008). Le sue grandi dimensioni lo rendono adatto alla lavorazione e allo sviluppo di prodotti a valore aggiunto, che potrebbe essere di interesse per il mercato dell'UE.

Wreckfish accetta facilmente il cibo inerte, essendo un carnivoro molto vorace. Gli individui catturati in natura tenuti in cattività sono cresciuti da uno a cinque chilogrammi in un periodo di 10 mesi (Rodriguez-Villanueva et al., 2011). La lenta maturazione riproduttiva del pesce relitto, che si verifica all'età di 5-10 anni in cattività, può essere un problema per lo sviluppo e la gestione dei riproduttori. D'altra parte, il suo lungo stadio giovanile è un grande vantaggio dal punto di vista dell'acquacoltura, consentendo la commercializzazione prima della maturità sessuale, ed evitando così problemi legati alla maturazione, come la riduzione della crescita. È stato dimostrato che la crescita è fortemente influenzata dal sesso e che le femmine di relitto sono significativamente più pesanti dei maschi, come osservato in molte altre specie di pesci marini (Rodríguez, 2017).

La popolazione mondiale di relitti è composta da tre stock geneticamente distinti:1) il Nord Atlantico e il Mar Mediterraneo, 2) Brasile e 3) Sud Pacifico (Ball et al., 2000). Wreckfish è una specie gonocoristica senza dimorfismo sessuale e la deposizione delle uova avviene sul versante continentale a profondità di 300-500 m, con la formazione di aggregazioni riproduttive (Peres e Klippel, 2003). Gli individui di relitto demersale abitano fondali rocciosi e fangosi, a profondità di 40-200 m; però, gli individui si trovano frequentemente in acque più profonde di 300 m, con una profondità massima registrata di 1000 m (Fischer et al., 1987). Per la prima parte della sua vita (dalla schiusa ad una lunghezza del corpo di circa 60 cm) il pesce relitto è pelagico e vive in associazione con detriti galleggianti.

Il lavoro di DIVERSIFY per questa specie si è concentrato nelle aree della riproduzione e della genetica, larvicoltura e nutrizione, che finora sono state le principali strozzature che hanno impedito l'acquacoltura di relitti.

Riproduzione e genetica

Tre stock sono stati mantenuti presso le strutture di tre istituzioni galiziane (Spagna):Institute of Oceanography (IEO), Ayuntamiento di A Coruña, (MC2) e Conselleria do Mar dalla Xunta de Galicia (CMRM). Inoltre, uno stock è stato mantenuto presso il Centro ellenico per la ricerca marina (HCMR) a Creta, Grecia. Lo sviluppo riproduttivo di questi ceppi è stato seguito per due anni. Il periodo riproduttivo (oogenesi, maturazione e deposizione delle uova) era piuttosto lungo nel relitto, a partire da ottobre e fino a luglio, soprattutto nei riproduttori spagnoli che sono stati esposti a temperature più basse durante l'anno. Il diametro dell'ovocita più alto di relitto è stato trovato tra marzo e luglio, suggerendo che questo è il periodo di deposizione delle uova previsto. La dimensione delle uova del pesce relitto (~2 mm di diametro) è notevolmente più grande di qualsiasi altro pesce marino coltivato nelle acque temperate della costa atlantica dell'Europa e del Mar Mediterraneo (Papadaki et al., 2018). Un uovo di grandi dimensioni e una fecondità inferiore sono considerati essenziali per i pesci demersali, poiché è correlato a una maggiore sopravvivenza individuale in un ambiente relativamente costante, a differenza delle piccole uova pelagiche che devono affrontare un ambiente mutevole, dove la sopravvivenza è più difficile e quindi l'elevata fecondità è più vantaggiosa. Sono stati descritti lo sviluppo embrionale e le prime fasi della vita (Papandroulakis et al., 2008; Peletiro et al., 2011), indicando che le grandi dimensioni delle uova di questa specie possono offrire vantaggi significativi per il suo allevamento larvale.

È una temperatura costante di 16°C durante tutto l'anno (HCMR, Grecia), sebbene sia probabilmente più rappresentativo dell'ambiente a cui sono esposti gli allevatori di relitti nelle acque profonde in cui vivono allo stato brado, e non sembravano avere alcun effetto benefico sullo sviluppo riproduttivo delle femmine di relitto in cattività. I pesci tenuti a temperature naturalmente fluttuanti negli stock spagnoli hanno mostrato prestazioni riproduttive uguali o migliori rispetto ai pesci a temperature costanti in Grecia, cioè sono maturati e si sono generati spontaneamente. D'altra parte, maschi, mantenuto a temperatura costante nello stock HCMR, è rimasto in piena sperma per quasi tutto il periodo di monitoraggio rispetto ai maschi esposti a temperature cicliche annuali in Spagna, suggerendo che forse i maschi hanno risposto in modo diverso rispetto alle femmine ai due diversi regimi di temperatura dello studio.

Le uova spontanee sono state ottenute dai tre ceppi galiziani, con una crescente regolarità delle deposizioni e dei tassi di fertilizzazione man mano che il progetto progrediva e veniva acquisita più esperienza. Anche la fecondità relativa del lotto è stata variabile tra i quattro riproduttori di pesci relitto nel presente studio, variabile tra 2, 000 e 30, 000 uova depongono-1 kg-1 peso corporeo. Una raccolta limitata di uova è stata ottenuta anche da riproduttori in cattività dopo l'induzione ormonale e la deposizione delle uova in vasca o lo stripping manuale degli individui in maturazione. Durante l'ultimo anno di DIVERSIFY nel 2018, la deposizione delle uova è diventata più coerente con una migliore fecondità e fecondazione nei riproduttori spagnoli. Sulla base dei risultati ottenuti, ci aspettiamo che la piena acclimatazione della specie alla cattività possa portare a una deposizione naturale coerente e alla produzione di uova di buona qualità.

La deposizione delle uova avviene durante la notte o molto presto al mattino (tra le 05:00 e le 08:00, con alcune eccezioni a mezzogiorno). Nel 2017 e nel 2018 deposizione spontanea allo IEO, Gli stock MC2 e CMRM hanno prodotto un gran numero di uova fecondate. La periodicità della deposizione delle uova era di 3-5 giorni in tutti i ceppi e il successo della fecondazione variava tra il 50 e il 100% con una migliore qualità delle uova verso la seconda metà della stagione riproduttiva per ogni femmina. È stato scoperto che una femmina è in grado di deporre le uova fino a dieci volte per stagione riproduttiva, mentre lo stesso maschio ha fecondato almeno 30 deposizioni in un periodo complessivo di 150 giorni.

La risposta delle femmine al trattamento con impianti di agonisti dell'ormone di rilascio delle gonadotropine (GnRHa) per indurre la deposizione delle uova è stata variabile, con risultati irregolari in termini di fecondità e qualità delle uova. In alcune occasioni le uova in vasca o le uova spogliate hanno prodotto uova non vitali, e in altre occasioni anche se la fecondazione è andata a buon fine, la schiusa era zero. La deposizione delle uova artificiale mediante strippaggio potrebbe essere il metodo di scelta con le femmine mature che mostrano problemi a deporre le uova spontaneamente dopo l'induzione di GnRHa. Nel caso di femmine che vanno incontro naturalmente alla maturazione degli ovociti (senza ormoni esogeni) non è consigliabile utilizzare lo stripping, poiché lo stress causato dalle manipolazioni potrebbe comportare una scarsa qualità degli ovuli e una mancata riuscita della fecondazione.

Per quanto riguarda le caratteristiche maschili, la maturazione sessuale avviene da marzo a luglio come nel caso delle femmine, raggiungendo il suo apice nei mesi di aprile e giugno. Tutti i parametri di qualità dello sperma studiati sono variati in modo significativo durante i due anni dello studio, ma senza alcuna chiara correlazione con la stagione riproduttiva femminile (marzo-giugno). Globale, la qualità dello sperma è stata considerata elevata durante tutto l'anno. La densità media degli spermatozoi variava tra 4,5-11,5 x 109 spermatozoi ml-1, la motilità degli spermatozoi era sempre superiore al 60 percento, la durata della motilità variava tra 1,5 e 6 minuti e la sopravvivenza degli spermatozoi a 4°C variava tra 3 e 10 giorni, sebbene in alcuni casi sia stata raggiunta una sopravvivenza di 18 giorni (Pérez Rial, 2019). La densità dello sperma era molto simile ad altre specie pelagiche, come il branzino (Dicentrarchus labrax), Orata (Sparus aurata) o ombrina (Argyrosomus regius). Però, la concentrazione di spermatozoi di relitto è superiore a quella riscontrata nella sogliola (Solea solea) e nel rombo (Scophthalmus maximus).

Ci sono tre possibili procedure per ottenere uova di relitto in cattività:

1. Esporre i riproduttori alle condizioni fototermiche naturali in grandi vasche (>40 m3) e ottenere deposizioni spontanee
2. Indurre la deposizione delle uova con impianti ormonali caricati con GnRHa, se i pesci non subiscono l'ovulazione e depongono le uova spontaneamente, e permettere ai pesci di deporre le uova nelle vasche
3. Indurre la maturazione e l'ovulazione mediante trattamento ormonale, e lo strip-spawn delle uova seguita dalla fecondazione in vitro.

Nonostante la facile gestione di questa specie in cattività, le sue grandi dimensioni richiedono vasche di grandi dimensioni per garantirne il benessere ed evitare disfunzioni riproduttive indotte dallo stress, che influenzerebbero la gametogenesi e la maturazione. Sebbene sia possibile strippare il relitto e fecondare le uova in vitro dopo l'induzione ormonale dell'ovulazione, la frequente manipolazione delle femmine è problematica quando si ha a che fare con pesci così grandi. Durante il progetto, è stato dimostrato che i relitti sono in grado di riprodursi spontaneamente con ottimi risultati di fecondità e fecondazione delle uova, e questo è il metodo di riproduzione raccomandato in vista della produzione di acquacoltura industriale di questa specie.

Riproduzione e allevamento larvale di una specie molto vicina, l'hapuku (Polyprion oxygeneios) è stato realizzato solo di recente in Nuova Zelanda (Anderson et al., 2012; Symonds et al., 2014; Wylie et al., 2018). La scarsità di riproduttori è uno svantaggio per la cultura del pesce relitto, ma il chiaro potenziale biologico ed economico di questa specie ha giustificato l'allocazione di parte dello sforzo di DIVERSIFY nel riunire quasi tutti i partner europei coinvolti finora nella domesticazione del relitto, per superare i suoi colli di bottiglia documentati, ovvero riproduzione e allevamento delle larve, al fine di produrre un numero adeguato di giovani per avviare la produzione commerciale.

larvicoltura

Durante le prime fasi dello sviluppo dell'uovo, la vulnerabilità alle condizioni esterne è la più alta. La temperatura di incubazione ottimale e le condizioni di coltura larvale sono state regolate nelle strutture dell'IEO al fine di avere un corretto sviluppo embrionale (Álvarez-Blázquez et al., 2016). Aspetti zootecnici come l'aerazione, l'idrodinamica del serbatoio e il flusso dell'acqua sono stati ottimizzati. Questi sono parametri essenziali per diminuire la malformazione larvale, che è un problema che richiederebbe ulteriori indagini. Durante le prove di larvicoltura di relitti in DIVERSIFY, sono state riscontrate malformazioni che possono essere simili a una sindrome correlata al consumo del sacco vitellino (SYSS) descritta da Gunakesera et al (1998) o anche alla 'malattia del sacco blu' (BSD) descritta per la trota comune. Ulteriori studi saranno necessari per identificare questo problema.

Nel pesce relitto, l'ontogenesi dell'apparato digerente è considerata una procedura lenta rispetto ad altre specie. Lo sviluppo dell'apparato digerente è controllato da fattori endogeni ed è generalmente programmato geneticamente, ma il tempo di comparsa delle strutture dell'apparato digerente può essere influenzato da una serie di fattori esogeni, con la temperatura che è uno dei più importanti (Kamler, 2002). Inoltre, si è scoperto che l'ontogenesi della retina è simile al modello generale della maggior parte delle specie ittiche. Nella schiusa, la retina è un tessuto indifferenziato e non funzionale, come accade nella maggior parte dei pesci marini con stadi pelagici della prima infanzia (Pankhurst e Eagar, 1996; Pankhurst e Hilder, 1998; Pankhurst et al., 2002; Roo et al., 1999; Shane et al., 1999). I coni sono stati i primi fotorecettori a comparire (6 dph). Questo fatto indica che dopo 5 dph i pesci possono identificare alimenti come rotiferi e naupli di Artemia.

All'interno delle prove DIVERSIFY, la schiusa delle larve variava tra il 42 e l'82 percento, che può essere considerato molto accettabile. Però, la sopravvivenza larvale è stata piuttosto limitata. Solo durante l'ultimo anno del progetto, è stato possibile ottenere alcune larve che sono state svezzate con successo e i giovani sono stati ottenuti e coltivati ​​presso le strutture dell'IGAFA (Istituto Galiziano di Acquacoltura, Spagna), che è un'organizzazione che collabora con CMRM. Questa è stata la prima volta nel progetto che siamo riusciti a produrre giovani svezzati ad alimenti inerti, ed è una pietra miliare negli sforzi per produrre il relitto in condizioni di acquacoltura. Questo studio ha fornito dati importanti sulla crescita del pesce relitto e ha aumentato le nostre conoscenze sul protocollo di alimentazione e il comportamento specifico e la metamorfosi delle larve di pesce relitto (Rodríguez et al, 2019).

Durante l'ultimo anno del progetto, un gran numero di prove sperimentali sono state effettuate in coltura larvale, focalizzato sulla regolazione dei diversi sistemi di coltura (flusso attraverso, mesocosmo e sistemi di acquacoltura a ricircolo, RAS) e parametri ambientali come la temperatura dell'acqua, volume di coltura, densità larvale, sequenza di cibo, aria, leggero, forma e colore dei serbatoi.

I migliori risultati sono stati ottenuti con RAS presso le strutture IGAFA con due lotti di larve da deposizioni IEO e MC2. Il cibo era a base di rotiferi, Naupli di artemia e metanaupli arricchiti. Entrambi i lotti di larve hanno raggiunto il periodo di svezzamento e sono attualmente in fase giovanile. Questa è la prima volta che un lotto di novellame di relitto è stato prodotto in condizioni di coltivazione e rappresenta una pietra miliare nei nostri sforzi per rendere questa specie un solido candidato per lo sfruttamento su scala industriale.

Sono stati pubblicati i principali risultati del lavoro sperimentale sulla larvicoltura del pesce relitto nel progetto DIVERSIFY (Pérez Rial et el., 2019) e possono essere così riassunti:

• L'ontogenesi degli organi relativi all'apparato digerente e al sistema visivo non è stata completata fino al giorno 23 dopo la schiusa. La maggior parte degli organi (tranne i denti mascellari nella mascella superiore che sono diventati visibili a 19 dph), apparso da 8 dph
• La temperatura ottimale per l'incubazione delle uova è compresa tra 16,5-19,5°C. Temperature più basse (14±0,5ºC) promuovono deformità larvali più elevate e bassi tassi di schiusa, con mortalità più elevata durante i primi tre giorni di incubazione. La temperatura della coltura larvale tra 16-18ºC è adeguata per una maggiore sopravvivenza e crescita
• Le larve appena schiuse sono caratterizzate dal loro grande sacco vitellino, immagazzinando le riserve endogene fino al giorno 20 dph a 17±0,5ºC. Il grande sacco vitellino e il lento assorbimento della goccia lipidica indicano un lungo periodo di nutrizione autotrofica
• Nel sistema di ricircolo è stata definita una sequenza di alimentazione larvale che ha dato buoni risultati ad una temperatura di 17,5-18°C, con un fotoperiodo naturale da 7-9 dph. Protocollo di alimentazione con cibo vivo:rotifero arricchito con un integratore di acido arachidonico (ARA) da 8-19 dph, Naupli d'artemia da 15 a 23 dph e metanaupli d'artemia da 18 a 48 dph. Il cibo inerte veniva somministrato da 40 dph in poi
• Le tecnologie di incubazione e coltura larvale sono state adattate alle esigenze di questa specie e importanti risultati sono stati ottenuti con la coltura larvale in RAS (Rodríguez et el., 2019)

Nutrizione

Le esigenze nutrizionali del pesce relitto erano finora sconosciute e c'erano solo pochi riferimenti relativi all'alimentazione degli habitat da pesca commerciale (Brick Peres &Haimovi, 2003) e tassi di alimentazione in cattività (Papandroulakis et al., 2004). Recentemente sono stati condotti alcuni studi sulla composizione dei relitti selvatici (Roncarati et al., 2014; Linares et al., 2015) e le loro caratteristiche morfometriche (Álvarez-Blázquez et al., 2015). Lo sviluppo ottimale delle diete dei riproduttori per il pesce relitto è essenziale per il futuro della sua acquacoltura. I lipidi alimentari e soprattutto gli acidi grassi svolgono un ruolo fondamentale nella produzione di successo di gameti e uova di alta qualità di pesci marini (Izquierdo et al., 2001; Sargent et al., 2002). Anche, lo sviluppo di prodotti di arricchimento di prede vive è molto importante per il successo nella coltura larvale. La comprensione del fabbisogno di acidi grassi polinsaturi (PUFA) delle larve di pesci marini richiede la definizione del rapporto dietetico ottimale di DHA, EPA e ARA.

Sulla base dei dati delle analisi biochimiche delle gonadi delle femmine di relitto selvatico, uova e larve ottenute da pesci allevati, alcuni prodotti vivi per l'arricchimento del mangime sono stati sviluppati per il relitto larvale. Alcuni esperimenti nutrizionali con larve di relitto sono stati eseguiti in DIVERSIFY mostrando che le larve mostrano, generalmente, una buona accettazione della preda viva arricchita testata e nessuna differenza nella composizione in acidi grassi delle larve di relitto alimentate con la preda arricchita con i prodotti di arricchimento testati sono state riscontrate a diversi giorni di vita. Il profilo degli acidi grassi delle larve di relitto lungo lo sviluppo larvale mostra grandi quantità di PUFA specialmente DHA, EPA e ARA. Per di più, esiste una chiara relazione tra il profilo degli acidi grassi del mangime fornito per i riproduttori e il profilo degli acidi grassi degli ovociti e delle uova (Linares et al., 2016, 2018)

I risultati ottenuti sulla composizione dei tessuti degli esemplari selvatici sono stati molto utili per avanzare nella conoscenza dei fabbisogni nutrizionali di questa specie, che mostra una grande quantità di proteine ​​e un basso livello di lipidi nel muscolo. Inoltre, i risultati suggeriscono che la preda viva arricchita utilizzata come cibo per le larve è ben digerita. Sebbene finora, le larve hanno un tasso di sopravvivenza molto basso, i risultati del 2018, con l'ottenimento dei primi giovani, sono molto promettenti.

È abbastanza evidente che questa specie mostra un rapido tasso di crescita e un facile adattamento all'ambiente in cattività e alle procedure di manipolazione. Bassi tassi di alimentazione sono stati registrati durante la stagione riproduttiva (da marzo a luglio) e alti tassi di alimentazione si sono verificati durante l'autunno. Il tasso di ingestione variava tra lo 0,2 e lo 0,5 percento per i pesci alimentati con una dieta semi-umida, e tra l'1 e l'1,8 per cento per quelli alimentati con pellet secco (Pérez Rial, 2019). I risultati ottenuti durante il progetto DIVERSIFY in termini di nutrizione possono essere riassunti nei seguenti punti:

Il pesce relitto ha una grande quantità di proteine ​​nel muscolo (84% nel pesce selvatico e 78% nel pesce allevato) e il livello di lipidi è più basso nel muscolo del pesce selvatico (7% DW) rispetto al pesce allevato (25%). Per quanto riguarda la composizione degli acidi grassi nel muscolo, i valori di PUFA e ∑n-3 sono più alti nei relitti selvatici (rispettivamente 39 e 34% degli acidi grassi totali) rispetto ai pesci allevati (30 e 24%). I valori di DHA rappresentano il 12% nei pesci allevati e il 26% nei pesci selvatici. Il contenuto di EPA rappresenta la percentuale osservata nel pesce allevato e il 4% nel pesce selvatico e l'1,6% e il 3,1% di ARA rispettivamente nel pesce allevato e selvatico. Il rapporto EPA/ARA ha valori di 4,6 nei pesci allevati e 1,5 nei pesci selvatici (Linares et al, 2015).

Significativi progressi sono stati fatti nella conoscenza di questa specie in termini di biologia, nutrizione, riproduzione e fisiologia, così come il suo adattamento alla cattività, è stata fornita la tecnologia di riproduzione e coltura larvale e sono state fornite le prime conoscenze sulla sua ontogenesi larvale. I risultati ottenuti così come la scarsità di esemplari nell'ambiente naturale, sono due aspetti di grande importanza per continuare a dedicare sforzi di ricerca allo sviluppo dell'acquacoltura per questa specie. È considerata una specie ad alto potenziale in vista della diversificazione dell'acquacoltura industriale. L'aver ottenuto giovani in cattività ha generato un grande impatto nel settore dell'acquacoltura, interessati a diversificare e innovare. L'interesse generale per i progressi scientifici nella coltivazione è alto, e in particolare delle aziende che attualmente detengono scorte di esemplari maturi di questa specie (principalmente in Spagna).