Růst, genetické a morfologické charakteristiky různých populací okouna říčního (Perca fluviatilis) v intenzivní akvakultuře

MSc. Tatyana GEBAUER

Doctoral thesis

Growth, genetics and morphological characteristics of different perch (Perca fluviatilis) populations in intensive aquaculture

Abstract:

Zootechnical and behavioural traits can vary substantially among wild allopatric European perch populations. Choosing wild European perch population(s) showing higher growth rate, lower cannibalism and size heterogeneity with specific behavioural traits such as low aggressive interaction rate and homogeneous spatial distribution in rearing units are crucial for the establishment of the European perch broodstock and subsequent selective breeding programs. Therefore, knowledge of the zootechnical and behavioural traits relative to geographic origin supported by genetic analyses may ultimately help to overcome current challenges and bottlenecks of European perch aquaculture. Population differences in zootechnical and behavioural traits can be shaped by genetic differentiation, phenotypic plasticity, or by their combination. However, it is not clear whether the inter-population differences are genetically- or environmentally-induced. Therefore, we explored the zootechnical traits of geographically different European perch populations at larval- (two Finish, two Polish, two Slovakian, one Czech; Chapter II) and juvenile-stages (Polish, Czech, Slovakian; Chapter III) in the same standardized conditions reducing the environmental effect. Additionally, we provided a genetic-based assessment on four mitochondrial markers: cytochrome b, D-loop of control region, 16S rRNA, and cytochrome oxidase I (Chapters II, III). In Chapter IV, we observed behavioural traits of larvae and juveniles from two Finish and one French populations. According to obtained results, zootechnical and behavioural traits differed among allopatric populations of European perch. Moreover, the differences in zootechnical traits were mainly observed between most genetically differentiated populations (both Finish in Chapter II, and Polish in Chapter III). This could suggest a genetic basis of the observed growth differentiation and, consequently, a potential heritability of this pattern. Additionally, higher growth rate of northern populations could be partly attributed to behavioural traits as we found more cohesive and homogenous group structure in both Finish compared to French populations which, on the other hand, showed higher aggressive interactions. However, European perch larvae and juveniles from genetically lower- or un-differentiated populations (i.e. Polish, Slovakian and Czech in Chapter II and Slovakian and Czech in Chapter III) showed variations in zootechnical traits as well. The variation could be a consequence of different food intake, health status, pre-collection environment, transgenerational effect and usage of conservative mitochondrial markers, i.e. the lack of genetic differentiation among some populations should be further assessed by higher resolution analyses (e.g. microsatellites). Further studies are needed to assess the importance of these factors in geographic differentiation of aquaculture performance.

Abstract:

Zootechnické a behaviorální vlastnosti se můžou významně lišit mezi divokými alopatrickými populacemi okouna říčního. Výběr populací, které vykazují rychlejší růst, nižší kanibalismus a růstovou heterogenitu a specifické behaviorální vlastnosti vhodné pro podmínky akvakultury (nízká míra agresivity, homogenní struktura hejna), je tedy klíčovou podmínkou pro založení chovných hejn a následné šlechtitelské programy. Znalosti o zootechnických a behaviorálních vlastnostech v závislosti na různém geografickém původu a genetické diferenciaci tedy můžou v konečném důsledku pomoci překonat současné problémy a limitace chovu okouna říčního. Interpopulační rozdíly v zootechnických a behaviorálních vlastnostech můžou být způsobeny genetickou diferenciací, fenotypovou plasticitou nebo jejich kombinací. Není však jasné, zda jsou tyto rozdíly mezi populacemi vyvolané geneticky, nebo environmentálními vlivy. Zkoumali jsme proto zootechnické vlastnosti alopatrických populací u larev (po dvou populacích z Finska, Polska a ze Slovenska a jedna z ČR; kapitola II) a juvenilů okouna říčního (po jedné populaci z Polska, ČR a Slovenska; kapitola III) ve stejných standardizovaných podmínkách snižujících efekt environmentálních vlivů. Dále jsme provedli genetické analýzy založené na čtyřech mitochondriálních markerech: cytochromu b, D-loop kontrolní oblasti, 16S rRNA a cytochromoxidáze I (kapitoly II, III). V kapitole IV jsme pozorovali behaviorální rysy larev a juvenilů u třech populací okouna říčního (dvě z Finska a jedna z Francie). Výsledky této práce potvrdily signifikantní rozdíly v zootechnických a behaviorálních vlastnostech mezi testovanými alopatrickými populacemi okouna říčního. Rozdíly v zootechnických parametrech byly pozorovány především u geneticky více diferenciovaných populací (obě z Finska v kapitole II a z Polska v kapitole III). To naznačuje, že pozorované rozdíly v zootechnických vlastnostech mají genetický základ a tudíž jsou potenciálně dědičné. Rychlejší růst severních populací by mohl být částečně připsán behaviorálním interakcím, protože pozorování v kapitole IV prokázalo, že obě populace z Finska projevují méně agresivních interakcí a více homogenní strukturu hejna ve srovnání s populací z Francie. Larvy i juvenilové okouna říčního z geneticky méně nebo nediferencovaných populací (tj. z Polska, Slovenska a ČR v kapitole II a ze Slovenska a ČR v kapitole III) však také vykazovaly rozdíly v některých zootechnických vlastnostech. Tyto variace by mohly být důsledkem odlišného příjmu potravy, zdravotního stavu, environmentálních podmínek před sběrem jiker, transgeneračního účinku a použití konzervativních mitochondriálních markerů, tzn., že genetickou diferenciaci u méně odlišných populací lze dále analyzovat pomocí citlovějších technik (např. mikrosatelity). K posouzení významu těchto faktorů na zootechnické vlastnosti okouna říčního jsou zapotřebí další studie.

Keywords

akvakultura, alopatrické populace, genetická diferenciace, chování, Perca fluviatilis, růst

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 9. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jan Kouřil, Ph.D.

UNIVERSITY OF SOUTH BOHEMIA IN ČESKÉ BUDĚJOVICE

Faculty of Fisheries and Protection of Waters

Doctoral programme / field:
Zootechnics / Fishery