How far we are from Sustainable Aquaculture in the interior of the Amazon? The case of low genetic variability in Colossoma macropomum (Serrasalmidae) “Tambaqui” fish farms in the interior of northeastern Pará

Autores

  • Charles Samuel Moraes Ferreira
  • Ivana Barbosa Veneza
  • Josy Alessandra Barreto Miranda
  • Ítalo Antônio de Freitas Lutz
  • Maria Iracilda da Cunha Sampaio
  • Daniel Abreu Vasconcelos Campelo
  • Lorena Batista de Moura
  • Grazielle Fernanda Evangelista-Gomes

DOI:

https://doi.org/10.34188/bjaerv8n4-001

Palavras-chave:

aquicultura, DNA mitocondrial, variabilidade genética, região de controle

Resumo

O peixe-gato (Colossoma macropomum) é a principal espécie nativa cultivada para aquicultura no Brasil. O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto do repovoamento de estoques com espécimes cultivados de diferentes regiões brasileiras – combinado com estratégias para evitar a endogamia – na diversidade genética das populações reprodutoras, para demonstrar que fazendas sem manejo genético não são sustentáveis. As análises comparativas foram baseadas em sequências da região de controle (CR) do DNA mitocondrial (mtDNA) de populações selvagens e em cativeiro. A população reprodutora tinha apenas dois haplótipos, enquanto as populações selvagens apresentavam 31 distintos. Um único haplótipo foi recuperado em estoques em cativeiro dos estados de Rondônia, Piauí, Amapá e Pará. Mesmo usando um marcador molecular que resgata apenas uma assinatura passada no genoma, podemos perceber a necessidade de incorporar novos indivíduos selvagens aos centros de reprodução dessa espécie no interior do Pará, na Amazônia oriental. Embora as estratégias atuais de repovoamento possam impedir a endogamia, elas têm sido ineficientes na manutenção da diversidade genética, pois níveis baixos persistem nas populações em cativeiro.

   

Biografia do Autor

Ítalo Antônio de Freitas Lutz

Daniel Abreu Vasconcelos Campelo

Lorena Batista de Moura

Referências

Araujo-Lima, C. A. R. M.; Gomes, L. C. (2005) Tambaqui (Colossoma macropomum) In: Baldisserotto, B.; Gomes, L.C. (Eds). Espécies nativas para piscicultura no Brasil. Santa Maria: UFSM, p.67-104.

IBGE – Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Produção da Pecuária municipal (2020), Rio de Janeiro, 2013-2019. Anual.

Peixe BR – Associação Brasileira da Piscicultura. (2021). Anual. Disponível em https://www.peixebr.com.br/anuario-2021/ Acessado em 6 de junho de 2021.

Gomes, F., Schneider, H., Barros, C., Sampaio, D., Hashimoto, D., Porto-Foresti, F., & Sampaio, I. (2012). Innovative molecular approach to the identification of Colossoma macropomum and its hybrids. Anais da Academia Brasileira de Ciências, 84(2), 517-526. https://doi.org/10.1590/S0001-37652012005000025

Aguiar, J. P., Gomes, P. F. F., Hamoy, I. G., Santos, S. E. B., Schneider, H., Sampaio, I. (2018) Loss of genetic variability in the captive stocks of tambaqui, Colossoma macropomum (Cuvier, 1818), at breeding centres in Brazil, and their divergence from wild populations. Aquaculture Research 49, 1914–1925. https://doi.org/10.1111/are.13647

Beaumont, A., Boudry, P., & Hoare, K. (2010). Biotechnology and genetics in fisheries and aquaculture. John Wiley & Sons.

Barrett RD, Schluter D. (2008). Adaptation from standing genetic variation. Trends Ecol Evol.; 23 (1), 38-44. doi: 10.1016/j.tree.2007.09.008. Epub 2007 Nov 14. PMID: 18006185.

Nunes, I., Passos, K., Ximenes, A. M., Hrbek, T., & Farias, I. P. (2023). Spatial and temporal population genetic analysis of Semaprochilodus insignis (Prochilodontidae), an overexploited fish from the Amazon basin. PeerJ, 11, e15503. https://doi.org/10.7717/peerj.15503.

Avise, J. C., Arnold, J., Ball, R. M., Bermingham, E., Lamb, T., Neigel, J. E. & Saunders, N. C. (1987). Intraspecific phylogeography: the mitochondrial DNA bridge between population genetics and systematics. Annual review of ecology and systematics, 18 (1), 489-522.

Farias, I. P., Torrico, J. P., García-Dávila, C., Santos, M. da C. F., Hrbek, T., Renno, J. F. (2010) Are rapids a barrier for floodplain fishes of the Amazon basin? A demographic study of the keystone floodplain species Colossoma macropomum (Teleostei: Characiformes). Molecular Phylogenetics and Evolution 56, 1129–1135. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2010.03.028

Santos, C. H. dos A. dos, Leitão, M. A. de B., Sousa, C. F. S. de, Santana, G. X., Paula-Silva, M. de N., & Almeida-Val, V. M. F. de. (2011). Genetic variability of wild and captivity populations of Colossoma macropomum (Cuvier, 1818) Acta Scientiarum. Biological Sciences, 34(2), 191-197. https://doi.org/10.4025/actascibiolsci.v34i2.7149

Fazzi-Gomes, P., Guerreiro, S., Palheta, G. D. A., Melo, N. F. A. C. D., Santos, S., & Hamoy, I. (2017). High genetic diversity and connectivity in Colossoma macropomum in the Amazon basin revealed by microsatellite markers. Genetics and molecular biology, 40(1), 142-146. https://doi.org/10.1590/1678-4685-GMB-2015-0222

Nunes, J. R. S., Pértille, F., Andrade, S. C. S., Perazza, C. A., Villela, P. M. S., Almeida‐Val, V. M. F., & Hilsdorf, A. W. S. (2020). Genome‐wide association study reveals genes associated with the absence of intermuscular bones in tambaqui (Colossoma macropomum). Animal Genetics, 51(6), 899-909. https://doi.org/10.1111/age.13001

Campos, E. C., Oliveira, C. A. L., Araújo, F. C. T., Todesco, H., Souza, F. N., Rossi, R. M., ... & Ribeiro, R. P. (2020). Genetic parameters and response to selection for growth in tambaqui. Animal, 14(9), 1777-1785. https://doi.org/10.1017/S1751731120000488

Nunes, J., Liu, S., Pértille, F.et al. (2017). Large-scale SNP discovery and construction of a high-density genetic map of Colossoma macropomum through genotyping-by-sequencing. Sci Rep 7, 46112. https://doi.org/10.1038/srep46112

Hamoy, I. G., & Santos, S. (2012). Multiplex PCR panel of microsatellite markers for the tambaqui, Colossoma macropomum, developed as a tool for use in conservation and broodstock management.Genetics and Molecular Research, 11(1), 141-146. http://dx.doi.org/10.4238/2012.January.26.1

Lee, W. J., Conroy, J., Howell, W. H., & Kocher, T. D. (1995). Structure and evolution of teleost mitochondrial control regions. Journal of molecular evolution, 41(1), 54–66. https://doi.org/10.1007/BF00174041

Paithankar, K. R. & Prasad, K. S. (1991). Precipitation of DNA by polyethylene glycol and ethanol. Nucleic acids research, 19(6), 1346. https://dx.doi.org/10.1093%2Fnar%2F19.6.1346

Sanger, F., Nicklen, S., & Coulson, A. R. (1977). Sequenciamento de DNA com inibidores de terminação de cadeia. Proceedings of the National Academy of Sciences dos Estados Unidos da América, 7 (12), 5463–5467. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463

Hall, T. A. (1999). BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. In Nucleic acids symposium series (Vol. 41, No. 41, pp. 95-98). [London]: Information Retrieval Ltd., c1979-c2000.

Thompson, J. D. et al. (1994). CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res., 22, 4673–4680. https://doi.org/10.1093/nar/22.22.4673

Larkin, M. A., Blackshields, G., Brown, N. P., Chenna, R., McGettigan, P. A., McWilliam, H., ... & Higgins, D. G. (2007). Clustal W and Clustal X version 2.0. bioinformatics, 23(21), 2947-2948.

Kumar, A. S. H. W. A. N. I., Kumar, A., Lata, C. H. A. R. U., Kumar, S. O. U. R. A. B. H., Mangalassery, S., Singh, J. P., & Dayal, D. E. V. I. (2018). Effect of salinity and alkalinity on responses of halophytic grasses Sporobolus marginatus and Urochondra setulosa. Indian Journal of Agricultural Sciences, 88(8), 149-157.

Rozas, J., Ferrer-Mata, A., Sánchez-DelBarrio, J. C., Guirao-Rico, S., Librado, P., Ramos-Onsins, S. E., & Sánchez-Gracia, A. (2017). DnaSP 6: DNA sequence polymorphism analysis of large data sets. Molecular biology and evolution, 34(12), 3299-3302. https://doi.org/10.1093/molbev/msx248

Nei, Masatoshi. (1987). Molecular evolutionary genetics. Columbia university press.

Excoffier, L., & Lischer, H. E. (2010). Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Molecular ecology resources, 10(3), 564-567. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x

Weir, B. S., Hill, W. G. (2002). Estimating F-Statistics. Annu Rev Genet., 36, 721–750.

Tajima F. (1989). Statistical method for testing the neutral mutation hypothesis by DNA polymorphism. Genetics. 123(3), 585-95. PMID: 2513255; PMCID: PMC1203831.

Fu, Y. X. (1997). Statistical tests of neutrality of mutations against population growth, hitchhiking and background selection. Genetics; 147(2), 915-25. PMID: 9335623; PMCID: PMC1208208.

Salzburger, W., Ewing, G. B., Von Haeseler, A. (2011). The performance of phylogenetic algorithms in estimating haplotype genealogies with migration. Mol Ecol. 20 (9),1952-63. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2011. 05066.x. PMID: 21457168.

Ariede, R. B., Freitas, M. V., Hata, M. E.et al. (2018) Development of microsatellite markers using next-generation sequencing for the fish Colossoma macropomum. Mol Biol Rep., 45, 9–18. https://doi.org/10.1007/s11033-017-4134-z

Lobo, I. K. C., Do Nascimento, Á. R., Yamagishi, M. E. B., Guiguen, Y., Da Silva, G. F., Severac, D., ... & De Almeida, F. L. (2020). Transcriptome of tambaqui Colossoma macropomum during gonad differentiation: Different molecular signals leading to sex identity. Genomics, 112(3), 2478-2488. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2020.01.022

Ferreira, C. S. M., Veneza, I. B., Martins Cordeiro, C. A., & Gomes, G. F. E. (2023). Baixa diversidade genética em centros de reprodução do tambaqui Colossoma macropomum no Brasil: Uma Revisão. In: Cordeiro,C. A. M., Holanda, F. C. A., & Sampaio, D. S. ENGENHARIA DE PESCA: O AVANÇO DA CIÊNCIA NO BRASIL, 1(1), 36-51.

Santos, M. D. C., Ruffino, M. L., & Farias, I. P. (2007). High levels of genetic variability and panmixia of the tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1816) in the main channel of the Amazon River. Journal of Fish Biology, 71, 33-44. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2007.01514.x

Calcagnotto D. & Almeida, T. F. S. (2000). Loss of genetic variability at the transferrin locus in five hatchery stocks of tambaqui (Colossoma macropomum). Genetics and Molecular Biology 23, 127–130. https://doi.org/10.1590/S1415-47572000000100023

Santos, C. H. A., Santana, G. X., Sá Leitão, C. S., Paula‐Silva, M. N., & Almeida‐Val, V. M. F. (2016). Loss of genetic diversity in farmed populations of Colossoma macropomum estimated by microsatellites. Animal Genetics, 47(3), 373-376. https://doi.org/10.1111/age.12422

Oliveira, C. D. S. T., Moreira, R. F. C., Soares Filho, A. A. et al. (2019). Genetic diversity in natural populations of Colossoma macropomum in the Brazilian Amazon region and in populations farmed in Northeast Brazil based on ISSR markers. Aquacult Int., 27, 1423–1434. https://doi.org/10.1007/s10499-019-00395-1

Gjerde, B., Gunnes, K., & Gjedrem, T. (1983). Effect of inbreeding on survival and growth in rainbow trout. Aquaculture, 34 (3-4), 327-332. https://doi.org/10.1016/0044-8486(83)90212-0

Su, G. S., Liljedahl, L. E., & Gall, G. A. (1996). Effects of inbreeding on growth and reproductive traits in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Aquaculture, 142(3-4), 139-148. https://doi.org/10.1016/0044-8486(96)01255-0

Bezerra and Silva, J. W & Gurgel J. J. S. (1987). Situação do cultivo de Colossoma no âmbito do Departamento Nacional de Obras Contra as Secas (DNOCS). In: Cultivo do Colossoma (Hernandez, A., ed.). Editora Guadalupe Ltda., Bogotá, Colômbia, pp. 229-258.

Mccusker, Megan R.; Bentzen, Paul. (2010). Positive relationships between genetic diversity and abundance in fishes. Molecular Ecology, v. 19, n. 22, p. 4852-4862. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2010.04822.x

Gonçalves, R. A., Santos, C. H. D. A. D., de Sá Leitão, C. S., de Souza, É. M. S., & de Almeida‐Val, V. M. F. (2019). Genetic basis of Colossoma macropomum broodstock: Perspectives for an improvement program. Journal of the World Aquaculture Society, 50(3), 633-644. https://doi.org/10.1111/jwas.12564

Aguiar, J., Schneider, H., Gomes, F., Carneiro, J., Santos, S., Rodrigues, L. R., Sampaio, I. (2013) Genetic variation in native and farmed populations of Tambaqui (Colossoma macropomum) in the Brazilian Amazon: Regional discrepancies in farming systems. Anais Da Academia Brasileira de Ciencias 85, 1439–1447. https://doi.org/10.1590/0001-376520130007

Ferreira L. de A., Fazzi-Gomes, P. F., Guerreiro, S., Rodrigues, M. D. N., Ribeiro-dos-Santos, Â. K., Santos, S., Hamoy, I. (2019). Genetic variability of tambaqui broodstocks in the Brazilian state of Pará. Revista Brasileira de Zootecnia, 48. https://doi.org/10.1590/rbz4820180106

Gjedrem, T., & Baranski, M. (2010). Selective breeding in aquaculture: an introduction (Vol. 10). Springer Science & Business Media.

Hilsdorf, A. W. S., Hallerman, E., Valladão, G. M. R., Zaminhan‐Hassemer, M., Hashimoto, D. T., Dairiki, J. K., ... & Cyrino, J. E. P. (2021). The farming and husbandry of Colossoma macropomum: From Amazonian waters to sustainable production. Reviews in Aquaculture, 14 (2), 993-1027. https://doi.org/10.1111/raq.12638

Mastrochirico-Filho, V. A., Ariede, R. B., Freitas, M. V., Borges, C. H., Lira, L. V., Mendes, N. J., ... & Hashimoto, D. T. (2021). Development of a multi-species SNP array for serrasalmid fish Colossoma macropomum and Piaractus mesopotamicus. Scientific Reports, 11(1), 19289. https://doi.org/10.1038/s41598-021-98885-x

Gjedrem, T., Robinson, N. (2014) Advances by Selective Breeding for Aquatic Species: A Review: Agricultural Sciences 5, 1152–1158. http://www.scirp.org/journal/PaperInformation.aspx?PaperID=51005abstract

Hilsdorf, A. W. S., & Orfão, L. H. (2011). Aspectos gerais do melhoramento genético em peixes no Brasil. Revista Brasileira de Zootecnia, 40(supl.), 317-324.

Duncan, N. J., Sonesson, A. K., Chavanne, H. (2013). Princípios de manejo de reprodutores de peixes na aquicultura: Controle de reprodução e melhoramento genético. Em Avanços em Aquicultura Incubatório Tecnologia; Allan, G., Burnell, G., Eds.; Coodhead Publishing Limited: Cambridge, Reino Unido; pp. 23–75.

del Pazo, F., Sánchez, S., Posner, V. et al. (2021). Genetic diversity and structure of the commercially important native fish pacu (Piaractus mesopotamicus) from cultured and wild fish populations: relevance for broodstock management. Aquacult Int.; 29, 289–305. https://doi.org/10.1007/s10499-020-00626-w

Houston, R. D., Bean, T. P., Macqueen, D. J., Gundappa, M. K., Jin, Y. H., Jenkins, T. L., ... & Robledo, D. (2020). Harnessing genomics to fast-track genetic improvement in aquaculture. Nature Reviews Genetics, 21(7), 389-409. https://doi.org/10.1038/s41576-020-0227-y

Ashton, D. T., Ritchie, P. A., & Wellenreuther, M. (2019). High-density linkage map and QTLs for growth in snapper (Chrysophrys auratus). G3: Genes, Genomes, Genetics, 9(4), 1027-1035. https://doi.org/10.1534/g3.118.200905

Wellenreuther, M., Le Luyer, J., Cook, D., Ritchie, P. A., & Bernatchez, L. (2019). Domestication and temperature modulate gene expression signatures and growth in the Australasian snapper Chrysophrys auratus. G3: Genes, Genomes, Genetics, 9(1), 105-116. https://doi.org/10.1534/g3.118.200647

Taipe, M., Hidrovo, C., Lectong, J. & Clavejo, A. (2025). Marker-assisted selection (MAS) in the fish genetic improvement. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 8(1), 1-11. DOI: 10.34188/bjaerv8n1-037

Downloads

Publicado

2025-10-06

Como Citar

Ferreira , C. S. M., Veneza, I. B., Miranda, J. A. B., Lutz, Ítalo A. de F., Sampaio, M. I. da C., Campelo, D. A. V., Moura, L. B. de, & Evangelista-Gomes , G. F. (2025). How far we are from Sustainable Aquaculture in the interior of the Amazon? The case of low genetic variability in Colossoma macropomum (Serrasalmidae) “Tambaqui” fish farms in the interior of northeastern Pará . Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 8(4), e82647. https://doi.org/10.34188/bjaerv8n4-001

Edição

v. 8 n. 4 (2025)

Seção

Artigos originais

Licença

  • O conteúdo dos artigos é de responsabilidade exclusiva dos autores.
  •  É permitida a reprodução total ou parcial do conteúdo dos artigos, desde que citada a fonte.
  •  Artigos com plágio serão recusados, e o autor do plágio perderá o direito de publicar nesta revista.
  •  Os nomes e endereços informados nesta revista serão utilizados exclusivamente para os serviços prestados por esta publicação e não estão disponíveis para outros fins ou a terceiros.
  •  Depois de enviar os artigos, os autores cedem os direitos autorais de seus artigos ao BJAER. Se você se arrepender da submissão, o autor tem o direito de solicitar ao BJAER que não publique seu artigo. Porém, essa solicitação deve ocorrer até dois meses antes da divulgação do número que o artigo será publicado.
  •  O BJAER usa a licença Creative Commons CC BY. Informações sobre esta licença podem ser encontradas em: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/

 

 

Brazilian Journal of Animal and Environmental Research (BJAER) se reserva o direito de efetuar nos originais alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua, respeitando, porém, o estilo dos autores. Os trabalhos finais não serão enviadas aos autores.