A quantitative genetic study on the proportion of males in tilapia

Abstract

Early sexual maturation is one the main constraints in Tilapia farming since early breeding causes stunted growth and large size variability. To circumvent this problem all-male populations are used commercially, and production of all male fry with use of hormones is the industry standard for Nile tilapia. To evaluate alternatives for production of all male fry, variation of male proportion of different strains and among strains combinations of Nile tilapia were studied. Additionally, to evaluate the feasibility of selection for increased male proportion, genetic parameters for male proportion were studied in Nile tilapia and hybrids between Nile and blue tilapias. None of the eight purebred Nile tilapia strain and strain crosses evaluated in Paper I showed a male proportion (MP) close to the desired commercial threshold (above 95% males). Additive genetic variation for male proportion was estimated within a synthetic population of Nile tilapia. Moderate to low heritabilities were obtained, but estimates may be biased upwards due to effects of the major genetic sex determination factors. Selection for increased male proportion will be very difficult to implement since it likely will result in an increased proportion of masculinized XX sires, which will counteract the response to selection. If selection is to be implemented, use of hormones will be needed to reproduce the population. Identification of genetic sex through the use of genetic markers could provide more reliable estimates of the genetic parameters for MP. Genetic variation was also estimated among hybrids of Nile tilapia females and blue tilapia males. Heritability estimates were moderate to high. Since only one generation of data was evaluated there can still be some level of confounding between the additive genetic effects and the other effects common to full-sibs due to shallow pedigrees. Crossbreeding (hybrid production) may be a good way to increase male proportion in places where cold winters affect production since hybrids between these two species show high male proportion and increased low temperature tolerance as compared to pure Nile tilapia. To make the Nile x blue tilapia hybrid of interest also in a tropical environment the growth of the blue tilapia must be improved through selection.

Tidlig kjønnsmodning representerer en av de viktigste begrensningene i tilapiaoppdrett, siden tidlig reproduksjon medfører betydelig redusert vekst og stor variasjon i størrelse. For å omga dette problemet er kommersiell produksjon som regel basert på bruk av ”all male” populasjoner (dvs. kun hannfisk). I oppdrett av Nil tilapia (Oreochromis niloticus), som dominerer verdens tilapiaproduksjon, er kjønnsreversering av yngel ved hjelp av hormoner tilsatt i fôret i dag industristandarden. I dette arbeidet er alternative metoder for etablering av ”all male” populasjoner basert på utnyttelse av naturlig variasjon i andel hannfisk mellom ulike stammer og stammekombinasjoner vurdert. I tillegg er det estimert genetiske parametre for andel hannfisk hos Nil tilapia og hos hybrider mellom Nil tilapia og bla tilapia (O. aureus). Hos Nil tilapia undersøkt i et diallell krysningseksperiment gjennomført i GIFT prosjektet viste resultatene lave, men statistisk signifikante, additiv genetisk, heterosis og resiproke krysningseffekter for andel hannfisk. Av disse hadde de resiproke effektene størst betydning, og for å oppnå en økt andel av hanndyr bor derfor krysningene med høyest innslag av hanndyr benyttes. Basert på størrelsen på disse effektene synes det imidlertid klart at dette neppe vil vare tilstrekkelig til å oppnå minimum 95% hanndyr, noe som kreves for at denne strategien kan være et reelt alternativ til konvensjonelle metoder som i dag benyttes for produksjon av ”all male” populasjoner. Genetisk variasjon for andel hanndyr ble estimert i en syntetisk populasjon av Nil tilapia. Den beregnede arvegraden for egenskapen var lav til moderat, men estimatet kan likevel være overestimert på grunn av samspill med kjønnskromosomer. Seleksjon for økt andel hanndyr vil være svært krevende, fordi det, mest sannsynlig, vil resultere i en økt andel maskuliniserte XX fedre, noe som vil motvirke den ønskede seleksjonsresponsen i neste generasjon. Dersom seleksjon for økt andel hanndyr gjennomføres, vil bruk av hormoner være nødvendig for å få reprodusert populasjonen, og YY hanndyr og XY hunndyr kan dermed selekteres. Genetiske markører for kjønn eller avkomsgranskning av foreldre vil kunne øke effektiviteten av en slik seleksjonsstrategi. Genetisk variasjon for andel hanndyr ble også estimert for hybrider av Nil tilapia hunner og bla tilapia hanner. Arvegradsestimatene var moderate til høye. Siden det analyserte datasettet var begrenset til en enkelt årgang kan de additive genetiske effektene potensielt være sammenblandet med andre effekter felles for fullsøsken. På grunn av høyere toleranse for lave temperaturer hos bla tilapia kan slik hybridproduksjon være en god strategi i omrader der lave vintertemperaturer påvirker produksjonen. For at denne hybriden skal være kommersielt interessant i tropiske områder må tilveksten hos bla tilapia forbedres gjennom seleksjon.