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Pauletto, Marianna (2014) Reproduction and immunology: transcriptomic approaches to improve bivalves farming. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

Over the last years, there has been an increasing demand of shellfish for consumption. The ability of traditional capture fisheries to supply bivalves is unlikely to increase significantly because of the drops in natural recruitments of seed, which are mainly due to overexploitation of natural stocks. Production of bivalve seed in hatcheries is a relatively new industry for which empirical approaches were developed, adapting methods across species and measuring the resulting effect in terms of growth and survival. To date, only a few bivalve species of major aquacultural importance in Europe have benefited from newly developed genomic resources (e.g. microarrays and RNA sequencing) and gene silencing approaches, which are both expected to significantly improve the biological knowledge on these commercially important species in the coming years.
The present PhD thesis aimed firstly at increasing, through Next Generation Sequencing, genomic information available for two emerging species, Venerupis decussata and Pecten maximus.
The second aim was to investigate two main bottlenecks hampering the bivalve production in hatchery: efficiency of reproduction and susceptibility to pathogens. By means of microarray analysis, a gene expression study on V .decussata oocytes at different maturation stages was performed and the major biological processes involved in gamete maturation were identified.
A RNA sequencing experiment was conducted on pathogen-challenged hemocytes and unchallenged controls to study the P. maximus immune transcriptome. mRNAs encoding proteins with a known immune function were detected and a global analysis of differential expression comparing gene-expression levels in stimulated hemocytes against controls provided evidence on a large set of transcripts involved in P. maximus immune response.
Finally, reverse genetic and real-time PCR were implemented to investigate the role of IkB2 in the Crassostrea gigas immune response against Ostreid herpesvirus type 1. Following the injection of a dsRNA targeting IkB2, juveniles were infected with OsHV-1 and mRNA levels of four immune genes (IkB1, IkB2, Rel, SOCS) were evaluated in gonads and gills demonstrating their implication in the Pacific oyster antiviral response.

Abstract (italiano)

Nel corso degli ultimi anni, si assistito ad una crescita della domanda di molluschi destinati al consumo alimentare, alla quale però la pesca tradizionale non ha saputo far fronte, principalmente a causa dell’impoverimento degli stock naturali e alla conseguente scarsità di seme. La produzione di seme di bivalvi in schiuditoio è un’attività relativamente recente e le attuali metodiche di allevamento non sono altro che protocolli già usati in altre specie, adattati e verificati in termini di crescita e sopravvivenza. Ad oggi, ad aver beneficiato delle recenti risorse genomiche, come microarry ed RNA sequencing, e delle sofisticate strategie di silenziamento genico sono state solo alcune specie di bivalvi di notevole interesse alimentare a livello europeo. Tuttavia, si pensa che, nel corso dei prossimi anni, questi approcci molecolari possano costituire una risorsa importante per lo studio della biologia di numerose specie di bivalvi non ancora allevate su larga scala ma di crescente interesse commerciale.
Il primo obiettivo della presente tesi di dottorato è stato quello di incrementare, mediante tecniche di Next Generation Sequencing, le risorse genomiche attualmente disponibili per due specie emergenti: la vongola verace Venerupis decussata e la cappasanta atlantica Pecten maximus.
In secondo luogo, si sono considerati due importanti fattori che ostacolano l’allevamento dei bivalvi in schiuditoio: l’efficienza riproduttiva e la suscettibilità ai patogeni. Utilizzando una piattaforma microarray, sono stati valutati i livelli di espressione genica di oociti di V. decussata a due diversi stadi di maturazione. L’analisi dei dati ha quindi permesso di identificare i principali processi biologici coinvolti nella maturazione dei gameti femminili. Inoltre, al fine di studiare il trascrittoma immunitario di P. maximus, è stato effettuato un esperimento di RNA sequencing su emociti immuno-stimolati e di controllo. Questo studio ha permesso di identificare trascritti di mRNA che codificano per importanti proteine del sistema immunitario. In aggiunta l’individuazione di geni differenzialmente espressi in emociti stimolati e controlli ha messo in evidenza un set di trascritti potenzialmente implicati nella risposta immunitaria di P. maximus.
Infine, allo scopo di valutare il ruolo di IkB2 nella risposta immunitaria di Crassostrea gigas all’infezione da herpesvirus di tipo 1, è stato effettuato un esperimento di RNA interference. In seguito all’iniezione di un RNA a doppio filamento codificante una porzione del trascritto IkB2, individui giovani di C. gigas sono stati infettati con un omogenato contenente il virus HV-1. Infine, per valutare l’importanza di quattro geni della risposta immunitaria (IkB1, IkB2, Rel, SOCS), i loro livelli di espressione sono stati valutati in due diversi tessuti: le gonadi e le branchie.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Patarnello, Tomaso
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 26 > Scuole 26 > SCIENZE VETERINARIE
Data di deposito della tesi:30 Gennaio 2014
Anno di Pubblicazione:30 Gennaio 2014
Parole chiave (italiano / inglese):NGS - bivalve -genomics - Pecten maximus - Venerupis decussata - Crassostrea gigas
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 05 - Scienze biologiche > BIO/13 Biologia applicata
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Biomedicina Comparata ed Alimentazione
Codice ID:6722
Depositato il:28 Apr 2015 17:38
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