Semen Cryopreservation in Brazilian Freshwater Fish: Advances and Main Challenges

Studies on semen cryopreservation in Brazilian freshwater fish have been growing in number of publications and investigated species. Despite this apparent increase in research, standardization of cryoprotocols is still missing, making it clear that the grounds on the quality of cryopreserved semen has not yet reached a level that guarantee satisfactory results for its replication. This chapter aims to make a critical and reflective analysis on the ways cryopreservation of freshwater fish semen has been conducted in Brazil. The difficulties in standardizing protocols, broodstock, and selection of genetically superior animals; the barriers in transferring technology from laboratory benches to the field and make feasible the use of cryopreserved semen on a commercial scale; the formation of germplasm banks and the responsible use of cryopreserved material are also discussed. We have no intention to point out the successes and mistakes that may have been committed in pursuing development of cryopreservation protocols, but a reflection on the future directions considering what should be pondered on this subject with objectivity and scientific consolidation

ESTRESSE OXIDATIVO E ANTIOXIDANTES NO DE SÊMEN DE PEIXES

Damage caused by the cryopreservation process, such as oxidative stress, leads to the overproduction of EROS, which can compromise fertility. In this sense, several antioxidants have been added to semen freezing diluents in order to minimize deleterious effects caused by free radicals. Thus, this review aims to discuss the main aspects related to the damage caused to semen during the cryopreservation process and the effect of the use of antioxidants on the sperm viability of fish.Danos causados pelo processo de criopreservação, como o estresse oxidativo, levam a produção excessiva de EROS, podendo comprometer a fertilidade. Neste sentido, diversos antioxidantes vêm sendo adicionados aos diluentes de congelação de sêmen com o objetivo de minimizar os efeitos deletérios causados pelos radicais livres. Assim, esta revisão tem como objetivo debater os principais aspectos relacionados aos danos causados ao sêmen durante o processo de criopreservação, e o efeito do uso de antioxidantes sobre a viabilidade espermática de peixes

Reduced leakage current in BiFeO3 thin films with rectifying contacts

BiFeO3 thin films were grown on Pt/c-sapphire substrates by pulsed laser deposition with different growth rates. With increasing growth rate the leakage current is decreased and the conduction mechanism changes from bulk-limited Poole-Frenkel emission to interface-limited Schottky emission. In the present work, we show that only the growth rate of the BiFeO3 films close to the metal contacts has to be increased in order to reduce the leakage current and to observe saturated polarization-electric field hysteresis loops.Comment: 15 pages, 4 figures, accepted by Appl. Phys. Let

Morphological and morphometric analysis of skeletal muscle between male and female young adult Colossoma macropomum (Characiformes: Serrasalmidae)

This study aimed to evaluate muscle organization in tambaqui in order to describe the muscle growth process. We analyzed the morphometric pattern of fibers from white muscle of young-adults (300 days) by smaller diameter. The organization of white muscle exhibited a typical morphological pattern found in other fish species. Heavier animals showed higher frequency of larger diameter fibers (>50 μm) and smaller animals had higher frequency of smaller diameter fibers (50 μm) than males. However, there was no difference between body weight and sex (P=0.8). Our results suggest that muscle growth is by hypertrophy and hyperplasia due to a mosaic appearance from different diameters fibers, which is characteristic of large size fish species.O objetivo deste trabalho foi avaliar a organização muscular em tambaqui, a fim de descrever o processo de crescimento muscular. Foi analisado o padrão morfométrico das fibras do músculo branco de animais com 300 dias de idade usando o método de diâmetro menor. O músculo branco apresentou uma organização morfológica padrão encontrado em peixes. Animais de maior peso apresentaram maior frequência de fibras de maior diâmetro (> 50 μm) e os animais de menor peso apresentaram maior frequência de fibras de menor diâmetro (50 μm) que machos. Observou-se uma fraca correlação entre o diâmetro da fibra e o sexo dos animais (r = 0,2). Apesar de fraca, a correlação estimada é corroborada pela fibras de grandes diâmetros (> 50 μm) serem mais frequente nas fêmeas que nos machos. No entanto, não houve diferença entre o peso corporal dos animais aos 300 dias de idade e sexo (P = 0,8). Os resultados encontrados sugerem que o crescimento muscular ocorre por hipertrofia e hiperplasia, caracterizado pela aparência em mosaico de fibras de diferentes diâmetros, característico de peixes de grande tamanho

Morphological and morphometric analysis of skeletal muscle between male and female young adult Colossoma macropomum (Characiformes: Serrasalmidae)

This study aimed to evaluate muscle organization in tambaqui in order to describe the muscle growth process. We analyzed the morphometric pattern of fibers from white muscle of young-adults (300 days) by smaller diameter. The organization of white muscle exhibited a typical morphological pattern found in other fish species. Heavier animals showed higher frequency of larger diameter fibers (>50 μm) and smaller animals had higher frequency of smaller diameter fibers (50 μm) than males. However, there was no difference between body weight and sex (P=0.8). Our results suggest that muscle growth is by hypertrophy and hyperplasia due to a mosaic appearance from different diameters fibers, which is characteristic of large size fish species.O objetivo deste trabalho foi avaliar a organização muscular em tambaqui, a fim de descrever o processo de crescimento muscular. Foi analisado o padrão morfométrico das fibras do músculo branco de animais com 300 dias de idade usando o método de diâmetro menor. O músculo branco apresentou uma organização morfológica padrão encontrado em peixes. Animais de maior peso apresentaram maior frequência de fibras de maior diâmetro (> 50 μm) e os animais de menor peso apresentaram maior frequência de fibras de menor diâmetro (50 μm) que machos. Observou-se uma fraca correlação entre o diâmetro da fibra e o sexo dos animais (r = 0,2). Apesar de fraca, a correlação estimada é corroborada pela fibras de grandes diâmetros (> 50 μm) serem mais frequente nas fêmeas que nos machos. No entanto, não houve diferença entre o peso corporal dos animais aos 300 dias de idade e sexo (P = 0,8). Os resultados encontrados sugerem que o crescimento muscular ocorre por hipertrofia e hiperplasia, caracterizado pela aparência em mosaico de fibras de diferentes diâmetros, característico de peixes de grande tamanho

Qualidade ovocitária de tambaqui (Colossoma macropomum) ao longo da estação reprodutiva

The study aimed to analyze the Colossoma macropomum reproductive behavior and quality of the female gametes throughout the reproductive season. The experiment was carried out in Pimenta Bueno - Rondônia State (Northern Brazil) during the reproductive season (2010-2011) using 36 females. Each sampling was performed on a 15 ± 5 days interval. Female gametes were collected by stripping and the following analyses were performed: weight of oocytes released (g); productivity index, fertilization and hatching rate. During the sampling period was verified effect (p < 0.05) of collecting time into the season for oocytes weight, productivity index and fertilization rate. Although the period 3 (December) did not differ significantly from other periods, it showed better parameters for the quality of C. macropomum oocytes.O estudo foi conduzido com o objetivo de analisar o comportamento reprodutivo da espécie Colossoma macropomum, quanto à qualidade de seus gametas femininos ao longo da estação reprodutiva. O experimento foi executado em Pimenta Bueno-Rondônia durante a estação reprodutiva do C. macropomum. Utilizaram 36 fêmeas durante a estação de 2010-2011. Cada coleta apresentou um intervalo de 15±5 dias. Através da extrusão foram coletados os gametas femininos e realizadas as seguintes análises ao longo da estação: peso de oócitos liberados (g); índice de produtividade; taxa de fertilização e eclosão. Durante a estação 2010-2011 foi verificado efeito (p < 0,05) de período (coleta) dentro da estação para peso de oócitos, índice de produtividade e taxa de fertilização. Apesar do período 3 (coleta – mês de dezembro) não ter diferenciado significativamente de alguns períodos, foi o que apresentou os melhores parâmetros estabelecidos para a qualidade dos oócitos de C. macropomum

Diversidade genética de estoques de Piaractus mesopotamicus(Characiformes, Characidae) utilizados no programa de repovoamento do rio Tietê, Brasil

The restocking programs are being used more frequently as methods of fish conservation. However, the reduction in the genetic diversity can affect survival of juveniles used in this programs and cause effects on the wild populations. The aim of this study was assess the genetic diversity in three broodstocks (BA, BB and BC) of pacu Piaractus mesopotamicus of a Hydropower plant in São Paulo - Brazil, using in restocking program of Tietê River. Nine RAPD primers were amplified used extracted DNA from 89 fin-clipping samples. Sixty-nine fragments were polymorphic, 15 had frequencies with significant differences (P<0.05), seven were excluded, and six were fixed fragments. High values for polymorphic fragments (47.83% to 71.01%) and Shannon index (0.270 to 0.424) were observed. Most of the genetic variation was found within the groups through the AMOVA analysis, which was confirmed by the results of the identity and genetic distance. Ancestry levels (FST) among the groups values indicated little and moderate genetic differentiation. The estimate of number of migrants by generation (Nm) indicated levels of gene flow. Moderate genetic divergence between groups (0.214 to 0.259) was observed. The results indicate high (BA and BB) and moderate (BC) variability within broodstocks and genetic differentiation among them. The fish stocks analyzed represent a genetic base that will allow the fish technicians to release juveniles without genetic risks to wild populations present in the river. These genetics procedures can be used as models for other migratory species.Os programas de repovoamento estão sendo usados com mais frequência como métodos de conservação de peixes. No entanto, a redução na diversidade genética pode afetar a sobrevivência dos juvenis usados nesses programas e causar efeitos sobre as populações selvagens. O objetivo deste estudo foi avaliar a diversidade genética de três estoques de reprodutores (BA, BB e BC) de pacu Piaractus mesopotamicus de uma hidrelétrica em São Paulo - Brasil, do programa de repovoamento do rio Tietê. Nove iniciadores RAPD amplificaram-se usando DNA extraído de 89 amostras de nadadeira. Sessenta e nove fragmentos foram polimórficos, 15 tiveram frequências com diferenças significativas (P<0.05), sete foram excluídos e seis foram fragmentos limitantes. Observaram-se altos valores de fragmentos polimórficos (47,83% a 71,01%) e de índice de Shannon. A maior variação genética observou-se dentro dos grupos através da análise de AMOVA, sendo confirmado com os resultados de identidade e distância genética. Os níveis de FST entre os grupos indicaram pequena e moderada diferenciação genética. O número de migrantes por geração (Nm) indicou níveis de fluxo gênico. Observou-se moderada divergência genética entre grupos (0,214 a 0,259). Os resultados indicaram alta (BA e BB) e moderada (BC) variabilidade dentro dos estoques e diferenciação genética entre eles. Os estoques de peixes analisados representam uma base genética que permitirá aos produtores liberar juvenis sem riscos genéticos para as populações naturais presentes no rio. Esses procedimentos genéticos podem ser utilizados como modelos para outras espécies migradoras

Variação do preço e consumo de peixes no Mercado Público de Porto Alegre

A demanda mundial por pescado é crescente e, embora a obtenção extrativa de organismos aquáticos tenha estabilizado por volta dos anos de 1990, a aquicultura praticamente dobrou na última década, de acordo com dados da FAO (Food and Agriculture Organization). O consumo de pescado traz uma série de benefícios à saúde, ele possui proteína de alto valor biológico e é rico em ácidos graxos poli-insaturados, fundamentais ao equilíbrio das dietas modernas, uma vez que os processos de industrialização utilizam altos teores de óleo refinado. No cenário mundial, a pesca e a aquicultura forneceram cerca de 148 milhões de toneladas de peixes em 2010, sendo 128 milhões destas destinadas ao consumo humano. A produção de pescado brasileira vem contribuindo para o agronegócio, visto que em 2011 a exportação nacional representou US$ 271 milhões. Com base nesse contexto, o presente trabalho tem como principal objetivo verificar se ocorre relação entre a disponibilidade das espécies de peixe no Mercado Público de Porto Alegre, Rio Grande do Sul (RS), e a variação de seus preços ao longo de 13 meses. Tais dados podem possibilitar maior planejamento de compra aos consumidores

Qualidade do semen fresco e criopreservado e sua influência nas taxas de fertilização, eclosão e qualidade das larvas de Piaractus mesopotamicus

In this work, the seminal parameters of P. mesopotamicus were evaluated fresh and after cryopreservation, focusing on the sperm variables that affect the rates of fertilization, hatching and post-hatching parameters such as larval survival and morphology. The semen and oocytes from the animals were collected after extrusion, and seminal quality and oocyte fertilization were analyzed. Subsequently, a portion of each semen sample was cryopreserved and, after two days, the oocytes from three new females were fertilized with cryopreserved semen from the males. The analyzes showed that progressive motility, spermatic vigor, motility duration, number of normal sperm and secondary abnormalities were higher in fresh semen than in semen after thawing (P <0.0001). Similarly, fertilization and hatching rates and the percentage of normal and abnormal larvae in fertilized oocytes were higher when fresh semen was used (P <0.0001). The cryopreservation process affected the qualitative parameters of the semen of Piaractus mesopotamicus. The primary abnormality of spermatozoa was the main variable that influenced both fertilization and hatching rates, both in fresh and thawed semen. The second most important variable that influenced, particularly, thawed semen, was the spermatic vigor.Neste trabalho, os parâmetros seminais de P. mesopotamicus foram avaliados fresco e após criopreservação, com foco nas variáveis espermáticas ​​que afetam as taxas de fertilização, eclosão e os parâmetros pós-eclosão como a sobrevivência e a morfologia das larvas. Os espermatozoides e os ovócitos dos animais foram coletados após a extrusão, e a qualidade seminal e a fertilização dos ovócitos foram analisados. Posteriormente, uma porção de cada amostra de semen foi criopreservada e, após dois dias, os ovócitos de três novas fêmeas foram fertilizados com semen criopreservado dos machos. As análises mostraram que a motilidade progressiva, o vigor espermático, a duração da motilidade, o número de espermatozoides normais e anormalidades secundárias foram maiores no semen fresco do que no semen após descongelamento (P <0,0001). Da mesma forma, as taxas de fertilização e eclosão e a porcentagem de larvas normais e anormais em ovócitos fertilizados foram maiores quando o semen fresco foi utilizado (P <0,0001). O processo de criopreservação afetou os parâmetros qualitativos do sêmen de Piaractus mesopotamicus . A anormalidade primária dos espermatozoides foi a principal variável que influenciou tanto a taxa de fertilização como a de eclosão, tanto no semen fresco como no semen descongelado. A segunda variável mais importante que influenciou, particularmente, o semen descongelado, foi o vigor espermático

Caracterización genética de lotes de Brycon orbignyanus utilizados en programas de repoblamiento

Objetivo. Caracterizar genéticamente dos lotes y una progenie de Brycon orbignyanus destinados para programas de repoblamiento, utilizando la técnica molecular de RAPD (Ran- dom amplified polymorphic DNA). Materiales y métodos. Se analizaron 58 reproductores originarios de dos piscícolas ubicadas en las ciudades de Castillo (A:30 individuos) y Porto Ferreira (C:28 individuos), mantenidos en cautiverio hace seis años en la estación de acuicultura e hidrología de la Duke Energy Internacional (Geração Paranapanema) (São Paulo-Brasil). Treinta larvas de la progenie del lote A (B) también se analizaron. Resultados. Los 14 primers usados produjeron 87 fragmentos de los cuales 70.11% fueron polimórficos. Fueron observadas diferencias (p≤0.05) en la frecuencia de 31 fragmentos, con tres exclusivos para el lote A. Los valores de divergencia, distancia e identidad genética mostraron que la diversidad genética del lote A fue mantenida en la progenie y que existe una baja diferenciación entre los lotes de reproductores. El análisis de variancia molecular mostró que la mayor parte de la variación está dentro de cada lote (87.45%) y no entre ellos (12.55%). Este resultado se corroboró con los valores de FST (0.125) y con el dendrograma, que indicaron una moderada diferenciación genética, sin la formación de agrupamientos. Conclusiones. La diversidad genética fue preservada en la progenie debido al manejo eficiente de la reproducción. No hubo una diferenciación genética entre los lotes de reproductores, debido posiblemente a que el origen natural de ambos fue el río Paraná