Dokument: Konzepte zur Optimierung der Aquakultur: Physiologische, ökologische und molekularbiologische Untersuchungen am Atlantischen Blauflossen-Thunfisch (Thunnus thynnus)
| Titel: | Konzepte zur Optimierung der Aquakultur: Physiologische, ökologische und molekularbiologische Untersuchungen am Atlantischen Blauflossen-Thunfisch (Thunnus thynnus) | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=22228 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120911-101307-6 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Borutta, Florian [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Bridges, Christopher R. [Gutachter] Prof. Dr. Lammert, Eckhard [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Mit dem Atlantischen Blauflossen-Thunfisch (Thunnus thynnus) stand einer der größten rezenten Knochenfische im Fokus dieser Arbeit. Die zunehmende Globalisierung des Sushi-Markts und die damit einhergehende permanent ansteigende Nachfrage nach Thunfischprodukten führten in den letzten Jahrzehnten zu einer außerordentlichen Wertsteigerung dieser Spezies. Aufgrund der dauerhaften Überfischung bestand die Notwendigkeit zunehmend strenger reglementierte Fangquoten einzuführen. Jedoch sind die Wildbestände des Atlantischen Blauflossen-Thunfischs gegenwärtig bereits soweit reduziert, dass nur ein komplettes Fangverbot das zukünftige Aussterben dieser Art verhindern kann. Um diesem vorzubeugen, wurden in Europa seit dem Jahrtausendwechsel diverse Forschungsprojekte zur Entwicklung einer nachhaltigen Thunfischaquakultur ins Leben gerufen.
Die vorliegende Dissertation, welche im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projekts SELFDOTT (From capture based to SELF-sustained aquaculture and Domestication of bluefin tuna Thunnus thynnus, 2008-2011) und des durch EU-Strukturfonds finanzierten apulischen Regionalprojekts ALLOTUNA (Organizzazione di un sistema integrale di allevamento del tonno rosso nel golfo di Taranto, 2008-2010) verfasst wurde, verfolgte die Absicht den Umgang, die Haltung und die Zucht des Atlantischen Blauflossen-Thunfischs auf physiologischer, ökologischer und molekularbiologischer Ebene zu optimieren und zu verstehen. Im Hinblick auf eine realisierbare und wirkungsvolle Anästhesie Atlantischer Blauflossen-Thunfische wurden verschiedene Wirkstoffe auf ihre anästhetische Potenz am Modellorganismus Nil-Tilapia (Oreochromis niloticus) erprobt. Im Vergleich zur intramuskulären stellte sich die intraperitoneale Injektion als geeignete Applikationsmethode bei Teleosteern dar. Das dissoziative Narkosemittel Ketamin bewährte sich nach intraperitonealer Gabe sowohl als Monoanästhetikum (40 mg/kg) als auch in Kombination mit den α2-Adrenozeptor-Agonisten Xylazin (25 mg/kg : 5 mg/kg) und Detomidin (15 mg/kg : 0,5 mg/kg). Darüber hinaus konnte mit zunehmenden Wirkstoffkonzentrationen nachweislich eine Reduktion der Stresshormone Cortisol und Adrenalin beobachtet werden. Die an Tilapien ermittelten effektiven Wirkstoffdosen induzierten auch beim Goldbrassen (Sparus aurata) und beim Atlantischen Blauflossen-Thunfisch erfolgreich ein chirurgisches Narkosestadium. Unvoll-ständige Wirkstoffapplikationen bei den freischwimmenden Tieren stellten sich als Hauptproblem bei der Betäubung von adulten Thunfischen heraus. Durch die Analyse und Verknüpfung mehrjähriger Temperaturaufzeichnungen kann die durchschnittliche ablaichinduzierende Wassertemperatur für den Atlantischen Blauflossen-Thunfisch mit 23,8 °C beziffert werden. Gleichzeitig gelang es mit Hilfe von extern an Versuchsfischen angebrachten Datenloggern eine signifikante Präferenz für ein oberflächennahes Schwimmen während der Laichzeit aufzuzeichnen. Mittels der molekularbiologischen Methode des Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus konnte eine Untereinheit des mitochondrial codierten Cytochrom-C-Oxidase Gens als effektive Sequenz zur umfassenden Speziesidentifikation beim Genus Thunnus und einer verwandten Art (Katsuwonus pelamis) ermittelt werden. Hierbei gewährleistete der Doppelverdau des amplifizierten 1545 bp großen PCR-Produkts mit dem Restriktionsenzymmix MnlI/XcmI eine eindeutige und schnelle Identifikationsmöglichkeit. Eine äquivalente RFLP-basierte Möglichkeit zur Individuenidentifikation anhand der mitochondrialen Kontrollregion konnte nicht ermittelt werden. Die erfolgreich durchgeführten Markierungen und Beprobungen der Zuchtfische ließen umfassende molekularbiologische Elternschafts- und Verwandtschaftsanalysen observierter Reproduktionsereignisse zu. Mikrosatellitenbasierte Parentalstudien offenbarten an allen untersuchten Standorten eine Reproduktionsbeteiligung von über 50 % der Käfigtiere. Nachträglich gelang es durch Sequenzalignments der maternal vererbten d-loop-Region die Geschlechtszugehörigkeit der Elterntiere zu bestimmen und gleichzeitig die Richtigkeit der Elternschaftsanalyse zu verifizieren. Durch die gewonnenen Ergebnisse besteht zukünftig die Möglichkeit, den Zeitpunkt des Ablaichens oder einer notwendigen Hormonbehandlung genauer terminieren zu können. Zusätzlich ermöglichen die etablierten molekularbiologischen Methoden neben einer exakten Veranschaulichung des Reproduktionserfolgs auch eine schnelle und sichere Speziesidentifikation, wodurch in Zukunft Thunfischprodukte aus Arten- und Verbraucherschutzgründen auf ihre richtige Deklaration überprüft werden können.The main interest of this study was focused on the Atlantic bluefin tuna (Thunnus thynnus), one of the largest extant bony fishes. The globalized sushi market and the consequent permanent increase in demand for tuna products in recent decades have led to an extraordinary growth in the value of this species. Due to persistent overfishing, the introduction of increasingly stringent regulated fishing quotas was necessary within the last five years. However, the wild stocks of Atlantic bluefin tuna have been reduced to a point that only a complete ban on fishing may prevent the future extinction of this species. Due to this fact, several European research projects have focused on the development of sustainable tuna aquaculture. The aim of the present thesis, which was conducted in the framework of the European Union funded project SELFDOTT (From capture based to SELF-sustained aquaculture and Domestication of bluefin tuna Thunnus thynnus, 2008-2011) and the Apulian regional EU-structural funds project ALLOTUNA (Organizzazione di un sistema integrale di allevamento del tonno rosso nel golfo di Taranto, 2008-2010), was the optimization of tuna handling, husbandry and breeding using physiological, ecological and molecular biological methods. To find a viable and effective anesthetic for Atlantic bluefin tunas several compounds were tested for their anesthetic potency in the model organism Nile tilapia (Oreochromis niloticus). Compared to an intramuscular route, the intraperitoneal injection was shown to be a suitable application method in teleost fish. The dissociative agent ketamine indicated suitable anesthetic effects alone (40 mg/kg) as well as in combination with the α2-adrenoceptor agonists xylazine (25 mg/kg : 5 mg/kg) and detomidine (15 mg/kg : 0,5 mg/kg) after intraperitoneal injection. Furthermore, a reduction of the stress hormones cortisol and adrenaline was observed with increasing drug concentrations. The effective drug dosages induced not only a successfully surgical anesthesia stage in tilapia but also in the gilthead seabream (Sparuss aurata) and Atlantic bluefin tuna. Incomplete drug applications proved to be the main problem during anesthesia trails on adult free-swimming tuna. The mean water temperature that facilitates the spawning of bluefin tunas was observed by long-term temperature measurements at different cage locations and was finally ascertained to be around 23,8 °C. With externally attached fish data loggers, a significant preference for a near-surface swimming during the spawning season was also observed. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis was used to determine a subunit of the mitochondrial encoded cytochrome c oxidase gene as an effective sequence for species identification within the genus Thunnus and a closely related species (Katsuwonus pelamis). Double digestion of the amplified 1545 bp PCR product with the restriction enzymes MnlI and XcmI ensured a clear and quick identification process. An equivalent RFLP-based method for individual identification using the mitochondrial control region was not verified. Successful tagging and DNA sampling of the broodstock animals enabled comprehensive molecular biological parentage analysis of the observed spawning events. The microsatellite-based parentage tests revealed a > 50 % participation of the caged animals at all studied areas in reproduction. Subsequently performed sequence alignments of the maternally inherited d-loop region were used to verify the accuracy of the parentage analysis and to determine the sex of the broodstock animals. Based on the obtained results it is possibility to determine the beginning of reproduction or the necessary hormone induction date more accurately. In addition, the molecular biological techniques established will allow an exact illustration of the reproductive success of caged tunas and a rapid and reliable way for species identification, which will help to verify tuna products for their proper declaration for reasons of species conservation and consumer protection. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Zoophysiologie | |||||||
| Dokument erstellt am: | 11.09.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 11.09.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 28.03.2012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 17.04.2012 |
