Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-28T11:39:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoProducaoPirarucu.pdf: 2835072 bytes, checksum: 2a182a509068f6aa4440be6dad11e622 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-08-28T13:27:51Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoProducaoPirarucu.pdf: 2835072 bytes, checksum: 2a182a509068f6aa4440be6dad11e622 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-28T13:27:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_CrescimentoProducaoPirarucu.pdf: 2835072 bytes, checksum: 2a182a509068f6aa4440be6dad11e622 (MD5) Previous issue date: 2001 / Com o objetivo de avaliar quatro densidades de estocagem de pirarucu (Arapaima gigas) e identificar a que proporcione melhor desempenho produtivo em ganho de peso e comprimento, para viabilizar o seu cultivo intensivo, foi realizada uma pesquisa, durante 360 dias, utilizando as densidades de cinco, dez, quinze e 20 peixes por 100 m2 de viveiro, fornecendo-se tilápias vivas como alimento, capturada sem açude de manejo de búfalas leiteiras, equivalente a 6% do peso vivo dos peixes, durante quatro dias por semana. Os animais foram agrupados aleatoriamente em quatro tratamentos e duas repetições. Os dados foram analisados com base na aplicação do modelo exponencial de crescimento, tendo sido obtidas as expressões matemáticas para cada densidade de estocagem. Foram feitas analises de regressão linear simples. O crescimento em peso e comprimento do pirarucu varia de acordo com a sua taxa de estocagem, entretanto, até os 120 dias de cultivo não houve diferenças em peso nas quatro densidades estudadas. Os valores do coeficiente angular da relação peso/comprimento do pirarucu demonstram que o seu crescimento e do tipo alométrico. O comprimento total máximo foi de 107,66 cm e peso total máximo de 13,43 kg, na densidade de cinco peixes/100 m2. Entretanto, a maior biomassa, de 85,69 kg/100 m2, foi observada na densidade de dez peixes/100 m2, o que a indica como sendo a mais adequada para utilização em cultivo intensivo. O excelente desenvolvimento ponderal do pirarucu indica o potencial de cultivo dessa espécie, em sistema intensivo de criação associada com búfalas leiteiras. / With the objective of evaluating four stock densities of pirarucu (Arapaima gigas) and to identify the one that provides the best productive performance, in length and weight gain to make possible its intensive culture, a research was carried out, during 360 days. using the densities of 5, 10, 15 and 20 fishes per 100 m2 of inundate area. Live tilapias (Tilapia nilotica), captured in a dam used for milk buffaloes management, equivalent to 6% of the pirarucu live weight, were used during four days per week. The design was completely randomized with four treatments and two replications. The data were analyzed on the basis of the application of the exponential model of growth. Mathematical expressions were obtained for each stockage density. Simple linear regression analysis were made. - However, until the first 120 days, no significant difference in weight could be observed among the four study densities. The values of the angular coefficient of the relation weight/length of pirarucu showed that its growth is of the allometric type. The maximum total size was 107.66 cm and the maximum weight was 13.43 kg, in the density of five fishes per 100 m2. However, the highest biomass, of 85.69 kg per 100 m2, was observed in the density of 10 fishes per 100 m2, suggesting that this density would be the most adequate for using in intensive systems. The excellent ponderal development of pirarucu, indicates the potential use of this species, in intensive systems associated with buffaloes.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar possíveis alterações fisiológicas associadas à reprodução em machos e fêmeas de Arapaima gigas (pirarucu) em seu ambiente natural. O pirarucu (Arapaima gigas) é uma espécie de respiração aérea que pertence ao mais primitivo grupo dos teleósteos, que habita as águas do rio Amazonas. Os objetivos principais foram caracterizar o perfil plasmático dos esteróides gonadais plasmáticos (17β-Estradiol, Testosterona, 11ceto-Testosterona (11ceto-T) e 17α -hidroxiprogesterona (17α -OHP)); concentrações de lipídios e proteínas teciduais (gônadas, fígado, músculo branco, vermelho e ventrecha), e o perfil de ácidos graxos ao longo do ciclo reprodutivo de machos e fêmeas coletados em seu ambiente natural localizado na Ilha Mexiana no estado do Pará/Brasil. As coletas foram realizadas em Setembro/2007; Janeiro/2008; Julho/2008 e Setembro/2008 e foram determinados quatro estádios de maturação gonadal para as fêmeas: Repouso, Maturação, Maduro e Regressão. No presente estudo foram observados ainda animais imaturos. Os machos foram classificados em relação à quantidade de espermatozóides presente nos túbulos seminíferos, sendo que os animais que apresentavam poucos espermatozóides no lúmen são referidos como grupo 1 e os animais que apresentavam muitos espermatozóides no lúmen como grupo 2. As análises histológicas realizadas nas gônadas permitem concluir que o pirarucu possui ovário do tipo gymno-ovariano com desenvolvimento oocitário assincrônico e a estrutura testicular de A. gigas é do tipo não cística. As análises metabólicas em fêmeas mostraram que a ventrecha é o tecido de maior concentração de lipídios, seguido do músculo vermelho e branco, evidenciando que, dentre os diferentes tipos musculares, a ventrecha é a região preferencial de armazenamento de lipídios. As concentrações lipídicas teciduais , demonstraram um aumento no acúmulo gonadal e hepático à medida que o ciclo reprodutivo avança, alcançando a concentração máxima na fase madura. Já as proteínas hepáticas e gonadais não apresentaram diferença significativa entre os estádios reprodutivos. Nos machos, os lipídios e as proteínas não apresentaram diferença estatística significativa entre os grupos em nenhum tecido analisado. Os PUFAs (ácidos graxos polinsaturados) n3 na fração polar ovariana foram maiores na fase madura em relação às demais fases reprodutivas, inclusive no animal imaturo, sendo que essa alta porcentagem reflete na importância desses ácidos graxos no ovo, que serão utilizados para o futuro desenvolvimento da larva. De uma forma geral, foi observada uma característica de maior porcentagem de PUFAs n6 (fração polar) e PUFAs n3 (fração neutra) do tecido hepático em animais imaturos quando comparados às fêmeas adultas. Nos machos, os ácidos graxos monoinsaturados foram maiores no grupo 2 no músculo branco e ventrecha, devido à necessidade de um maior aporte energético na musculatura para o comportamento reprodutivo. Os resultados das análises plasmáticas dos esteróides gonadais mostraram que o perfil de 17β-Estradiol em fêmeas apresentou-se alto nas fases iniciais do ciclo reprodutivo, decaindo na fase madura e regressão, provavelmente devido ao feedback negativo. Os animais imaturos apresentaram as maiores concentrações plasmáticas de 17β-Estradiol e 17α-OHP em relação aos adultos, já que esses hormônios estimulam o desenvolvimento de características secundárias, desenvolvimento neural, crescimento e maturação sexual nos animais imaturos, em machos e fêmeas. Foram observadas altas concentrações de 17α -OHP nos machos em ambos os grupos sugerindo a disponibilidade desse hormônio para a conversão de 17α,20β-DHP, que atua na motilidade dos espermatozóides, já que ambos os grupos apresentam espermatozóides no lúmen. As concentrações de testosterona excedem à de 11ceto-T em machos, sugerindo que essa espécie esteja utilizando outros andrógenos e não somente a 11ceto-T para a reprodução. O acompanhamento destes animais no ambiente natural evidencia que não é possível utilizar características secundárias como coloração da escama como indicativo do sexo, porém a sexagem é possível de se realizar utilizando a razão entre os hormônios plasmáticos 11ceto-T e 17β-Estradiol. / The aim of the present study was to investigate the possible physiological alterations related with reproduction in males and females of Arapaima gigas (pirarucu) in their natural environment. Pirarucu is an obligatory aerial respiration species belonging to a very ancient group of teleosts and inhabits Amazonian river. The main goals of this study were to describe the plasmatic gonad steroids profile (17β-Estradiol, Testosterone, 11keto-Testosterone (11keto-T) and 17α- hidroxyprogesterone (17α-OHP)), lipids and proteins concentrations of the main storage tissues (gonads, white muscle, red muscle and ventrecha), and fatty acid profile along the reproductive cycle of males and females collected in their natural environment at Ilha Mexiana (Pará/ Brazil). The animals were caught from the wild in September/2007, January/2008, July/2008 and September/2008 and four stages of gonad development were determined: Rest, Maturation, Mature and Regression. Immature animals were also observed. Males were classified according to spermatozoid amount inside the seminiferous tubes, and the animals having a few spermatozoids were referred as group1 and those having many spermatozoids were referred as group 2. Microscopic analyses allowed concluding that pirarucu has gymno-ovary type with assynchronic oocyte development and testis has non-cystic structure. The metabolic analyses in females showed that the tissue presenting the highest lipids concentration was the ventrecha, followed by the red and white muscle, suggesting that ventrecha is the preferred lipids storage among different muscles. Lipids concentrations increased in ovaries and liver along the reproductive cycle, getting the highest value at mature stage. Liver and gonads protein did not show any difference among the reproductive stages. Lipids and proteins in males did not present any difference between the groups of any analyzed tissue. In polar lipids ovary fraction, PUFA (polyunsaturated fatty acids) n3 were higher at mature stage, compared with the other stages of the reproductive cycle and immature animals, and these high amounts reflect the importance of those fatty acids, that will be used in the larval development. In general, the immature animals showed the highest percentage of PUFA n6 (polar fraction) and PUFA n3 (neutral fraction) in the liver when compared with adults females. Monounsaturated fatty acids in males in group 2 were higher in white muscle and ventrecha, because those muscles have an intense energetic demand for reproductive behavior. 17β-Estradiol was higher in females, at initial stages of the reproductive cycle, decreasing at mature and regression stages, probably due to a negative feedback. Immature animals showed the highest concentrations of 17β-Estradiol and 17α-OHP, probably because these steroids stimulate sexual secondary features, neural development, growth and sexual maturity in those animals. 17α-OHP concentrations were higher in both male groups, suggesting its availability for 17α, 20β-DHP conversion, an important steroid on spermatozoid motility. Testosterone concentrations in males exceed 11ceto-T, suggesting that other androgens were more effective and not just 11ceto-T, for reproduction. On this environment, features like scales coloration as secondary feature were not suggested to distinguish the sex of those animals, but it is possible when using 11ceto-T and 17β- Estradiol plasma ratio.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2013-11-14T18:00:20Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_GeneticaPopulacoesPirarucus.pdf: 4393818 bytes, checksum: de194584ab198c388e23bb0cd690c5b3 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva(arosa@ufpa.br) on 2013-11-19T16:48:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_GeneticaPopulacoesPirarucus.pdf: 4393818 bytes, checksum: de194584ab198c388e23bb0cd690c5b3 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-11-19T16:48:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Tese_GeneticaPopulacoesPirarucus.pdf: 4393818 bytes, checksum: de194584ab198c388e23bb0cd690c5b3 (MD5) Previous issue date: 2008 / O pirarucu (Arapaima gigas) é um importante recurso pesqueiro da região amazônica, que vem sendo explorado desde o século XIX, havendo indícios de diminuição do tamanho populacional em algumas localidades ao longo da sua distribuição. O manejo da pesca vem sendo uma das estratégias adotadas para manter essa atividade pesqueira associada a conservação da espécie. Neste trabalho avaliamos aspectos populacionais de pirarucus de duas localidades da Reserva Mamirauá (Jarauá e Maraã), e comparamos estas com as populações já analisadas de Santarém e Tucuruí, verificando suas variabilidade e estrutura genética. Para isso foram utilizados sete locos microssatélites genotipados para 463 pirarucus da Reserva Mamirauá coletados ao longo de cinco anos. Nossos resultados encontraram uma maior diversidade genética para esta população em comparação as encontradas em Santarém e Tucuruí. As análises indicam que o manejo esta sendo ecologicamente eficiente, não tendo havido alterações significantes ao longo dos cinco anos de estudo. A migração lateral, associada a um possível padrão de retorno ao lago sem fidelidade espacial, parece ter grande importância na homogeneização genética local. Entretanto, este fator é espacialmente limitado, sendo observada uma pequena diferenciação entre os pirarucus do Jarauá e do Maraã. Entre localidades mais distantes, a diferenciação é maior, apesar de somente a distância não ser capaz de explicar esse fenômeno. Acreditamos que a diminuição populacional em localidades intermediárias, provavelmente causada por sobre-pesca, pode estar influenciando a conectividade ao longo dos pontos estudados. / The pirarucu (Arapaima gigas) is an important fishing resource in the Amazon which has been exploited since the XIXth century. There are indications of a decrease in population size in some parts of its distribution. Management is one of the strategies adopted to maintain fishing activity associated to the conservation of the species. We evaluate aspects of pirarucu populations in two places in the Mamirauá Reserve (Jarauá and Maraã), and compare these populations with those of Santarém and Tucuruí, analyzing their genetic variability and structure. In order to achieve this, seven microsatellite loci were genotyped for 463 pirarucus from Mamirauá Reserve collected along five years. Our results show a greater genetic diversity for this population in comparison to populations from Santarém and Tucuruí. Analyses indicate that management has been ecologically efficient, since there were no significant change in genetic diversity over the five years of study. Lateral migration, associated with a possible standardized return to lakes without spacial fidelity seems to have great importance for local genetic admixture. However, this admixture is limited in space, with a small degree of genetic differentiation seem between pirarucus from Jarauá and Maraã. When including more distant localities to the analysis, the differentiation is greater though geographic distance cannot explain all of this. We believe that a population decline in intermediate localities, probably caused by overexploiting is influencing the connectivity among the localities studied.

Arapaima gigas is the largest scaled freshwater fish in the world reaching over 250 kg. With growth rates of 10 kg+ within 12 months, A. gigas is considered as a promising candidate species for aquaculture development in South America. However, the lack of reproductive control in captivity is hindering the industry expansion. The work carried out in this doctoral thesis therefore aimed to better understand the species’ reproductive physiology, develop tools to identify gender and monitor gonad development, test hormonal therapies to induce ovulation and spawning and characterise the cephalic secretion for its potential roles in pheromone release and during parental care. Initially, a genomic study investigated the overall extent of polymorphism in A. gigas, which was found to be surprisingly low, with only 2.3 % of identified RAD-tags (135 bases long) containing SNPs. Then, a panel with 293 single nucleotide polymorphism (SNP) was used to characterise the genetic diversity and structure of a range of Amazon populations. Results revealed populations from the Amazon and Solimões appeared to be genetically different from the Araguaia population, while Tocantins population comprised individuals from both stocks. This data provided a tool for broodstock identification and future management. The PhD then aimed to evaluate the effects of slow-release mGnRH implants and different broodstock size pairings on maturation and spawning. Results showed that the implants stimulated the brain-pituitary-gonad axis resulting in increased plasma levels of testosterone (females) and 11-ketotestosterone in males, respectively regardless of pairing sizes. However, no spawning was observed. Results also showed the release of sex steroids with potential pheromonal action through the cephalic secretion, a biological fluid released from the adult head along the reproductive period. Thereafter, a non-surgical field endoscopy method was developed and validated for ovarian assessment and gender identification. The method was then used to describe the female gonopore and obtain biopsy of the ovary through cannulation which allowed the description of oogenesis in A. gigas. Importantly, oocytes obtained by cannulation confirmed that adult females under investigation were maturing with oocytes in final maturation stage but failed to ovulate/spawn. Another hormonal induction trial was therefore performed in which a combination of GnRHa (mGnRHa/sGnRHa) was used by injection to induce ovulation and spawning in selected maturing females with effects on oocyte maturation monitored post-induction through biopsy. However, this trial appeared to not be successful at inducing ovulation or spawning. Finally, the peptidome and proteome of the cephalic secretion was further characterised through the comparison between parental and non-parental fish. Results highlighted the complex role of this biological fluid including potential roles on the developing offspring during the parental care period. Overall, this doctoral thesis provided new basic and applied data on A. gigas reproduction and tools that can be used in future studies to better understand the environmental and hormonal control of oogenesis and spawning.

Orientador: Maeli Dal Pai Silva / Tese ( doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-18T12:24:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carani_FernandaRegina_D.pdf: 24872848 bytes, checksum: e4b7c794fa866be614e932ec5a33eaf6 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O pirarucu (Arapaima gigas) caracteriza-se como uma espécie promissora para a Aqüicultura, devido principalmente às suas características de rápido crescimento e rusticidade. Sua criação em regime intensivo tem obtido enorme sucesso, podendo alcançar até 10 quilos de peso corporal em apenas um ano de criação. O pirarucu é considerado hoje uma das mais importantes espécies de peixes da bacia Amazônica e, por esta razão, é primordial que se investigue os mecanismos celulares e moleculares que controlam o rápido crescimento muscular, contribuindo com novas estratégias de criação e com a manutenção da espécie. O crescimento do músculo estriado esquelético nos peixes pode ocorrer por dois mecanismos: hipertrofia e/ou hiperplasia das fibras, a partir de células satélites ou mioblastos. Esse processo é controlado por Fatores Reguladores Miogênicos (MRFs) e pelo fator de crescimento Miostatina. O objetivo do presente estudo foi avaliar as características morfológicas e o crescimento muscular hipertrófico e hiperplásico, bem como analisar a expressão gênica e protéica da MyoD, da Miogenina e da Miostatina na musculatura esquelética do pirarucu (A. gigas), em diferentes fases de crescimento. Os animais utilizados no presente estudo foram provenientes de duas pisciculturas: na primeira, foram obtidos os "alevinos" (pós-larvas; 48 g); na segunda, os animais em diferentes estágios de crescimento, divididos em quatro grupos de acordo com o peso corporal. Grupo A (50 gramas, n=7), grupo B (420 gramas, n=7), grupo C (5,5 quilogramas, n=7) e grupo D (9,1 quilogramas, n=7). As amostras musculares foram coletadas, congeladas e submetidas à coloração HE, para avaliação do padrão morfológico das fibras, e à reação para a enzima NADH-TR, para avaliar o metabolismo oxidativo das fibras. Para avaliar o padrão de crescimento hiperplásico e hipertrófico da musculatura branca, foi calculado o menor diâmetro de uma população de fibras por animal, e estas foram distribuídas em classes, na dependência do seu diâmetro. A análise da expressão gênica de MyoD, miogenina e miostatina foi feita por Reação em Cadeia da Polimerase após Transcrição Reversa (RTqPCR); para análise da expressão protéica, foi utilizado o Western Blot. A distribuição das fibras em classes de diâmetro exibiu o seguinte padrão: o grupo A mostrou a maior parte das fibras na classe 20, o grupo B, na classe 50, o grupo C, nas classes 50 e 80, e o grupo D, na classe 80. Isso indica uma alta taxa de hiperplasia das fibras nos grupos menores (A e B) e alta hipertrofia das fibras nos grupos maiores (C e D). Para a análise da expressão gênica de MyoD e miogenina no músculo vermelho e branco dos "alevinos", não houve diferença estatística; para a miostatina, houve expressão diferencial, com os maiores níveis encontrados no músculo branco em comparação com o músculo vermelho. Na avaliação da expressão de MyoD e miogenina, tanto a expressão gênica como a expressão protéica não mostraram diferença significativa. Por outro lado, a expressão gênica da miostatina foi menor no grupo A e maior nos demais, e a expressão da proteína miostatina foi maior no grupo A, diminuindo nos demais grupos. Estes resultados refletem as características de crescimento muscular da espécie e sugerem que a expressão dos MRFs e da miostatina são responsáveis pelo balanço entre a hiperplasia e a hipertrofia das fibras, contribuindo para o rápido crescimento da espécie e a manutenção das características do filé / Abstract: Pirarucu (Arapaima gigas) is a promising fish species for Aquaculture programs mainly by the fast growing feature and rusticity. Their rearing under intensive conditions generated much successful results, as they reach up to 10 kilograms in just one year. Considered one of the most important fish species from Amazon basin, it is of primary interest to investigate the cellular and molecular mechanisms that control the fast muscle growth in pirarucu, providing information for new rearing strategies and species conservation. In most fish, skeletal muscle growth occurs by two mechanisms: hypertrophy and hyperplasia, from satellite cells or myoblasts. These process are under control by Myogenic Regulatory Factors (MRFs) and by the growth factor Myostatin. The animals were obtained from two pisciculture, where we got the alevin pirarucu (n=7; 48 grams weight), and the specimens at different growth stages, divided into groups according body weight. Group A (50 grams, n=7), group B (420 grams, n=7), group C (5,5 kilograms, n=7) and group D (9,1 kilograms, n=7). Muscle samples were collected, frozen and stained with HE for morphological analysis, and submitted to NADH-TR enzyme reaction for oxidative methabolism analysis. To evaluate hyperplasic and hypertrophic muscle growth, it was measured the smallest diameter from a set of fibers, which were grouped into diameter classes. Gene expression analysis of MyoD, Myogenin and Myostatin were performed by Quantitative Polimerase Chain Reaction after Reverse Transcription (RT-qPCR); protein content analysis was by Western Blot technique. Muscle fibers distribution in classes showed the following pattern: group A showed most fibers in class 20, group B, in class 50, group C, in classes 50 and 80, and group D, in class 80. This is an indicative of high fiber hiperplasia rate in groups A and B, and high hypertrophy in groups C and D. There was no statistical difference in MyoD and Myogenin genes expression in red and white muscles of pirarucu; however, Myostatin expression showed high levels in white muscle compared to red muscle. Evaluating MyoD and Myogenin expression in white muscle of pirarucu at different growth stages, both gene and protein levels were similar. Myostatin gene expression was low in group A and high in the other groups; on the other hand, Myostatin protein was high in group A and low in the other groups. These results reflect the muscle growth characteristics in pirarucu and suggest that the MRFs and Myostatin expression are controlling the balance between hyperplasic and hypertrophic mechanisms, promoting the fast rate feature of pirarucu and their fillet quality / Doutorado / Biologia Celular / Doutor em Biologia Celular e Estrutural