Los Condrictios son uno de los grupos marinos más vulnerables, con un número creciente de especies listadas “en peligro” o “amenazadas”. La declinación y el colapso global de los stocks pesqueros, debido a la sobreexplotación, va en aumento, con muchas especies cercanas a la extinción. La susceptibilidad de los peces cartilaginosos a la sobrepesca está dada por su bajo potencial de recuperación, debido a la baja fecundidad y crecimiento lento. Es fundamental conocer y comprender su biología reproductiva, para la conservación y manejo de este recurso. En este trabajo se estudió la morfología del sistema reproductor femenino y masculino de Atlantoraja platana y Sympterygia bonapartii del golfo San Matías, junto con algunos indicadores biológicos relacionados con la reproducción. El material analizado se obtuvo de muestreos mensuales de las capturas desembarcadas por los barcos pesqueros de la flota local de San Antonio Oeste (SAO) y San Antonio Este (SAE). Los animales se clasificaron según su estado de madurez en: inmaduros, en maduración y maduros, siguiendo los criterios propuestos por Stehmann (2002). Las gónadas de ambas especies y de ambos sexos presentan una íntima asociación con el órgano epigonal (órgano linfomieloide, exclusivo de los peces cartilaginosos). En A. platana se analizó la foliculogénesis ovárica. En los ovarios de hembras adultas se registraron folículos en diferentes etapas de desarrollo. Las ovogonias, solo se hallaron en ejemplares inmaduros. Histológicamente las etapas del desarrollo folicular, se caracterizan por la presencia de vitelo, el número de capas y tipos de células foliculares y el grado de desarrollo de las tecas. Se determinó la talla microscópica de inicio de vitelogénesis para ambas especies, las cuales son menores a las registradas macroscópicamente. Los testículos de ambas especies, presentan un modelo de desarrollo testicular compuesto. Los espermatocistos son de forma redondeada y cada uno contiene células germinales en un mismo estadio de desarrollo. En la espermatogénesis de ejemplares adultos se describen 7 estadios bien diferenciados, que abarcan la transformación de espermatogonias en espermatozoides. En juveniles no se han encontrado cistos con espermátides o con espermatozoides. En ejemplares inmaduros se observan solamente cistos con espermatogonias y espermatocitos primarios. El sistema de conductos genitales femeninos y masculinos de ambas especies, es semejante al observado en otros Rájidos. El diseño funcional de las glándulas oviductales es similar al de otras especies ovíparas y la complejidad estructural de las distintas zonas está relacionada con la función secretora de los diferentes componentes de la cápsula. Se registró la presencia de esperma en ambas especies en distintas estaciones del año, aunque sin evidencia de almacenamiento espermático. En las dos especies analizadas, los espermatozoides cambian el estado de agrupamiento a lo largo del trayecto por los epidídimos, conductos deferentes y vesículas seminales, dando como resultado final un agrupamiento denominado espermatozeugmata. Se analizaron indicadores relacionados con su biología reproductiva. En ambas especies, se determinó la talla de primera madurez sexual, los índices gonadosomático y hepatosomático, coma así también la distribución folicular a lo largo de las estaciones del año, con el fin de relacionarlo con los análisis microanatómicos realizados. En los machos se analizó, estacionalmente, el porcentaje de cobertura de cada estadio espermatogénico. En los últimos años, los análisis histológicos han sido muy importantes en los estudios reproductivos de peces, permitiendo mejorar la eficacia en el manejo de estos recursos. Los estudios microscópicos y macroscópicos realizados en este trabajo, proporcionan no sólo información más exacta sobre la morfología y dinámica de las gónadas masculinas y femeninas, sino también ha demostrado ser un enfoque complementario que puede contribuir a un mejor conocimiento y cuidado de estas especies de interés comercial. / Chondrichthyes are one of the most vulnerable marine groups, with an increasing number of species listed as “endangered” or “threatened”. The decline and global collapse of fishing stocks due to overexploitation is increasing, with many species being close to extinction. The high susceptibility of cartilaginous fishes to overfishing is given by its low recovery potential due to a low fecundity and low growth rates. It is crucial to know and understand its reproductive biology for an appropriate conservation and management of this resource. In this work, the morphology of the females and males reproductive system of Atlantoraja platana and Sympterygia bonapartii from San Matias Gulf was studied along with some biological indicators related to reproduction. The analyzed material was obtained from monthly samplings of the catches landed from the fishing boats of the local San Antonio Oeste and San Antonio Este fleets. Animals were classified according to its maturational state in: immature, maturing and mature, following the Sthemann (2002) criteria. Gonads from both species and sexes are intimately associated to the epigonal organ (lymphomyeloid organ, exclusive of cartilaginous fishes). In Atlantoraja platana the ovarian folliculogenesis was analyzed. In the ovaries of adult females, follicles in different stages of development were recorded. The oogonias were found only in immature specimens. Histologically the stages of follicular development are characterized by the presence of yolk, the number of layers and types of follicular cells and the degree of development of the thecae. The microscopic size of vitellogenesis onset was determined for both species and it was inferior to that registered macroscopically in both. Testicles of both species fit to the compound testicular developmental model. Spermatocists are rounded and each one contains germinal cells in the same stage of development. During the spermatogenesis of adult specimens, seven well defined stages are described, which encompass the transformation of spermatogonia to spermatozoa. In maturing animals, cists with spermatids or spermatozoa were not formed. On the other hand, immature specimens show only cists with spermatogonia and primary spermatocytes. The female’s and male’s genital ducts system form both species is similar to the observed in other Rajids. Also, the functional design of the oviductal gland is similar to that from other oviparous species. The structural complexity of the different zones of this gland is related to the secretory function of the various components of the egg capsule. The presence of sperm was registered in both species and in different seasons of the year. However, there was no evidence of sperm storage. On both species, spermatozoids change its aggregation state along the epididymis, deferent ducts and seminal vesicles. As a result, sperm aggregates forming spermatozeugmata. On the other hand, some biological indicators related to the reproductive biology were analyzed. On both species, the size at first sexual maturity and the gonadosomatic and hepatosomatic indices were determined. Also, the follicular distribution along the sampled seasons was analyzed in order to relate it to the microanatomical studies performed. Also, the coverage of each spermatogenic stage was analyzed seasonally for the males of both species. In the last years, histological analyses have been relevant in reproductive studies of fishes, improving the efficiency in the management of these resources. The microscopical and macroscopic analyzes performed on this work, provide a more accurate information about the morphology and dynamics of the female’s and male’s gonads, and also has proved to be a complementary approach that could contribute to a better knowledge and care of this species of commercial interest.

Tesis por compendio / [ES] Los tiburones y rayas aparecieron hace 420 millones de años, conformando el antiguo y ecológicamente diverso, grupo de vertebrados acuáticos conocido como elasmobranquios. Este variado grupo posee unas estrategias vitales que los hace muy vulnerables a los cambios rápidos del entorno, como los derivados de la acción antrópica. Pese a ser elementos clave en la regulación de los ecosistemas en los que habitan, en la actualidad, se trata de uno de los grupos vertebrados más amenazados del planeta. Paralelamente a la conservación in situ, los programas de conservación ex situ se pueden utilizar para mejorar la situación de algunas especies sensibles. Entre estos programas, los planes de cría en cautividad aumentarían la sostenibilidad de acuarios públicos y centros de investigación, además de permitir el desarrollo de estrategias de conservación en estado salvaje. Sin embargo, para que sean efectivos, estos planes deberían incluir el uso de técnicas de reproducción asistida. Desafortunadamente, estas técnicas apenas se han desarrollado en el pasado, por lo que su utilidad no se ha demostrado adecuadamente. Esta tesis aborda el uso de técnicas de reproducción en elasmobranquios, con énfasis en la obtención y preservación del esperma. Inicialmente, se centró en dos especies modelo, Scyliorhinus canicula y Raja radula, pero luego se incluyeron otras especies. Esto reveló variabilidad en las estructuras reproductivas, lo que puede afectar la eficacia y calidad de las técnicas. Los capítulos 1 y 2 se enfocaron en catalogar y describir estas estructuras en diversas especies, destacando las mejores prácticas de obtención de gametos e inseminación. La conservación a corto, medio y largo plazo del esperma es esencial para planes ex situ, reduciendo el transporte de machos, conflictos durante el cortejo y endogamia. El Capítulo 3 detalla fórmulas para mantener el esperma fresco y un medio para su supervivencia por más de 30 días. Luego, se describe la criopreservación del esperma de varias especies de rayas y tiburones mediante crioprotectores. El Capítulo 4 aborda desafíos en la manipulación de espermatozoides elasmobranquios debido a su morfología helicoidal y la formación de agregaciones llamadas espermatozeugma. Se resalta la importancia de la viscosidad en las técnicas de reproducción asistida. En la Discusión, se compara la eficacia de los métodos y se exploran nuevas oportunidades al tener acceso a diversas especies. Esto incluye descripciones detalladas con análisis de imagen, evaluación de viscosidad y agregados en la preservación, y la consideración de inseminaciones artificiales. / [CA] Els taurons i les ratjades van aparèixer fa 420 milions d'anys, formant el grup conegut com a elasmobranquis. Aquest grup divers posseeix estratègies vitals que els fan molt vulnerables als canvis ràpids de l'entorn. Malgrat ser elements clau en la regulació dels ecosistemes on habiten, actualment són un dels grups més amençats del planeta. Els programes de conservació ex situ es poden utilitzar per millorar la situació d'algunes espècies. Entre aquests programes, els plans de cria en captivitat augmentarien la sostenibilitat dels aquaris públics i els centres de recerca, a més de permetre el desenvolupament d'estratègies de conservació a l'estat salvatge. No obstant això, aquests plans haurien d'incloure l'ús de tècniques de reproducció assistida. Desafortunadament, aquestes tècniques gairebé no s'han desenvolupat en el passat. Davant d'aquesta situació, aquesta tesi pretén omplir certes mancances en el coneixement sobre l'ús d'aquestes tècniques en diverses espècies d'elasmobranquis. La nostra investigació va començar centrant-se especialment en dues espècies model, el tauró gat Scyliorhinus canicula i la ratjada peluda Raja radula, però al llarg de l'estudi es va aconseguir tenir accés a altres espècies. Aquest accés ens va permetre ser conscients de la gran variabilitat en la disposició de les estructures del sistema reproductor. Malgrat que en la literatura hi ha descripcions generals i, en ocasions, detallades dels sistemes reproductors de certes espècies, aquestes descripcions mai s'han centrat en l'aplicació pràctica de les tècniques de reproducció assistida. Per aquest motiu, els capítols 1 i 2 es van centrar en la catalogació i descripció de les diferents estructures d'espècies que abasten un ampli espectre taxonòmic. La conservació de l'esperma juga un paper clau per poder desenvolupar plans de conservació en condicions ex situ. Disposar d'esperma de qualitat permet limitar el transport de mascles entre institucions, minimitzar problemes derivats de la manca de sincronia entre adults reproductors, reduir conflictes durant èpoques d'aparellament i reduir l'endogàmia. El tercer capítol es centra en com es van desenvolupar i provar diferents fórmules per aconseguir el manteniment en fresc de l'esperma, fins a aconseguir un medi on diluir l'esperma capaç de mantenir-lo amb vida durant més de 30 dies. Posteriorment, mitjançant l'addició de diversos crioprotectors (ou, DMSO i metanol) en diverses concentracions, s'explica com es va aconseguir la criopreservació de l'esperma de diverses espècies de ralles i, per primer cop, la criopreservació de l'esperma de diverses espècies de taurons. Un dels primers obstacles que es van detectar en treballar amb els espermatozoides es va deure a la morfologia d'aquestes cèl·lules en comparació amb les d'altres espècies. El cap dels espermatozoides presenta una forma helicoidal, amb un nombre variable de voltes en funció de l'espècie. A més, en moltes ocasions les cèl·lules no apareixen lliures en el fluid seminal, sinó que formen agregacions estructurades anomenades espermatotzeugma. Al llarg del capítol 4 s'explora com aquestes dues característiques sorgeixen com a resultat de la fecundació interna i les característiques mecàniques del medi en què han de realitzar la seva funció. Per primer cop, es pot observar com les cèl·lules reaccionen davant mitjans amb diferents propietats, posant de relleu la importància de la viscositat en l'aplicació de tècniques de reproducció assistida. Finalment, a la discussió, es compara l'eficàcia dels mètodes emprats i s'explora nous camins d'acció sorgits de tenir accés a més individus de diferents espècies. Això inclou la possibilitat de fer descripcions detallades mitjançant tècniques d'anàlisi d'imatge, avaluar la importància de la viscositat i els agregats en els processos de preservació i la possibilitat de realitzar inseminacions artificials. / [EN] Sharks and rays emerged 420 million years ago, forming the ancient and ecologically diverse group of aquatic vertebrates known as elasmobranchs. This diverse group possesses vital strategies that make them highly vulnerable to rapid environmental changes, such as those resulting from human activities. Despite being key elements in the regulation of the ecosystems they inhabit, they are currently one of the most threatened vertebrate groups on the planet. In parallel with in-situ conservation efforts, ex-situ conservation programs can be used to improve the status of some sensitive species. Among these programs, captive breeding plans would enhance the sustainability of public aquariums and research centers, as well as enable the development of conservation strategies in the wild. However, for these plans to be effective, they should include the use of assisted reproduction techniques. Unfortunately, these techniques have been scarcely developed in the past, and their utility has not been adequately demonstrated. This thesis addresses the use of reproduction techniques in elasmobranchs, with an emphasis on sperm retrieval and preservation. Initially, it focused on two model species, Scyliorhinus canicula and Raja radula, but later, other species were included. This revealed variability in reproductive structures, which can affect the effectiveness and quality of the techniques. Chapters 1 and 2 focused on cataloging and describing these structures in various species, highlighting best practices for gamete retrieval and insemination. The short, medium, and long-term conservation of sperm is essential for ex-situ plans, reducing the need for transporting males, conflicts during courtship, and inbreeding. Chapter 3 details formulas for maintaining sperm freshness and a medium for its survival for over 30 days. Subsequently, sperm cryopreservation in several species of rays and sharks is described using cryoprotectants. Chapter 4 addresses challenges in handling elasmobranch sperm due to its helical morphology and the formation of aggregates called spermatozeugma. The importance of viscosity in assisted reproduction techniques is emphasized. In the Discussion, the effectiveness of the methods is compared, and new opportunities are explored by having access to various species. This includes detailed descriptions with image analysis, viscosity assessment, and aggregate preservation, as well as the consideration of artificial inseminations. / This research was partially funded by the Fundación Biodiversidad ( ). PGS has a PhD contract from the European Union through the Operational Program of the European Social Fund (ESF) of the Comunitat Valenciana 2014–2020 ACIF 2018 (ACIF/2018/147). VG has a postdoc contract from the MICIU, Programa Juan de la Cierva-Incorporación (IJCI- 2017-34200). / García Salinas, P. (2023). Development and Application of Techniques for the Control of Captive Breeding in Elasmobranchs [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/201494 / Compendio