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

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese_Rita_Maria_Devos_Ganga.pdf: 530368 bytes, checksum: 313a466ca42e845ba20f6b19bca53337 (MD5) Previous issue date: 2008-07-30 / The mangaba tree (Hancornia speciosa Gomes) is a fruit tree native from Brazil with potential for domestication, due to its excellent smell, flavor and texture. However, genetic conservation and breeding programs of these species are in an initial developmental phase. This way, this research aimed to characterize trees and fruits of natural populations of H. speciosa, as well as evaluate the distribution of phenotypic variability among them; evaluate progenies of mangaba trees that compose the Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos of Universidade Federal de Goiás (EA/UFG) germplasm collection and estimate genetic parameters for the initial development of plants in the field. Mangaba trees populations have been sampled in different locations of the Brazilian Cerrado, including the states of Goiás, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, and Bahia, totaling 109 mother plants of 35 populations of the botanic varieties pubescens, gardneri, speciosa and cuyabensis. In relation to the trees, plant height, stem perimeter, and number of fruits per plant were taken. From a sample of five fruits per plant, individual measures have been taken, such as: length, diameter, weight, total weight of seeds, average seed weight, pulp plus peel weight, seed number per fruit, pulp plus peel yield, fruit shape and color and estimated production. Seeds from these mother plants were used to install the EA/UFG mangaba germplasm collection in December 2005, in a randomized complete block design with 57 treatments, four replications and one plant per plot in a 5 m x 6 m spacing. The treatments were open pollination progenies, originated from 28 natural populations. The characteristics plant height and stem basal diameter were evaluated in all plants from January 2006 to August 2007, which resulted in 20 data readings. Data from each plant has been transformed into growth rate. The analyses of variance and the genetic parameter estimates were obtained to the growth rate and to the data of latest reading of stem diameter and plant height. The progress was estimated by simulating genetic selection in both sexes and maternal selection. In Cerrado conditions, the results showed that H. speciosa mother plants show high levels of phenotypic variation in fruit characters and most of this variation is among populations. There is a large phenotypic variability in the varieties too. H. speciosa var. gardneri and H. speciosa var. pubescens fruits are larger and heavier. The botanic variety gardneri shows gait more high than the others varieties. In the varieties gardneri and pubescens predominate round shape and light green color, while in speciosa and cuyabensis predominate oblong shape and dark yellow and dark green colors, respectively. The varieties gardneri and pubescens stand out as the most promising for selection based on fruit size and fruit weight. The mangaba tree progenies of the germplasm collection of EA/UFG present high levels of genetic variation in stem diameter and plant height and to their growth rates. Most of the genetic variation in stem diameter is within populations and to plant height is among populations. H. speciosa var. cuyabensis and H. speciosa var. gardneri show greater growth in stem diameter and plant height. On account of the expected progress of selection, the collection can be used as seed orchard or clonal garden, without plant thinning, collecting seeds or buds of superior plants. The maternal selection is recommended to maintain greater variability in future breeding cycles, permitting progress from selection and maintaining the germoplasm collection intact. / A mangabeira (Hancornia speciosa Gomes) é uma espécie frutífera nativa do Brasil com potencial para domesticação, devido as suas excelentes qualidades de aroma, sabor e textura. Entretanto, programas de conservação genética e melhoramento desta espécie estão em fase inicial de desenvolvimento. Nesse sentido, este trabalho objetivou caracterizar árvores e frutos de populações naturais de H. speciosa e avaliar a magnitude e distribuição da variabilidade fenotípica existente entre elas; avaliar progênies de mangabeira que compõem a coleção de germoplasma da Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos da Universidade Federal de Goiás (EA/UFG) e estimar parâmetros genéticos relativos ao desenvolvimento inicial de plantas no campo. Populações de mangabeiras foram amostradas em diferentes locais do Cerrado brasileiro, incluindo os estados de Goiás, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul e Bahia, abrangendo 109 matrizes de 35 populações das variedades botânicas pubescens, gardneri, speciosa e cuyabensis. Nas árvores foram obtidos dados relativos à altura da planta, perímetro do caule a 10 cm do solo e contagem do número de frutos por planta. Tomandose uma amostra de cinco frutos por planta, realizaram-se as análises físicas individualizadas por fruto: comprimento, diâmetro, peso, peso total de sementes, peso médio de uma semente, peso da polpa mais casca, número de sementes por fruto, rendimento de polpa mais casca, formato e cor do fruto e produção estimada. Sementes provenientes dessas matrizes foram utilizadas na implantação da coleção de germoplasma da espécie na EA/UFG em dezembro de 2005, em delineamento experimental de blocos completos casualizados com 57 tratamentos, quatro repetições e uma planta por parcela no espaçamento de 5 m x 6 m. Os tratamentos foram constituídos por progênies de polinização livre, abrangendo 28 populações das quatro variedades citadas. Foram avaliados os caracteres altura das plantas e diâmetro basal do caule em todas as plantas, durante o período de janeiro de 2006 a agosto de 2007, totalizando 20 leituras que foram transformadas em taxas de crescimento mensais. A altura e o diâmetro das leituras finais também foram analisados. Ganhos de seleção foram estimados entre progênies, simulando seleção em dois sexos e seleção materna. Nas condições do Cerrado, as matrizes de H. speciosa apresentam elevados níveis de variação fenotípica quanto a caracteres de frutos, sendo que a maioria dessa variação está entre populações. Há, também, uma grande variação fenotípica dentro das variedades botânicas. H. speciosa var. gardneri e H. speciosa var. pubescens têm frutos maiores e mais pesados. A variedade botânica gardneri apresenta porte mais alto que as demais. Nas variedades gardneri e pubescens predominam frutos redondos e verde-claros, enquanto que em speciosa e cuyabensis predominam frutos de formato oblongo e coloração amarelo-escura e verde-escura, respectivamente. As variedades gardneri e pubescens destacam-se como de maior potencial para a seleção baseada em caracteres de tamanho e peso dos frutos. As progênies de mangabeira representadas na coleção de germoplasma da Escola de Agronomia e Engenharia de Alimentos apresentam altos níveis de variação genética para os caracteres de diâmetro do caule e altura de plantas e taxas de crescimento. Para o diâmetro do caule, a maior parte da variação genética está dentro de populações e para a altura está entre populações. H. speciosa var. cuyabensis e H. speciosa var. gardneri apresentam maior desenvolvimento em campo em relação ao diâmetro do caule e à altura das plantas. Em razão dos progressos esperados, a coleção pode ser usada como campo de sementes ou jardim clonal, sem desbaste de plantas, coletando sementes ou gemas nas plantas superiores. A seleção materna é recomendada por manter maior variabilidade nos ciclos seguintes, além de possibilitar progresso por seleção e manter intacta a coleção de germoplasma.