Το πρόβλημα της αυξημένης σύλληψης υπομεγεθών ατόμων τσιπούρας (Sparus aurata, Linnaeus 1758) στις ιχθυοσυλληπτικές εγκαταστάσεις της λιμνοθάλασσας Μεσολογγίου-Αιτωλικού τις τελευταίες δεκαετίες έχει αποκτήσει σοβαρές διαστάσεις. Το φαινόμενο αυτό εκτός του ότι συνιστά περιβαλλοντική απειλή έχει επιφέρει σημαντική μείωση της εμπορικής αξίας του αλιεύματος με αποτέλεσμα τη συρρίκνωση του εισοδήματος των αλιέων. Η παρούσα εργασία μελετά την επιλεκτικότητα νέων τροποποιημένων ιχθυοπαγίδων που έχουν εγκατασταθεί στη λιμνοθάλασσα στο πλαίσιο μιας πρωτοβουλίας για την αντιμετώπιση του συγκεκριμένου προβλήματος. Η παρακολούθηση αυτής της πρωτοβουλίας έδειξε ότι οι νέες ιχθυοπαγίδες συμβάλλουν στη διαφυγή των υπομεγεθών ψαριών, οπότε και στη μείωση των ποσοτήτων των απορριπτόμενων ψαριών διασφαλίζοντας έτσι τη βιωσιμότητα του ιχθυοπληθυσμού. Επίσης, αυξάνονται τα έσοδα της αλιευτικής εκμετάλλευσης και βελτιώνεται η καθημερινότητα των αλιέων δεδομένου ότι δε μεσολαβεί το στάδιο του διαχωρισμού των μη εμπορεύσιμων από τα εμπορεύσιμα ψάρια. Οι διαφυγές των ψαριών από τις ιχθυοπαγίδες φάνηκε να επηρεάζονται από την αφθονία του αλιεύματος και πιο συγκεκριμένα σε περιπτώσεις μεγάλης αφθονίας παρατηρήθηκε να δυσχεραίνεται η διαφυγή των υπομεγεθών ψαριών από τις ιχθυοπαγίδες. Ενδεχομένως, αυτό να δημιουργεί την ανάγκη επέκτασης της τροποποιημένης επιφάνειας των ιχθυοπαγίδων. Η παρούσα εργασία αποτελεί πηγή σημαντικών πληροφοριών στη λήψη μέτρων με στόχο τη βελτίωση του προτύπου της αλιευτικής εκμετάλλευσης της λιμνοθάλασσας. / The problem of increased capture of undersized individuals of gilthead seabream (Sparus aurata, Linnaeus, 1758) at the Messolonghi - Etoliko lagoon fish traps, the last decades has become serious. This phenomenon apart from the ecological threat has decreased the commercial value of the catch thus leading to a reduction of the fishermen income. The present study investigates the selectivity of new fish traps installed in the lagoon in order to deal with this problem. It was found that modified traps contribute to the escapement of undersized individuals thus decreasing the discards as well as ensuring the sustainability of fish population. Furthermore, new traps exploitation leads to an increase of the income. Also, there is no need to sort undersized fish from the catch thus improving the daily lives of the fishermen. Fish escapement was found to be affected by the abundance of fish catch. In more details, high abundance was observed to make fish escapement difficult. Perhaps, this highlights the need of modified area extension. The present study reflects a source of useful information to take into consideration for the improvement of the lagoon fishery exploitation.

[EN] Marine aquaculture production has increased considerably in recent years due to the scarcity of fisheries resources and increased demand. Gilthead sea bream and European sea bass are among the most interesting species for cultivation in Spain and is usually cultivated in floating cages systems. Fish growth and biomass estimations are essential to prepare the production plan of fish farms, as well as to organize and to perform management operations. It is necessary to optimize these production processes, not only to improve economic profitability but also to minimize the environmental impact of the facilities. Acoustic techniques are most appropriate for remote sensing in the water, because acoustic waves travel long distances. For several decades acoustic methods have been employed to detect shoals of fish, so that the information provided by sonars and echo sounders is an important factor in the efficiency of current fishing operations. Today acousticians are investigating ways to accurately determine the biomass in cages by noninvasive techniques, which go through the estimation of fish abundance and size distribution. The methodology of scientific or commercial echo sounders have been directed mainly towards pelagic fishing, and it is necessary to evaluate whether the equipment and algorithms can be applied in the control of marine aquaculture farms. In order to evaluate the biomass of fish in cages, two techniques for estimating size are evaluated in this thesis, whilst the study of energy returned by the school of fish is addressed to estimate abundance, as discussed in Chapter 1. Also the acoustic response of pellets by size is characterized. In Chapter 2 general information about gilthead sea bream and European sea bass and their farming in floating cages is included. The basic concepts and formulations used in acoustics to estimate biomass are described in Chapter 3, which are useful for understanding this thesis. In Chapter 4 the suitability of using scientific sounders for estimating size is studied, with the peculiarity that fish are close to transducer. Ventral and dorsal aspects of the target strength (TS) are measured for different sizes of gilthead sea bream. TS measurements at close distances to transducer imply a series of complications and uncertainties. The relationship between TS and size will allow indirect estimation of fish size from acoustic measurements. In Chapter 5, applicability of scientific echo sounders for estimation of average size and abundance of fish in cages of gilt head sea bream and European sea bass in production conditions, which are characterized by a reduced distance between transducer and fish as well as high densities, is evaluated. The study of dorsal TS for determining fish size is limited to the volume above the shoal where detections from isolated fish are obtained, being unviable the evaluation at greater distances where the high density of school hinters the echo detection from multiple targets. The abundance of fish is evaluated by integrating energy backscattered by the school. In Chapter 6 an alternative method for estimating fish size is proposed, based on measurement of the difference of flight time between two peaks of the same echo, which correspond to reflections of the pulse transmitted in different parts of fish body. Finally, in Chapter 7 the acoustic response of pellets versus their size is measured using a scientific echo sounder, enabling the detection and identification of pellets fall. / [ES] La acuicultura marina ha aumentado considerablemente su producción en los últimos años debido a la escasez de recursos pesqueros y al aumento de la demanda. La dorada y la lubina son unas de las especies más interesantes para su cultivo en España y se cultivan normalmente en sistemas de jaulas flotantes. La estimación del crecimiento de los peces y la biomasa son esenciales en la preparación del plan de producción de granjas de peces, así como para organizar y llevar a cabo operaciones de gestión. La optimización de los procesos de producción, no sólo consigue mejorar la rentabilidad económica, sino que también permite minimizar el impacto ecológico de las instalaciones. Las técnicas acústicas resultan las más apropiadas para la detección remota en el agua, pues las ondas acústicas permiten recorrer grandes distancias. Desde hace algunas décadas se han estado empleando métodos acústicos para la detección de bancos de peces, de forma que la información proporcionada por sónares y ecosondas resulta un factor importante en la eficiencia de las operaciones actuales de pesca. Hoy en día se está investigando la manera de determinar de forma precisa la biomasa presente en jaulas mediante técnicas acústicas no invasivas, que pasan por la estimación de la abundancia de peces y la distribución de tamaños. La metodología de ecosondas científicas o comerciales se ha orientado principalmente hacia la pesca pelágica, y resulta necesario evaluar si el equipo y los algoritmos pueden aplicarse en el control de granjas de acuicultura marina. Con el fin de evaluar la biomasa de peces en jaulas, en esta tesis se evalúan dos técnicas para la estimación de la talla y se aborda el estudio de la energía devuelta por el cardumen de peces para la estimación de la abundancia, tal y como se comenta en el Capítulo 1. De igual modo se caracteriza la respuesta acústica del pienso en función de su calibre. En el Capítulo 2 se incluye información general sobre la dorada y la lubina y su cultivo en jaulas flotantes. Los conceptos básicos y las formulaciones empleadas en acústica para la estimación de biomasa se describen en el Capítulo 3, que resultan útiles para la comprensión de esta tesis. En el Capítulo 4 se estudia la idoneidad del uso de ecosondas científicas para la estimación de la talla, con la particularidad de que los peces se encuentran situados a distancias próximas al transductor. Se mide el aspecto ventral y dorsal del target strength (TS) para diferentes tallas de dorada, que a distancias tan próximas al transductor lleva implícita una serie de complicaciones e incertidumbres. La relación del TS con la talla permitirá estimar de forma indirecta el tamaño de los peces a partir de mediciones acústicas. En el Capítulo 5 se evalúa la aplicabilidad de ecosondas científicas de forma dorsal en la estimación de la talla promedio y la abundancia de peces en jaulas de dorada y lubina en condiciones de producción, que se caracteriza por una reducida separación entre el transductor y los peces así como por densidades elevadas. El estudio del TS para la determinación del tamaño queda limitado a la zona superior del cardumen donde se pueden obtener detecciones de peces aislados, siendo inviable su evaluación a mayores distancias donde la elevada densidad del cardumen hace inevitable la detección de ecos procedentes de múltiples blancos. La abundancia de peces se evalúa mediante la integración de la energía retrodispersada por el banco. En el Capítulo 6 se propone un método alternativo para la estimación del tamaño de los peces basado en la medida de la diferencia del tiempo de vuelo entre dos máximos de un mismo eco, que corresponden a las reflexiones del pulso transmitido en diferentes partes del cuerpo del pez. Por último, en el Capítulo 7 se caracteriza la respuesta acústica del pienso en función de su calibre empleando una ecosonda científica, que permitirá la d / [CAT] L'aqüicultura marina ha augmentat considerablement la seua producció en els últims anys a causa de la manca de recursos pesquers i l'augment de la demanda. La daurada i el llobarro són unes de les espècies més interessants per al seu cultiu a Espanya i es conrea normalment en sistemes de gàbies flotants. L'estimació del creixement dels peixos i la biomassa són essencials en la preparació del pla de producció de granges de peixos, així com per a organitzar i dur a terme operacions de gestió. L'optimització dels processos de producció, no només aconsegueix millorar la rendibilitat econòmica, sinó també per minimitzar l'impacte ecològic de les instal·lacions. Les tècniques acústiques resulten les més apropiades per a la detecció remota en l'aigua, degut a que les ones acústiques permeten recórrer grans distàncies. Des de fa algunes dècades s'han estat utilitzant mètodes acústics per a la detecció de bancs de peixos, de manera que la informació proporcionada per sonars i ecosondes resulta un factor important en l'eficiència de les operacions actuals de pesca. Hui en dia s'està investigant la manera de determinar de forma precisa la biomassa present en gàbies mitjançant tècniques acústiques no invasives, que passen per l'estimació de l'abundància de peixos i la distribució de la grandària. La metodologia d'ecosondes científiques o comercials s'ha orientat principalment cap a la pesca pelàgica, i resulta necessari avaluar si l'equip i els algoritmes poden aplicar-se en el control de granges d'aqüicultura marina. Per tal d'avaluar la biomassa de peixos en gàbies, en aquesta tesi s'avaluen dues tècniques per a l'estimació de la talla i s'aborda l'estudi de l'energia retornada pel banc de peixos per a l'estimació de l'abundància, tal com es comenta en el Capítol 1. De la mateixa manera es caracteritza la resposta acústica del pinso en funció del seu calibre. En el Capítol 2 s'inclou informació general sobre l'orada i el llobarro i el seu cultiu en gàbies flotants. Els conceptes bàsics i les formulacions utilitzades en acústica per a l'estimació de biomassa es descriuen en el Capítol 3, que resulten útils per a la comprensió d'aquesta tesi. En el Capítol 4 s'estudia la idoneïtat de l'ús de ecosondes científiques per a l'estimació de la talla, amb la particularitat que els peixos es troben situats a distàncies pròximes al transductor. Es mesura l'aspecte ventral i dorsal del target strength (TS) per diferents talles d'orada, que a distàncies tan properes al transductor porta implícita una sèrie de complicacions i incerteses. La relació del TS amb la talla permetrà estimar de forma indirecta la talla dels peixos a partir de mesures acústiques. En el Capítol 5 s'avalua l'aplicabilitat de ecosondes científiques de forma dorsal en l'estimació de la talla mitjana i l'abundància de peixos en gàbies d'orada i llobarro en condicions de producció, que es caracteritza per una reduïda separació entre el transductor i els peixos així com per densitats elevades. L'estudi del TS per a la determinació de la grandària queda limitat a la zona superior del banc, on es poden obtenir deteccions de peixos aïllats, sent inviable la seua avaluació a majors distàncies on l'elevada densitat del banc fa inevitable la detecció d'ecos procedents de múltiples blancs. L'abundància de peixos s'avalua mitjançant la integració de l'energia retrodispersada pel banc. Al Capítol 6 es proposa un mètode alternatiu per a l'estimació de la grandària dels peixos basat en la mesura de la diferència del temps de vol entre dos màxims d'un mateix eco, que corresponen a les reflexions del pols transmès en diferents parts del cos del peix. Finalment, en el Capítol 7 es caracteritza la resposta acústica del pinso en funció del seu calibre emprant una ecosonda científica, que permetrà la detecció i identificació de la caiguda del pinso sobrant. / Soliveres González, E. (2015). Estimación de biomasa de peces en granjas marinas mediante ultrasonidos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58612 / TESIS

Los residuos particulados que proceden de los cultivos de peces (heces y alimento desperdiciado) son los principales responsables del enriquecimiento orgánico del lecho marino de las granjas acuícolas y por lo tanto también de los efectos ambientales más perjudiciales. Estimar a priori la producción de residuos constituye el primer paso de un manejo ambiental adecuado. En esta tesis se evalúan específicamente los desperdicios de alimento derivados del comportamiento alimentario de la dorada (Sparus aurata) así como la digestibilidad que muestran tanto las doradas como lubinas (Dicentrarchus labrax) por los piensos comerciales para conocer la cantidad de heces que generan. Por otra parte se lleva a cabo un desarrollo metodológico para conocer la cantidad de alimento que se desperdicia, y en base a todos estos resultados y considerando las variables involucradas en la dinámica del cultivo se desarrolla un modelo de balance de masas (WOMMAD) que permite calcular la producción de residuos particulados en sus diferentes fracciones y su patrón temporal de vertido. Además, combinando datos de este modelo con resultados de ensayos de campo se estima la capacidad de la ictiofauna salvaje agregada alrededor de las jaulas flotantes en el consumo de los residuos eliminados al medio, y por lo tanto de influir en el balance final del vertido de residuos del cultivo de peces. Los resultados mostraron que el comportamiento masticador de la dorada genera sustanciales desperdicios de alimento que pueden estimarse a partir de la talla del pez y el tamaño de pellet que se le suministra, y que aplicando regímenes alternativos utilizando pellets más pequeños se pueden reducir estas pérdidas a la mitad. En las granjas, los residuos metabólicos sólidos (heces) de los peces del cultivo son la fracción residual particulada cuantitativamente más importante. Sin embargo, un manejo inadecuado durante el proceso de alimentación puede implicar grandes desperdicios de alimento, que derivan en un vertido de residuos particulados aún mayor. La fracción de alimento desperdiciado puede conocerse, pero es difícilmente estimable debido a su dependencia de las prácticas alimentarias particulares de cada granja. La descarga de residuos al medio presenta una alta variabilidad temporal dirigida fundamentalmente por estrategia productiva de la granja. Estos residuos actúan como un subsidio trófico para los peces salvajes, los cuales se ven atraídos alrededor de las jaulas. Tanto la abundancia total como la estructura de la comunidad de los peces salvajes agregados presentan una gran variabilidad temporal que se explica por variables biológicas, ambientales y relacionadas con la dinámica del cultivo. Los peces salvajes agregados tienen la capacidad de integrar una parte significativa de los residuos del cultivo en la red trófica a través de su consumo. La ictiofauna agregada presenta una digestibilidad elevada por el alimento desperdiciado lo que contribuye a la eliminación de nutrientes a través de la formación de subproductos metabólicos disueltos y particulados con menores repercusiones ambientales. Sin embargo, la capacidad de asimilación y dispersión de los residuos particulados por la ictiofauna salvaje puede ser muy variable porque depende profundamente de la magnitud de la comunidad agregada y de la del vertido de residuos, y ambos elementos son ampliamente variables. Esto supone una dificultad para conocer a priori la contribución de los peces salvajes al consumo de recursos en una situación determinada, por lo que es necesario conocer primero la magnitud del efecto de atracción de peces para luego valorar su potencial caso a caso.

[ES] Los ácidos grasos de cadena muy larga (VLC-FA; >C24), aunque presentes en pequeñas cantidades, juegan un importante papel para el correcto desarrollo y funcionalidad de los tejidos neurales en vertebrados, especialmente durante su desarrollo temprano. Sin embargo, a pesar de su aparente importancia, los estudios sobre estos compuestos en peces son escasos. La biosíntesis de los VLC-FA se lleva a cabo mediante las denominadas proteínas de elongación de los ácidos grasos de cadena muy larga 4 (Elovl4) y, en consecuencia, la dotación y la función de estas enzimas determinan la capacidad endógena que una determinada especie tiene para satisfacer las demandas fisiológicas de VLC-FA, especialmente durante su desarrollo temprano. Además, esta producción endógena de los ácidos grasos poliinsaturados de cadena muy larga (VLC-PUFA) es dependiente de los sustratos. Así, para su biosíntesis se requiere de ácidos grasos más cortos, es decir ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga (LC-PUFA; C20-24) que actúen como precursores, los cuales son incorporados principalmente a través de la dieta. Teniendo esto en mente, el presente trabajo de investigación tuvo como objetivos caracterizar los genes elovl4 en dorada (Sparus aurata) y en lenguado senegalés (Solea senegalensis), determinar la función de sus correspondientes proteínas codificadas, así como analizar el patrón de expresión tisular de elovl4. Además, se ha investigado la regulación nutricional de los genes implicados en la biosíntesis de VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) y LC-PUFA (fads2, elovl5) durante las primeras etapas del ciclo de vida de ambas especies (larvas y poslarvas), mediante el uso de dietas adaptadas a cada etapa del desarrollo. Los resultados confirmaron que ambas especies de peces poseen dos genes elovl4 distintos, denominados elovl4a y elovl4b según su homología con sus ortólogos de pez cebra. Asimismo, los ensayos funcionales de sus correspondientes proteínas, llevados a cabo en levaduras, indicaron que tanto Elovl4a como Elovl4b tienen la capacidad de elongar los ácidos grasos precursores (C20-24) hasta VLC-FA en ambas especies. Sin embargo, Elovl4b mostró mayor actividad que Elovl4a para elongar todos los ácidos grasos poliinsaturados a productos de cadena más larga, especialmente de la serie n-3. Además, los resultados de expresión génica indicaron que, aunque fueron detectados transcritos de elovl4 en la mayoría de los tejidos analizados, ambos genes elovl4 se expresaron más intensamente en los tejidos neurales de ambas especies, como el cerebro y los ojos, que mostraron los niveles de expresión más altos de elovl4a y elovl4b, respectivamente. Además, los resultados procedentes de los ensayos de regulación nutricional indicaron que los genes fads2, elovl5, elovl4a y elovl4b pueden ser regulados a través del contenido en LC-PUFA presente en la dieta. Es importante destacar que elovl4a y elovl4b fueron regulados de manera distinta según las hipotéticas necesidades de VLC-PUFA asociadas, de manera específica, con cada etapa del desarrollo temprano y dependiendo de disponibilidad dietaria de LC-PUFA. Estos hallazgos pueden contribuir a alcanzar una mejor comprensión de la vía biosintética de los VLC-FA en los teleósteos marinos, resaltando así el papel crucial que los productos de Elovl4 desempeñan para el correcto desarrollo y mantenimiento de las funciones neurofisiológicas durante las primeras etapas del desarrollo de los peces. Asimismo, estos resultados pueden ayudar a esclarecer el mecanismo molecular que controla la biosíntesis de VLC-PUFA, así como a establecer sus requerimientos específicos a lo largo del desarrollo de los teleosteos marinos en función de la especie. De esta manera, se abre la posibilidad de incorporar con éxito fuentes lipídicas alternativas a través de una programación nutricional temprana que estimule la biosíntesis de los VLC-PUFA durante las primeras etapas de alimentación exógena. / [CA] Els àcids grassos de cadena molt llarga (VLC-FA; >C24), encara que presents en petites quantitats, juguen un important paper per al correcte desenvolupament i funcionalitat dels teixits neurals en vertebrats, especialment durant el seu desenvolupament inicial. No obstant, malgrat la seua aparent importància, els estudis sobre aquests compostos en peixos son escassos. La biosíntesi dels VLC-FA es porta a terme mitjançant les denominades proteïnes d'elongació dels àcids grassos de cadena molt llarga 4 (Elovl4) i, en conseqüència, la dotació i la funció d'aquests enzims determinen la capacitat endògena que una determinada espècie té per a satisfer les demandes fisiològiques de VLC-FA, especialment durant el seu desenvolupament inicial. A més, aquesta producció endògena dels àcids grassos poliinsaturats de cadena molt llarga (VLC-PUFA) és depenent dels substrats. Així, per a la seua biosíntesi es requereix d'àcids grassos més curts, és a dir àcids grassos poliinsaturats de cadena llarga (LC-PUFA; C20-24) que actuen com a precursors, els quals són incorporats principalment a través de la dieta. Tenint això en compte, el present treball de recerca va tindre com a objectius caracteritzar els gens elovl4 en orada (Sparus aurata) i llenguado (Solea senegalensis), determinar la funció de les seues corresponents proteïnes codificades, així com analitzar el patró d'expressió tissular de elovl4. A més, es va investigar la regulació nutricional dels gens implicats en la biosíntesi de VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) i LC-PUFA (fads2, elovl5), durant les primeres etapes del cicle de vida d'ambdues espècies (larves i poslarves), mitjançant l'ús de dietes adaptades a cada etapa del desenvolupament. Els resultats van confirmar que totes dues espècies de peixos posseeixen dos gens elovl4 diferents, denominats elovl4a i elovl4b segons la seua homologia amb els seus ortòlegs en peix zebra. Així mateix, els assajos funcionals de les corresponents proteïnes, duts a terme en llevats, van indicar que tant Elovl4a com Elovl4b tenen la capacitat d'elongar els àcids grassos precursors (C20-24) fins a VLC-FA en totes dues espècies. No obstant això, Elovl4b va mostrar major activitat que Elovl4a per a elongar tots els àcids grassos poliinsaturats (substrats) fins a productes de cadena més llarga, especialment de la sèrie n-3. A més, els resultats d'expressió gènica van indicar que, encara que van ser detectats trànscrits de elovl4 en la majoria dels teixits analitzats, tots dos gens elovl4 es van expressar més en teixits neurals de totes dues espècies, com el cervell i els ulls, que van mostrar els nivells d'expressió més alts d'elovl4a i elovl4b, respectivament. A més, els resultats procedents dels assajos de regulació nutricional van indicar que els gens fads2, elovl5, elovl4a i elovl4b poden ser regulats a través del contingut en LC-PUFA present en la dieta. És important destacar que elovl4a i elovl4b van ser regulats de manera diferent segons les hipotètiques necessitats de VLC-PUFA associades, de manera específica, amb cada etapa del desenvolupament inicial i depenent de la disponibilitat dietaria de LC-PUFA. Aquestes troballes poden contribuir a tenir una millor comprensió de la via biosintètica dels VLC-FA en els teleostis marins, ressaltant així el paper crucial que els productes d'Elovl4 exerceixen en el correcte desenvolupament i manteniment de les funcions neurofisiològiques durant les primeres etapes del desenvolupament dels peixos. De la mateixa forma, aquests resultats poden ajudar a esclarir el mecanisme molecular que controla la síntesi endògena de VLC-PUFA, així com a establir els requisits específics de cada espècie al llarg del desenvolupament dels teleostis marins. D'aquesta manera, s'obri la possibilitat d'incorporar amb èxit fonts lipídiques alternatives a través d'una programació nutricional inicial que estimuli la biosíntesi de VLC-PUFA durant les primeres etapes d'alimentació exògena. / [EN] Very long-chain fatty acids (VLC-FA; >C24), although present in small amounts, play important roles for the correct development and functionality of neural tissues, especially during early development of vertebrates. However, despite their putative importance, their study in fish is scarce. Biosynthesis of VLC-FA is carried out by the so-called elongation of very long-chain fatty acid 4 (Elovl4) proteins and, consequently, the complement and function of these enzymes determine the endogenous capacity that a given species has for satisfying the physiological demands for VLC-FA, especially during its early development. Moreover, this endogenous production of very long-chain polyunsaturated fatty acid (VLC-PUFA) is substrate-dependent. Therefore, shorter fatty acid precursors, i.e. long-chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA; C20-24), are required. These nutrients are mostly incorporated by the diet and their bioavailability can influence the capacity of Elovl4 for satisfying the physiological VLC-PUFA demands in marine fish. Thus, nutritional regulation of elovl4, as well as other elongase and desaturase genes involved in LC-PUFA biosynthesis (elovl5, fads2) has been proposed as a strategy to enhance endogenous production of LC-PUFA and VLC-PUFA in fish farming. The present thesis aimed to characterize elovl4 genes from the marine teleosts Sparus aurata and Solea senegalensis, to determine the function of the corresponding encoded proteins, and to analyze the tissue expression pattern of these genes. Moreover, we investigated the nutritional regulation of genes involved in the biosynthesis of the VLC-PUFA (elovl4a, elovl4b) and the LC-PUFA (fads2, elovl5) in early life-cycle stages (larvae and post-larvae) of both fish species fed diets adapted to each development stage. Live preys were supplied to larvae (early and late larvae) and microdiets for post-larvae, with a variable content in VLC-PUFA precursors, i.e. LC-PUFA. The results confirmed that both fish species possess two distinct elovl4 genes termed as elovl4a and elovl4b based on their homology to the zebrafish orthologs. Functional assays of the corresponding proteins in yeast denoted that Elovl4a and Elovl4b from both species have the capability to elongate C20-24 fatty acid precursors to VLC-FA products. However, Elovl4b appeared to have a higher activity than Elovl4a elongating all the polyunsaturated fatty acid substrates assayed to longer chain polyunsaturated products, especially those of the n-3 series. Moreover, gene expression results indicated that, although elovl4 transcripts were detected in most of the tissues analyzed, elovl4 genes were more strongly expressed in the neural tissues of both species, such as brain and eyes, which showed the highest expression levels of elovl4a and elovl4b, respectively. Furthermore, the results from nutritional regulation assays denoted that fads2, elovl5, elovl4a and elovl4b genes could be regulated by the dietary LC-PUFA content. It is important to highlight that elovl4a and elovl4b genes were differently regulated according to the species-specific VLC-PUFA putative needs, associated with each early life-stage and the LC-PUFA dietary availability. Importantly, these findings can contribute to a better understanding of the VLC-FA biosynthetic pathway in marine teleosts, highlighting the crucial role that the Elovl4 products carry out for the correct development and maintenance of neurophysiological functions during early stages of the fish development. Therefore, these results can help to elucidate the molecular mechanism controlling the VLC-PUFA biosynthesis and their species-specific requirements along the marine fish development, opening the possibility to incorporate successfully alternative lipid sources, through an early nutritional programming that stimulates the VLC-PUFA biosynthesis during the first exogenous feeding stages. / Para desarrollarel trabajo de investigación descrito en esta memoria, Miguel Torres Rodríguez recibió una beca predoctoral de la Excma. Diputación de Castellón. / Torres Rodríguez, M. (2021). Estudio de los patrones de expresión de genes implicados en la síntesis de ácidos grasos de cadena muy larga durante el desarrollo de la dorada y el lenguado, y su regulación nutricional [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/166619 / TESIS

[ES] La acuicultura es una de las principales actividades en el ámbito de la producción animal. Su progreso está delimitado por la dependencia de materias primas de origen tanto marino como terrestre, ambas necesarias para la elaboración de piensos destinados a la alimentación de las especies en cultivo. La introducción de nuevas materias primas o sustancias destinadas a la mejora de la fisiología de la especie (piensos funcionales) puede comprometer la palatabilidad de los piensos, su consumo y por extensión el crecimiento de los animales. El objetivo principal de esta tesis fue encontrar aditivos sensoriales (saborizantes) que puedan sobrepasar los efectos negativos sobre la palatabilidad de los piensos inducidos por la inclusión de materias vegetales en la elaboración de los piensos para cultivo de la dorada (Sparus aurata). Para ello, evaluamos la funcionalidad de los sistemas de auto-demanda en el estudio del comportamiento alimenticio de esta especie, profundizando en su posible utilidad en la discriminación sensorial/gustativa de los piensos. Evaluamos el efecto de estrógenos y andrógenos no aromatizables sobre la ingesta como posibles factores anti-nutricionales presentes en los piensos de sustitución. Estudiamos el efecto de dos saborizantes sobre la ingesta y dinámica de crecimiento de la dorada y finalmente estudiamos el posible efecto de estos sobre la anorexia inducida por el estrés. Los resultados demuestran que la dorada se adapta bien a los sistemas de auto-demanda y estos pueden ser utilizados para el estudio de su comportamiento alimenticio. Utilizando estos sistemas hemos demostrado que la dorada puede discriminar entre diferentes piensos en función de la presencia de elementos fuertemente amargos o de elementos saborizantes que pueden además ayudar a sobrepasar los efectos negativos del estrés sobre la ingesta. Finalmente, demostramos que esta especie es especialmente sensible a la presencia de estrógenos o andrógenos no aromatizables en la composición del pienso sugiriendo que los elementos estrogénicos o androgénicos pueden actuar como elementos anti-nutricionales. / [CA] L'aqüicultura és una de les principals activitats en l'àmbit de la producció animal. El seu progrés està delimitat per la dependència de matèries primeres d'origen tant marí com terrestre, totes dues necessàries per a l'elaboració de pinsos destinats a l'alimentació de les espècies en cultiu. La introducció de noves matèries primeres o substàncies destinades a la millora de la fisiologia de l'espècie (pinsos funcionals) pot comprometre la palatabilitat dels pinsos, el seu consum i per extensió el creixement dels animals. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser trobar additius sensorials (saboritzants) que puguen sobrepassar els efectes negatius sobre la palatabilitat dels pinsos induïts per la inclusió de matèries vegetals en l'elaboració dels pinsos per a cultiu de l'orada (Sparus aurata). Per això, avaluem la funcionalitat dels sistemes d'auto-demanda en l'estudi del comportament alimentari d'aquesta espècie, aprofundint en la seua possible utilitat en la discriminació sensorial/gustativa dels pinsos. Avaluem l'efecte d'estrògens i andrògens no aromatizables sobre la ingesta com a possibles factors anti-nutricionals presents en els pinsos de substitució. Estudiem l'efecte de dos saboritzants sobre la ingesta i dinàmica de creixement de l'orada i finalment estudiem el possible efecte d'aquests sobre l'anorèxia induïda per l'estrés. Els resultats demostren que l'orada s'adapta bé als sistemes d'auto-demanda i aquests poden ser utilitzats per a l'estudi del seu comportament alimentari. Utilitzant aquests sistemes hem demostrat que l'orada pot discriminar entre diferents pinsos en funció de la presència d'elements fortament amargs o d'elements saboritzants que poden a més ajudar a sobrepassar els efectes negatius de l'estrés sobre la ingesta. Finalment, vam demostrar que aquesta espècie és especialment sensible a la presència d'estrògens o andrògens no aromatizables en la composició del pinso suggerint que els elements estrogènics o androgènics poden actuar com a elements anti-nutricionals. / [EN] Aquaculture is one of the main activities within the animal production. Its progress is constricted by the dependency raw materials with marine and terrestrial origin both critical for the production of feed diets for cultured species. The incorporation of new raw materials or functional substances driven to the improvement of animal physiology (functional feed) can compromise the palatability of diets, consumption and by extension animal growth. The main issue of this thesis was to find sensorial enhancers that can overcome the negative effects on diet palatability induced by the inclusion of vegetal rows in the elaboration of feed for seabream culture (Sparus aurata). To that end we test the functionality of self-feeding systems in the study of feeding behaviour of this species deepening in the study of sensory/gustatory feed discrimination. We also evaluate the effect of both oestrogens and no-aromatized androgen on food intake as potential anti-nutritionals included in the substitution diets. In addition, we studied the effect of flavourings on seabream feeding behaviour and growth performance and finally we studied the potential effect on stress-induced anorexia. Results demonstrated that seabream adapts perfectly to self-feeding systems that can be used for the study its feeding behaviour. Using self-feeding systems, we have also demonstrated that seabream can discriminate between different diets by association to potent sour deterrents of flavourings that can help to overcome the negative effects of stress on feeding behaviour. Finally, we demonstrate that seabream is especially sensible to the presence of oestrogen or androgens in the diet compositing suggesting its potential role as anti-nutritional elements. / Puchol Soriano, S. (2022). Regulación temporal y sensorial de la ingesta en la dorada (Sparus aurata) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/181576 / TESIS

Tesis por compendio / [ES] La producción en acuicultura se ha visto menguada por aparición de enfermedades en los sistemas de cría de peces. En concreto, en la dorada (Sparus aurata), hay dos parásitos destacados: Enteromyxum leei (Myxozoa) y Enterospora nucleophila (Microsporidia). Hasta la fecha, para ninguno de los dos se ha establecido un cultivo in vitro, y solo para E. leei se ha conseguido establecer un modelo de mantenimiento de la infección in vivo. La presente tesis pretende incrementar el conocimiento sobre estos parásitos y sus relaciones con el hospedador, sentando las bases para generar soluciones que puedan ser aplicadas en la acuicultura. El objetivo con E. leei fue estudiar la inmunidad adquirida inducida en la dorada y la posibilidad de generar herramientas de diagnóstico y vacunas frente a esta enfermedad. Para ello, primero se demostró la resistencia del pez al parásito tras una segunda exposición, la cual duró hasta 16 meses. Además, la resistencia parece estar correlacionada con altos niveles de inmunoglobulina (Ig) M específica en sangre, y una alta expresión de Igs, incluso antes de la re-exposición al parásito. El siguiente paso fue afinar el protocolo de infección con E. leei. Los resultados mostraron que una semana es suficiente para transmitir la infección de E. leei por efluente, independientemente de la temperatura. Tras la demostración de la respuesta adaptativa eficaz frente a E. leei, y al disponer de un modelo de infección refinado, se realizó un ensayo de inmunización pasiva. Aquí, los resultados mostraron que los anticuerpos especi'ficos efectivamente consigue ralentizar la invasión del intestino por el parásito y disminuir los síntomas de la enfermedad. Paralelamente, el resultado del análisis del repertorio de las regiones variables de la IgM e IgT del intestino peces resistentes mostró la inducción de una respuesta policlonal en las ce'lulas B. En base a estos resultados, se realizó una búsqueda de antígenos de E. leei que pudieran ser utilizados como candidatos para la producción de vacunas (análisis proteómico) o herramientas de diagnóstico (análisis in silico). Para ello, se ensambló un transcriptoma de novo utilizando una muestra mixta de intestino de dorada y parásito. Los resultados dieron lugar a 7 y 12 candidatos en la búsqueda in silico y proteómica, respectivamente. En los estudios de E. nucleophila, debido a que fue descrita muy recientemente, el punto de partida fue más básico. Las muestras de este parásito solo se pueden obtener de brotes naturales en piscifactorias. Por ello, primero se realizó un estudio de caracterización de la patología de la infección a partir de peces infectados naturalmente. En etapas tempranas de la infección, el parásito se localiza principalmente en el intestino, pero meses después, la prevalencia en intestino baja e incrementa en los órganos hematopoyéticos y el esto'mago. Los signos clínicos de la infección consistieron en una reducción significativa del crecimiento, emaciación, y palidez de las paredes intestinales. A nivel celular, en los casos ma's graves se observó hipercelularidad en el epitelio intestinal y proliferación de ce'lulas rodlet, un elevado número de linfocitos en la base del epitelio e infiltración de granulocitos acidófilos en el epitelio intestinal. Finalmente se probaron varias formas de transmisión horizontal de E. nucleophila (cohabitación, efluente, intubación oral y anal) con para desarrollar un modelo de mantenimiento in vivo. Se consiguió la transmisión el parásito por todas las vías, pero con una disminución de prevalencia a lo largo del tiempo. Variables como la temperatura, la dosis, y el estado de los peces donantes parecen ser más determinantes que la ruta seleccionada para la transmisión. Entre las rutas probadas, la intubación anal parece ser la más prometedora, pero ninguna de ellas fue capaz de reproducir los signos clínicos observados en las infecciones naturales. / [CA] La producció en aqüicultura s'ha vist minvada per aparició de malalties en els sistemes de cria de peixos. En concret, en l'orada (Sparus aurata), hi ha dos paràsits destacats: Enteromyxum leei (Myxozoa) i Enterospora nucleophila (Microsporidia). Fins avui, per a cap dels dos s'ha establert un cultiu in vitro, i només per a E. leei s'ha aconseguit establir un model de manteniment de la infecció in vivo. La present tesi pretén incrementar el coneixement sobre aquests paràsits i les seves relacions amb l'hoste, establint les bases per a generar solucions que puguin ser aplicades en l'aqüicultura. L'objectiu amb E. leei va ser estudiar la immunitat adquirida induïda en l'orada i la possibilitat de generar eines de diagnòstic i vacunes enfront d'aquesta malaltia. Per a això, primer es va demostrar la resistència del peix al paràsit després d'una segona exposició, la qual va durar fins a 16 mesos. A més, la resistència sembla estar correlacionada amb alts nivells d'immunoglobulina (Ig) M específica en sang, i una alta expressió de Igs, fins i tot abans de la re-exposició al paràsit. El següent pas va ser afinar el protocol d'infecció amb E. leei. Els resultats van mostrar que una setmana és suficient per a transmetre la infecció de E. leei per efluent, independentment de la temperatura. Després de la demostració de la resposta adaptativa eficaç enfront de E. leei, i en disposar d'un model d'infecció refinat, es va realitzar un assaig d'immunització passiva. Aquí, els resultats van mostrar que els anticossos específics efectivament aconsegueix alentir la invasió de l'intestí pel paràsit i disminuir els símptomes de la malaltia. Paral·lelament, el resultat de l'anàlisi del repertori de les regions variables de la IgM i IgT de l'intestí peixos resistents va mostrar la inducció d'una resposta policlonal en les cèl·lules B. Sobre la base d'aquests resultats, es va realitzar una cerca d'antígens de E. leei que poguessin ser utilitzats com a candidats per a la producció de vacunes (anàlisis proteómico) o eines de diagnòstic (anàlisi in silico). Per a això, es va assemblar un transcriptoma de novo utilitzant una mostra mixta d'intestí d'orada i paràsit. Els resultats van donar lloc a 7 i 12 candidats en la cerca in silico i proteòmica, respectivament. En els estudis de E. nucleophila, pel fet que va ser descrita molt recentment, el punt de partida va ser més bàsic. Les mostres d'aquest paràsit només es poden obtenir de brots naturals en piscifactorias. Per això, primer es va realitzar un estudi de caracterització de la patologia de la infecció a partir de peixos infectats naturalment. En etapes primerenques de la infecció, el paràsit es localitza principalment en l'intestí, però mesos després, la prevalença en intestí baixa i incrementa en els òrgans hematopoètics i l'estómac. Els signes clínics de la infecció van consistir en una reducció significativa del creixement, emaciació, i pal·lidesa de les parets intestinals. A nivell cel·lular, en els casos més greus es va observar hipercelularidad en l'epiteli intestinal i proliferació de cèl·lules rodlet, un elevat nombre de limfòcits en la base de l'epiteli i infiltració de granulòcits acidòfils en l'epiteli intestinal. Finalment es van provar diverses formes de transmissió horitzontal de E. nucleophila (cohabitació, efluent, intubació oral i anal) amb per a desenvolupar un model de manteniment in vivo. Es va aconseguir la transmissió el paràsit per totes les vies, però amb una disminució de prevalença al llarg del temps. Variables com la temperatura, la dosi, i l'estat dels peixos donants semblen ser més determinants que la ruta seleccionada per a la transmissió. Entre les rutes provades, la intubació anal sembla ser la més prometedora, però cap d'elles va ser capaç de reproduir els signes clínics observats en les infeccions naturals. / [EN] Aquaculture production is hampered by the emergence of parasite diseases in fish farming systems. Among them, in Sparus aurata, there are two important enteric parasites described: Enteromyxum leei (Myxozoa) Enterospora nucleophila (Microsporidia). To date, no in vitro culture has been established for either parasite, and only for E. leei was it possible to establish a model for maintaining the infection in vivo. The aim of this thesis is to gain new knowledge about these parasites and their relationship with the host, also the basic foundations for generating solutions that can be applied in aquaculture. The general objective for E. leei was to study the acquired immunity induced in gilthead bream and the possibility of generating diagnostic tools and vaccines against this disease. To this end, resistance against the parasite was assessed with a second exposure against the parasite, which showed a resistance for at least 16 months. Besides resistance seemed to be correlated with high levels of specific immunoglobulin (Ig) M in blood, and a high expression of Igs, in particular, the soluble forms, even before re-exposure to the parasite. The next step was refining the protocol for effluent infection with E. leei by studying infection at different exposure time points, temperatures and population densities. The results showed that one week of exposure is sufficient to spread E. leei infection by effluent, regardless of temperature. After demonstrating the resistance against E. leei, and with a refined infection model, a passive immunization assay was performed. The results showed that the serum with specific antibodies effectively slows down the invasion of the gut by the parasite and reduces the symptoms of the disease. At the same time, the analysis of the repertoire of the variable regions of intestinal IgM and IgT showed an induction of a polyclonal response in B cells. On the basis of these results, a research was carried out for E. leei antigens that could have use as candidates for the production of vaccines (proteomic study) or diagnostic tools (in silico study) using the parasite transcriptomic data. To do this, a de novo transcriptome was assembled using a mixed sample of gilthead sea bream and parasite, with a posterior filtrate of the sequences. The In silico and proteomic analysis search resulted in 7 and 12 transcripts, respectively, which are being used for diagnostic and vaccine production. The starting point was more basic in E. nucleophila studies, since this is a recently described disease. The samples of this parasite can only be obtained from natural outbreaks in fish farms. Therefore, first study was carried out to characterize the pathology of the infection of naturally infected fish. In the early stages of the infection, the parasite is mainly located in the intestine, but months later, the prevalence is lower in the intestine and increases in the hematopoietic organs and the stomach. Clinical signs of infection were significant reduction in growth, wasting, and intestinal walls paleness. At the cellular level, in the most severe cases hypercellularity in the intestinal epithelium, proliferation of rodlet cells, high number of lymphocytes at the base of the epithelium and infiltration of acidophilic granulocytes in the intestinal epithelium were observed. Finally, horizontal transmission of E. nucleophila was tried using different transmission methods: cohabitation, effluent, and oral and anal intubation. Transmission of the parasite was achieved with all routes, but there was a decrease in prevalence over time in all cases except for the anal route. Variables such as temperature, dose, and the status of the donor fish appear to be more important than the selected route. Among the routes tested, anal intubation seemed to be the most promising, as it was sustained over a longer period of time, but none of them was able to reproduce the same clinical signs of infection observed in natural infections. / The authors kindly acknowledge the collaboration of anonymous fish farming companies allowing access to the animals during the disease outbreaks. We thank J. Monfort and L. Rodríguez (IATS-CSIC) for the technical assistance on histological processing.This work has been carried out with financial support from the European Union and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO) under grant projects ParaFishControl (H2020-634429) and AGL2013-R-48560-C2-2-R, respectively. APS was contracted under ParaFishControl project. Primer sequences and access to the gilthead sea bream transcriptomic database were kindly provided by Prof. J. Pérez-Sánchez of the IATS- Nutrigenomics group. The authors thank I. Vicente for fish maintenance and technical assistance during samplings. The authors thank P. Boudinot (INRAE) for his help in designing and interpreting the immunoglobulin repertoire study and results, J. Pérez-Sánchez (IATS-CSIC) for providing access to the gilthead sea bream genome sequences to perform the repertoire analysis.This work was funded by the European Research Council (ERC Consolidator Grant 2016 725061 TEMUBLYM). / Picard Sánchez, MA. (2021). Control of enteric parasitic diseases of farmed gilthead sea bream: New insights into Enteromyxum leei (Myxozoa) and Enterospora nucleophila (Microsporidia) infections [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/167035 / TESIS / Compendio