Ampliamento delle basi conoscitive per la messa a punto di metodologie per il controllo della biologia riproduttiva del tonno rosso in acquacoltura

Recently high fishing pressure has caused a reduction in the biomass of bluefin tuna (Thunnus thynnus L. 1758) populations. The effective management of these fish requires a thorough knowledge of their biology, in particular of their reproduction. The aims of the present project were to improve our understanding on reproductive biology of bluefin tuna (BFT) in captivity, to test innovative methodologies for induction of final gonads maturation (FOM) in caged tunas, and the development of egg collection methods thus establishing the basis for the sustainable development of the BFT aquaculture. Histological and stereological analysis were carried out on 58 samples of BFT kept in captivity from 8 to 54 days (short period), and after 2 years (long period), sacrificed in the fattening cages of Vibo Marina (Italy) during the natural spawning period (June-July 2005-2006). All tunas sampled were adults. When the pooled data from tunas sacrificed in June were compared with those from tunas sampled in July a significant difference in gonadosomatic index (IG) was found (t-test: P=1,6x10-6). The IG decreased almost four-fold from June to July reflecting an evident difference in the degree of sexual maturity. All the female tunas sampled in early June were non-spawning mature and the most advanced group of oocytes found in the ovaries were in nuclear migration stage (S4). At the end of June and at mid July the gonads were classified as in strong regression due to the conversion in atretic oocytes of all the vitellogenic oocytes (S3). At the end of July all bluefin tuna were identified as post-spawning. For the first time, a comparative analysis among anterior, mid and posterior parts of the ovary was carried out. These parts did not greatly differ in the estimated volume fraction of each oocytes category, with the only exception of a lightly higher number of S4 oocytes in the anterior part. When the mean relative batch fecundity, obtained from the numerical density (NV) of S4 oocytes, of 2 years captive tunas was compared with data from about 10 days captive tunas (all sacrificed in the same period on early June) some negative effects of captivity on gonadic maturation was noted. Tunas from about 10 days in captivity, in fact, showed more than five-fold highly yolked oocytes (43.38 ± 17.65 g-1) than 2 years captive ones (8,1 ± 11,5 g– 1). Further, these values were notably lower than those reported by Medina et al. (2002) (93 g-1) for wild northern bluefin tuna. Therefore a long as well as a short period of captivity seemed to altered the final gonadic maturation and reduce fecundity causing reproductive dysfunctions. In order to induce FOM, ovulation/spermiation and spawning a total of 15 BFT were injected underwater with a single dose (20-80 µg Kg-1) of gonadotropin-releasing hormone agonist (GnRHa) encapsulated in microspheres of a biodegradable copolymer. GnRHa implants were administrated without immobilizing or anaesthetizing the fish and using a spare gun and a purpose-built air charged system to insert syringes and a visual tag at the same time. Many attempts were made with different tag, to mark treated tunas, in order to prolong the tag staying on the fish, and to assure that the entire dose will enter in tuna muscle. After each treatment, a special purpose-built net was placed around the cage which demonstrated to be able to retain many fish eggs and larvae. However, no spawning was observed and no tuna eggs were collected from the cage. The absence of spawning in treated tunas could be due to the non-optimal gonadic maturation stage and by the very low plasmatic level of 17-β-estradiol (<1 ng ml-1) of the treated fishes.

Attualmente il tonno rosso (Thunnus thynnus L. 1758), a causa dell’eccessivo prelievo, risulta una specie altamente minacciata. Misure gestionali adeguate di questa specie richiedono un’accurata conoscenza della sua biologia ed in particolar modo della biologia riproduttiva. Una risposta all’attuale situazione del tonno potrebbe essere lo sviluppo di tecnologie innovative che ne permettano la riproduzione in cattività e l’allevamento. A tale scopo il progetto di ricerca, nel quale questa tesi di dottorato è stata svolta, si è occupato dello studio dell’effetto del confinamento sulla maturazione finale della gonade (FOM), sono stati anche testati metodi innovativi di induzione alla deposizione e tecniche di raccolta di uova potenzialmente emesse dai tonni all’interno di gabbie galleggianti. Analisi istologiche e stereologiche sono state condotte su gonadi femminili e maschili di 58 tonni, campionati durante il periodo riproduttivo (giugno-luglio 2005-2006) e, mantenuti in cattività, per periodi di tempo più o meno lunghi (da 9 giorni fino a 2 anni), presso l’impianto di allevamento Marpesca di Vibo Marina (VV). Tutti i tonni studiati sono risultati adulti ed è stata osservata una differenza significativa (t-test: P=1,6x10-6) dell’indice gonadosomatico (IG) tra i dati di giugno e quelli di luglio, riflettendo una chiara differenza nel grado di maturità sessuale tra i due mesi di campionamento. Le analisi istologiche effettuate sugli ovari hanno permesso l’individuazione di 4 fasi di sviluppo degli oociti. A metà giugno gli ovari sono risultati maturi, ma non in deposizione. Lo stadio di vitellogenesi è risultato il più frequente, quello di migrazione del nucleo il più avanzato, ma è stato rilevato anche un elevato grado di atresia. Da fine giugno in poi gli ovari hanno subito una forte regressione e sono stati classificati in fase post-riproduttiva. A fine luglio sono stati osservati esclusivamente oociti primari e le gonadi si trovavano in una condizione di quiescenza. Negli ovari non sono stati mai rinvenuti follicoli post-ovulatori. L’atresia è stata riscontrata in tutti i campioni esaminati. Gli oociti sono distribuiti in modo omogeneo lungo l’asse antero-posteriore della gonade. Le analisi stereologiche hanno evidenziato che i tonni mantenuti da 2 anni in cattività avevano 5 volte meno oociti maturi (8,1 ± 11,5 g–1) rispetto a tonni trasferiti in gabbia da circa 10 giorni (43.38 ± 17.65 g-1) e campionati nello stesso periodo di metà giugno, ma comunque nettamente inferiori a quelli riportati per tonni selvatici (93 g-1). Nelle femmine, la condizione di cattività, sia breve che prolungata, sembra impedire la FOM e la deposizione. Nei maschi, la condizione di cattività sembra consentire il completamento della gametogenesi, ma ridurre il periodo di emissione rispetto ai selvatici. Al fine di stimolare la FOM e la deposizione è stato sviluppato un nuovo sistema per somministrare una soluzione a lento rilascio di GnRHa (20-80 µg Kg-1) insieme ad un marcatore visuale. L’ormone è stato iniettato senza immobilizzare o anestetizzare i pesci servendosi di un fucile subacqueo modificato e di siringhe speciali caricate con aria compressa. Nel 2005 sono stati indotti totalmente o parzialmente circa 15 tonni. Nel 2006, sono state condotte altre 3 prove, ma con la sola finalità di ottimizzare il sistema di somministrazione. Nei giorni successivi ai tentativi di induzione ormonale l’acqua superficiale interna alla gabbia è stata campionata lungo la circonferenza, dove era stata fissata una rete da plancton con la funzione di trattenere e concentrare le uova eventualmente rilasciate dai tonni. L’osservazione del materiale raccolto ha consentito di identificare molti organismi planctonici tra cui uova e larve di ittioplancton, ma dalle dimensioni e dalla morfologia è stato escluso che vi fossero uova o stadi larvali di tonno.