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The current magnitude of ocean extreme events already exceeds the end-of-the-decade scenario estimates, and therefore incremental adaptation measures will render insufficient for seafood-dependent livelihoods. Nevertheless, transformational change is deemed promising, but uncertainties remain as to what activates such processes and how maladaptation outcomes can be avoided. While the science on extreme events is advancing fast, little is known about livelihood adaptation and transformation processes in the context of single or compound ocean extreme events. We identify a set of research priorities: 1) the identification of hotspot areas for coastal compound extreme events, 2) the development of bottom-up case study analysis of adaptation to extreme events, 3) the identification of constrainers and enablers to livelihood adaptation and transformation under abrupt change, and 4) directing research to contribute to climate-change policy. An effort addressing these key gaps will inform seafood-dependent livelihood adaptation policies for the 2030 Agenda and beyond. © 2023 The Authors Funding for this research was provided by the European Research Council under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program [ERC Starting Grant for project CLOCK, grant no. 679812 ]. Diego Salgueiro Otero was supported by Xunta de Galicia , Consellería de Educación e Ordenación Universitaria ; Xochitl Elías Ilosvay has been supported by the University of Vigo predoc Fellowship ; Juan Bueno-Pardo has been funded by European Union’s Horizon 2020 project FutureMARES (grant no. 869300); and Elena Ojea thanks the Axencia Galega de INnovacin (GAIN) from Xunta de Galicia for the Oportunius fellowship and Consellería de Educación for financial support. Funding for open access has been provided by Universidade de Vigo/CISUG. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the paper. Funding for this research was provided by the European Research Council under the European Union's Horizon 2020 research and innovation program [ERC Starting Grant for project CLOCK, grant no. 679812]. Diego Salgueiro Otero was supported by Xunta de Galicia, Consellería de Educación e Ordenación Universitaria; Xochitl Elías Ilosvay has been supported by the University of Vigo predoc Fellowship; Juan Bueno-Pardo has been funded by European Union's Horizon 2020 project FutureMARES (grant no. 869300); and Elena Ojea thanks the Axencia Galega de INnovacin (GAIN) from Xunta de Galicia for the Oportunius fellowship and Consellería de Educación for financial support. Funding for open access has been provided by Universidade de Vigo/CISUG. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the paper.

Vibriosis is one of the most usual infection diseases in bivalve mollusks, particularly affecting seeds and larvae, which are more susceptible than adults to these bacterial infections. The devastating effect of vibriosis in shellfish hatcheries is aggravated by the increasing resistance of many Vibrio species to traditional antibiotics, highlighting the need to find new antimicrobial agents. Antimicrobial peptides (AMPs) are a promising alternative, however, their low stability can be a handicap for their practical application. In this study, the 3D structure and the stability of a synthetic all-D-amino acid peptide (D-Caerin) to proteases and extreme pH conditions have been analyzed and compared with its corresponding natural L-enantiomer peptide, Caerin 1.1. Moreover, the antimicrobial activity of D-Caerin has been tested in vitro against the control bacteria Micrococcus luteus CECT 245; and four Vibrio species: Vibrio aestuarianus CECT 625 T, Vibrio anguillarum CECT 522 T, Vibrio harveyi CECT 525 T and Vibrio tapetis CECT 4600 T, which are among the most representative causative agents of vibriosis in aquaculture. Our results demonstrate that D-Caerin contains two left-handed alpha helices, and is more stable and effective against the bacterial species tested than its corresponding natural L- counterpart. The bioactivity of D-Caerin has also been tested in vivo, in clam seeds infected with a mixed inoculum of these vibrio species. These preliminary assays show that D-Caerin-treated specimens exhibit higher survival rates after infection, demonstrating the superior stability of D-Caerin and its effectiveness against vibriosis-causative agents., This research was funded by the Andalusian government (I+D+i-JAPAIDI-Retos projects 2020-PY20_00728)

Na presente investigación abórdase a metodoloxía da Teoría das Opcións Financeiras aplicada á valoración de activos reais, proxectos de investimento e valoración de empresas, o que se denomina como Opcións Reais. As Opcións Reais teñen a súa orixe en 1977 da man de Stewart Myers, presentando que a valoración dunha empresa depende dos activos reais, dos fluxos de caixa que xera así como das opcións de cambio presentes nas decisións de investimento (é dicir, a suma dos activos reais e das opcións reais). Posteriormente esta temática tivo unha gran incursión no ámbito intelectual sendo un gran tema de estudo no ámbito das finanzas na década dos noventa, seguindo actualmente sendo un tema a debate e estudo. O auxe desta nova metodoloxía no ámbito da investigación xorde en gran medida para dar resposta ás limitacións que diversos académicos e administradores estaban atopado nos modelos de valoración tradicionais, como son o valor actual neto e a taxa interna de retorno, e tamén debido ao progresivo desenvolvemento de novas técnicas financeiras de valoración de activos. Coa presente tese preténdese contribuír realizando un estudo sobre a metodoloxía de Opcións Reais, levando a cabo unha análise das diferenzas existentes entre as opcións reais e financeiras, así como a extensión dos métodos de valoración financeiros a esta metodoloxía. Tamén se pretende analizar as achegas máis importantes que presentan as Opcións Reais con respecto aos modelos tradicionais, como son a flexibilidade estratéxica e a incorporación da incerteza. Ademais realizarase un repaso dos modelos de valoración tradicionais, así como das súas deficiencias, para realizar un contraste coa metodoloxía das opcións reais. Para unha mellor comprensión e análise dos resultados obtidos a través da investigación teórica, realizarase un estudo empírico no que se aplicará a metodoloxía das opcións reais ao sector da acuicultura galega En la presente investigación se aborda la metodología de la Teoría de las Opciones Financieras aplicada a la valoración de activos reales, proyectos de inversión y valoración de empresas, lo que se denomina como Opciones Reales. Las Opciones Reales tienen su origen en 1977 de la mano de Stewart Myers, presentando que la valoración de una empresa depende de los activos reales, de los flujos de caja que genera así como de las opciones de cambio presentes en las decisiones de inversión (es decir, la suma de los activos reales y de las opciones reales). Posteriormente esta temática ha tenido una gran incursión en el ámbito intelectual siendo un gran tema de estudio en el ámbito de las finanzas en la década de los noventa, siguiendo actualmente siendo un tema a debate y estudio. El auge de esta nueva metodología en el ámbito de la investigación surge en gran medida para dar respuesta a las limitaciones que diversos académicos y administradores estaban encontrado en los modelos de valoración tradicionales, como son el valor actual neto y la tasa interna de retorno, y también debido al progresivo desarrollo de nuevas técnicas financieras de valoración de activos. Con la presente tesis se pretende contribuir realizando un estudio sobre la metodología de Opciones Reales, llevando a cabo un análisis de las diferencias existentes entre las opciones reales y financieras, así como la extensión de los métodos de valoración financieros a esta metodología. También se pretende analizar las aportaciones más importantes que presentan las Opciones Reales con respecto a los modelos tradicionales, como son la flexibilidad estratégica y la incorporación de la incertidumbre. Además se realizará un repaso de los modelos de valoración tradicionales, así como de sus deficiencias, para realizar un contraste con la metodología de las opciones reales. Para una mejor comprensión y análisis de los resultados obtenidos a través de la investigación teórica, se realizará un estudio empírico en el que se aplicará la metodología de las opciones reales al sector de la acuicultura gallega In the present research, the methodology of the Theory of Financial Options is applied to the valuation of real assets, investment projects and valuation of companies, which is denominated as Real Options. Real options have their origin in 1977 being Stewart Myers their inventor, presenting that the valuation of a company depends on real assets, cash-flows generated and change options in investment decisions (the sum of real assets and real options). Later this thematic has had a great incursion in the intellectual area being a great topic of study in the area of finance in the decade of the nineties, and actually, it is also a topic to study and debate. The importance of this new methodology in the area of the research is due to give answer to the limitations, that academics and professionals, found in the traditional valuation models such as net present value and internal rate of return, and also due to the progressive development of new financial techniques of assets valuation. This thesis aims to contribute realizing a study on the methodology of Real Options, carrying out an analysis of the differences between the real and financial options, as well as the extension of the financial valuation methods to this methodology. It also aims to analyze the most important contributions that present Real Options with respect to the traditional models, such as strategic flexibility and uncertainty. In addition will be a review of the traditional valuation models, as well as their deficiencies, to realize a contrast with the real options methodology. For a better understanding and analysis of the results obtained through the theoretical research, its will be realized an empirical study in that is apply real options methodology to a certain company.

The study of the genome of commercial gadiforms is an element of competitiveness as it allows optimizing their fishing management and improving their cultivation through improved growth and resistance to diseases. This doctoral thesis proposes the development and application of genetic tools as a methodological strategy to enhance the stocks optimization of two important fish species for aquaculture. In the methodological objectives, it is proposed to apply gene sequencing and molecular phylogenetics, the analysis of gene expression and the development of EST markers, respectively, to resolve situations of phylogenetic uncertainty, the selection of progenitors in culture and the characterization of fish stocks. El estudio del genoma de los gadiformes comerciales es un elemento de competitividad pues permite optimizar su gestión pesquera y mejorar su cultivo a través de la mejora del crecimiento y la resistencia a enfermedades. En esta tesis doctoral se plantea el desarrollo y la aplicación de herramientas genéticas como estrategia metodológica para potenciar la optimización de stocks de dos especies pesqueras importantes para la acuicultura. En los objetivos metodológicos se plantea aplicar la secuenciación génica y la filogenética molecular, el análisis de la expresión génica y el desarrollo de marcadores EST, respectivamente, para resolver situaciones de incertidumbre filogenética, la selección de progenitores en cultivo y la caracterización de stocks pesqueros. O estudo do xenoma dos gadiformes comerciais é un elemento de competitividade pois permite optimizar a súa xestión pesqueira e mellorar o seu cultivo a través da mellora do crecemento e a resistencia a enfermidades. Nesta tese doutoral exponse o desenvolvemento e a aplicación de ferramentas xenéticas como estratexia metodolóxica para potenciar a optimización de stocks de dúas especies pesqueiras importantes para a acuicultura. Nos obxectivos metodolóxicos exponse aplicar a secuenciación xénica e a filogenética molecular, a análise da expresión xénica e o desenvolvemento de marcadores EST, respectivamente, para resolver situacións de incerteza filoxenética, a selección de proxenitores en cultivo e a caracterización de stocks pesqueiros.

The gilthead seabream is one of the most valuable species in the Mediterranean basin both for fisheries and aquaculture. Marine fish, such as gilthead seabream, are a source of n3 polyunsaturated fatty acids, highly appreciated for human food owing to their benefits on the cardiovascular and immune systems. The aim of the present study was to estimate heritability for fatty acid (FA) profile in fillet gilthead seabream to be considered as a strategy of a selective breeding program. Total of 399 fish, from a broodstock Mediterranean Sea, were analysed for growth, flesh composition and FA profile. Heritabilities for growth traits, and flesh composition (fat, protein, and moisture content) were medium. Heritability was moderate for 14:0, 16:0 and 18:1n9 and for sum of monounsaturated FA and n6/n3 ratio, and it was low for 20:1n11 and 22:6n3 and the ratio unsaturated/saturated FA. Breeding programs in gilthead seabream usually include growth as the first criterion in the selection process of the fish. However, other quality traits, such as fillet fat content and its fatty acids profile should be considered, since they are very important traits for the consumer, from a nutritional point of view and the benefits for the health., SI

The lack of effective governance is a major concern in small-scale fisheries. The implementation of governance that encompasses the three pillars of sustainability (social, economic, and ecological) is still a worldwide challenge. We examined nine stalked barnacle fisheries ( Pollicipes pollicipes ) across Southwest Europe to better understand the relationship between governance elements and sustainability. Our results show that nested spatial scales of management, the access structure, co-management, and fisher’s participation in monitoring and surveillance promote sustainability. However, it is not the mere presence of these elements but their level of implementation that drives sustainability. Efforts should be placed in the accomplishment of a minimum combination of local scales of management, access rights through individual quotas, instructive-consultative co-management and functional participation. Surpassing this threshold in future governance structures will start to adequately promote social, economic and ecologically sustainability in small-scale fisheries. Ministerio de Economía y Competitividad | Ref. PCIN-2016-120 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades | Ref. FPU2016-04258 European Research Council | Ref. n. 8679812 Fundação para a Ciência e Tecnologia | Ref. UID / MAR / 04292/2019 Fundação para a Ciência e Tecnologia | Ref. UIDP / 50017/2020? Fundação para a Ciência e Tecnologia | Ref. UIDB / 50017/2020

The constant increment in the world’s population leads to a parallel increase in the demand for food. This situation gives place the need for urgent development of alternative and sustainable resources to satisfy this nutritional requirement. Human nutrition is currently based on fisheries, which accounts for 50% of the fish production for human consumption, but also on agriculture, livestock, and aquaculture. Among them, aquaculture has been pointed out as a promising source of animal protein that can provide the population with high-quality protein food. This productive model has also gained attention due to its fast development. However, several aquaculture species require considerable amounts of fish protein to reach optimal growth rates, which represents its main drawback. Aquaculture needs to become sustainable using renewable source of nutrients with high contents of proteins to ensure properly fed animals. To achieve this goal, different approaches have been considered. In this sense, single-cell protein (SCP) products are a promising solution to replace fish protein from fishmeal. SCP flours based on microbes or algae biomass can be sustainably obtained. These microorganisms can be cultured by using residues supplied by other industries such as agriculture, food, or urban areas. Hence, the application of SCP for developing innovative fish meal offers a double solution by reducing the management of residues and by providing a sustainable source of proteins to aquaculture. However, the use of SCP as aquaculture feed also has some limitations, such as problems of digestibility, presence of toxins, or difficulty to scale-up the production process. In this work, we review the potential sources of SCP, their respective production processes, and their implementation in circular economy strategies, through the revalorization and exploitation of different residues for aquaculture feeding purposes. The data analyzed show the positive effects of SCP inclusion in diets and point to SCP meals as a sustainable feed system. However, new processes need to be exploited to improve yield. In that direction, the circular economy is a potential alternative to produce SCP at any time of the year and from various cost-free substrates, almost without a negative impact. Bio Based Industries Joint Undertaking | Ref. H2020-BBI-JTI-2019 Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. RYC-2017-22891 Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. RYC-2020-030365-I Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. IJC2020-046055-I Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. FPU2020/06140 Xunta de Galicia | Ref. ED481B-2019/096 Xunta de Galicia | Ref. ED481B-2021/152 Xunta de Galicia | Ref. ED481A-2019/295 Xunta de Galicia | Ref. ED481A-2019/0228 CYTED—AQUA-CIBUS | Ref. P317RT0003 European Commission | Ref. H2020-ERA-NET ERA-HDHL n. 696295

Este proyecto pretende diseñar, desarrollar, implantar y realizar una prueba de concepto sobre los procesos de biobancarización en muestras de parásitos procedentes de lotes comerciales de pescados salvajes y de acuicultura en el contexto comunitario. La arquitectura y el detalle de los procesos y protocolos técnicos se acometerán en busca de una aplicación para los estudios de análisis de riesgo de parásitos zoonóticos y/o asociados a deterioro comercial. Este proxecto pretende deseñar, desenvolver, implantar e realizar una proba de concepto sobre os procesos de biobancarización en mostras de parásitos procedentes de lotes comerciais de peixes salvaxes e da acuicultura nun contexto comunitario. A arquitectura e o detalle dos procesos e protocolos técnicos acometeranse en busca dunha aplicación para os estudios de análisis de risco de parásitos zoonóticos e/o asociados a deterioro comercial. This Project is intended to design, develop, implement and perform a proof-of-concept about biobanking procedures in parasite samples from commercial lots of wild and aquaculture fish in a European Community context. Architecture and detail of procedures and technical protocols will be undertaken in the pursuit of an application for studies about risk analysis with zoonotic parasites and/or with those associated to commercial value worsening.

A challenge test for Photobacterium damselae subsp. piscicida (Phdp) resistance was carried out in two juvenile populations of gilthead seabream (Sparus aurata L.): F2_ATL and F0_MED. At 250 days post-hatching (dph), a fish plasma sample was collected to measure humoral immune markers (peroxidase activity, bactericidal activity, and IgM immunoglobulin levels), and at 272 dph fish were weighed and inoculated with bacteria Phdp. From that time onwards, surviving fish were recorded for nine days, and days to death was registered. Heritabilities for body weight and Phdp survival were moderate, although for days to death the heritability was low. Regarding humoral immune markers, for peroxidase activity it was moderate, and for IgM levels and for bactericidal activity it was low. Genetic correlations for body weight with Phdp survival and days to death were high and positive, while with peroxidase activity and IgM levels they tended to be positive, although these estimates were not accurate. Regarding genetic correlations between Phdp survival and humoral immune markers, they were very high, positive with peroxidase activity, and negative with IgM levels and bactericidal activity. Some humoral immune markers, particularly peroxidase activity, along with performance traits such as body weight and absence of deformities, are proposed to be included in a selective breeding program to raise fish that are capable of coping with diseases, Mejora de la competitividad del sector de la dorada a través de la selección genética., PROGENSA III, SI

In prior studies, we evidenced the presence in fish hypothalamus of different systems sensing changes in leucine levels to relate them to food intake control. To assess whether or not those effects are due to a direct action of leucine, we evaluated in the present in vitro study if rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) hypothalamus respond to changes in leucine levels in a way comparable to that observed in vivo. Thus, we incubated hypothalamus in vitro with increased leucine concentrations (1, 5 and 25 mM). Then, we evaluated parameters related to mechanisms of amino acid sensing as well as transcription factors, and neuropeptides. Amino acid sensing systems related to metabolism of BCAA and glutamine and GCN2 kinase are activated by the presence of leucine, in a way comparable to that observed in vivo thus supporting a direct action of leucine on them. However, the activation of these systems did not trigger mTOR signalling pathway including downstream protein targets of mTOR, transcription factors, and mRNA abundance of neuropeptides involved in food intake the regulation of food intake. Therefore, the activation of hypothalamic mTOR observed after leucine administration in vivo is not a direct response to leucine but indirect. The absence in vitro of connections between hypothalamus and other brain areas and/or the lack of changes in levels of hormones, particularly insulin, could be responsible of this differential response. Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade de Vigo/CISUG Xunta de Galicia | Ref. ED431B 2019/37 Agencia Estatal de Investigación | Ref. PID2019-103969RB-C31 Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (España) | Ref. FPU16/00045

Aquaculture is an increasingly relevant sector in the exploitation of natural resources, therefore, it is appropriate to propose various models that include the fundamental variables for its economic-financial valuation from a business point of view. The objective of this paper is to analyze different models for the valuation of investment projects in a company in the aquaculture sector in order to conclude whether there is a model that represents a better valuation. Therefore, in this study, four valuation models have been applied, three classical models (net present value, internal rate of return, and payback) and a more recent model, real options (RO) for a company producing and marketing seaweed in Galicia (region located in the northwest of Spain). The results obtained, RO (€5,527,144.04) and net present value (€5,479,659.19), conclude that the RO model estimates a higher added value by taking into account in its calculations the flexibility given by the expansion option. Future lines of research include the application of valuation models that have been applied to companies belonging to the same sector in order to compare whether the results found are similar.

Microplastics are ubiquitous in aquatic ecosystems, but little information is currently available on the dangers and risks to living organisms. In order to assess the ecotoxicity of environmental microplastics (MPs), samples were collected from the beaches of two islands in the Guadeloupe archipelago, Petit-Bourg (PB) located on the main island of Guadeloupe and Marie-Galante (MG) on the second island of the archipelago. These samples have a similar polymer composition with mainly polyethylene (PE) and polypropylene (PP). However, these two samples are very dissimilar with regard to their contamination profile and their toxicity. MPs from MG contain more lead, cadmium and organochlorine compounds while those from PB have higher levels of copper, zinc and hydrocarbons. The leachates of these two samples of MPs induced sublethal effects on the growth of sea urchins and on the pulsation frequency of jellyfish ephyrae but not on the development of zebrafish embryos. The toxic effects are much more marked for samples from the PB site than those from the MG site. This work demonstrates that MPs can contain high levels of potentially bioavailable toxic substances that may represent a significant ecotoxicological risk, particularly for the early life stages of aquatic animals. National Funding Agency | Ref. ANR-15-JOCE-0002-01 Italian Government | Ref. 2017WERYZP Ministerio de Economía | Ref. PCIN-2015-187-C03-03 Ministerio de Economía | Ref. CTM2016-77945-C3 Xunta de Galicia | Ref. ED431C 2017/46

Microalgae culture is currently receiving considerable attention for its potential in wastewater treatment and production of algal biomass from which high-value bioproducts and bioenergy can be obtained, as well as the consequent carbon dioxide sequestration via photosynthesis process. However, biomass harvesting is one of the bottlenecks in microalgae culture and microalgae-based wastewater treatment systems. Energy intensive technologies are required to separate the solid-liquid phase due the low density of microalgae. Low-cost processes, such as sedimentation, are not efficient enough due to the low settling velocities of the microalgae. Sedimentation coupled to coagulation and flocculation has been widely studied on lab-scale in order to increase the microalgae settling velocity. However, few studies have addressed the scaling up of these experimental results in order to industrializing the process. The thesis has been divided into two main parts. A first study addressed the physical and theoretical principles of sedimentation used for the operation and optimization of biomass harvesting from a microalgae culture for wastewater treatment at demonstration scale in the framework of the INCOVER research project "Innovative Eco-technologies for Resource Recovery from Wastewater" (GA 689242) (https://incover-project.eu/), which aimed to validate innovative technologies at demonstration scale to convert wastewater into an alternative energy source and value-added products. A second study focused on the operation and optimization of the downstream thickening process of biomasspreviously harvested in the same facilities. Finally, the second part consist of a study and optimization of the behavior of mixed liquor in its transit through a high rate algae pond for wastewater treatment using Computational Fluid Dynamics modeling for its implementation in the city of Aligarh. This study has been carried out under the H2020 PAVITR project (http://www.pavitr.net; GA 821410), which aims at validation of sustainable natural and advanced technologies for water and wastewater treatment, monitoring and safe reuse of water in India. In the first study of the first part, the physical and theoretical principles of sedimentation were addressed to be used for the operation and optimization of harvesting biomass in lamella settler (700 L) from a microalgae culture for wastewater treatment on a three semi-closed tubular photobioreactor (11.7 m3 each) at demonstrative scale. During 6 months the inflow (6900 m3·day-1), coagulant dosage (1-12 mg·L-1) and purges of the biomass (60-240 L·day-1) were adjusted in order to achieve a proper separation of the solid-liquid phase. Results in this section evidenced the efficiency of the Lamella in the solid-liquid separation task obtaining an outlet turbidity below of 5 NTU after the optimization period. In the second part, two thickeners were operated and optimized in order to achieve a proper concentration (20 g·L-1) of previous harvested biomass for subsequent anaerobic digestion process at the same installations. The scrapers and purges were optimized in four periods during two months. Results showed an eventually concentrations of 26.5 g·L-1 in last period due a minimized use of scrapers in order to avoid the particles resuspension allowing a proper compression settling. In the second part, demonstrative-scale HRAP system was designed to be implemented in Aligarh (India) with a treatment capacity of 50 m3·day-1. The objective of the study was to assist, verify and optimize the conventional dimensioning of the High Rate Algae Ponds (HRAP) by means of biokinetic modelling and hydrodynamic analysis using Computational Fluid Dynamics (CFD). According to the biokinetic model simulations, 4 days was the optimal hydraulic retention time to enhance nutrient removal. A 3D model of the HRAP was built to analyze the hydrodynamic behavior of 36 different carousel designs. The different combinations of baffle numbers on the reversals, center wall widths and tear-shape sizes were simulated. The presence of low velocity zones as well as the useful area vs. the total occupied area were quantify. Two baffles and tear-shapes with a diameter equal to ¼ of the channel width was the most efficient configuration. In addition, a techno-economic assessment of the system determined an investment cost of € 483 per population equivalent (PE) and an operational cost of € 0.19 per m3 of treated wastewater. El cultiu de microalgues està rebent actualment una atenció considerable pel seu potencial en el tractament d'aigües residuals i la producció de biomassa d'algues de la qual es poden obtenir bioproductes d'alt valor i bioenergia, així com el segrest consegüent de diòxid de carboni mitjançant el procés de fotosíntesi. Tot i això, la recol·lecció de biomassa és un dels colls d'ampolla del cultiu de microalgues i dels sistemes de tractament d'aigües residuals basats en elles. La separació de la fase sòlida-líquida requereix tecnologies d'alt consum energètic a causa de la baixa densitat de les microalgues. Els processos de baix cost, com la sedimentació, no són prou eficaços a causa de la baixa velocitat de sedimentació de les microalgues. La sedimentació combinada amb la coagulació i la floculació s'ha estudiat àmpliament a escala de laboratori per augmentar la velocitat de sedimentació de la biomassa algal. Tot i això, pocs estudis han abordat l'augment d'escala d'aquests resultats experimentals per industrialitzar el procés. La tesi ha estat dividida en dues parts. La primera està formada per dos estudis i és el tema principal d'aquesta tesi. Un primer estudi va abordar els principis físics i teòrics de la sedimentació que s'utilitzen pel funcionament i optimització de la recol·lecció de biomassa d'un cultiu de microalgues pel tractament d'aigües residuals a escala demostrativa en el marc del projecte de recerca INCOVER "Innovative Eco-technologies for Resource Recovery from Wastewater" (GA 689242) (https://incover-project.eu/), l'objectiu del qual era validar tecnologies innovadores a escala demostrativa per convertir les aigües residuals en una font d’energia alternativa i en productes de valor afegit. Un segon estudi es va centrar en el funcionament i optimització del procés d'espessiment posterior de la biomassa prèviament collida a les mateixes instal·lacions mitjançant dos espessidors treballant en línia. Finalment, la segona part va consistir en l'estudi i l'optimització del comportament del licor barrejat en el trànsit per un estany d'algues d'alta taxa pel tractament d'aigües residuals mitjançant la modelització de la Dinàmica de Fluids Computacional per a la seva implantació a la ciutat d’Aligarh. Aquest estudi s'ha realitzat en el marc del projecte H2020 PAVITR (http://www.pavitr.net; GA 821410), l'objectiu del qual és la validació de tecnologies naturals i avançades sostenibles pel tractament de l'aigua i de les aigües residuals, control i la reutilització segura de l’aigua a l’Índia. Al primer estudi de la primera part, es van abordar els principis físics i teòrics de la sedimentació per utilitzar-los en el funcionament i l'optimització de la collita de biomassa en sedimentador de làmines (700 L) d'un cultiu de microalgues pel tractament d'aigües residuals en un fotobioreactor tubular semitancat de tres (11,7 m3 cadascun) a escala demostrativa. Durant 6 mesos es va ajustar el flux d'entrada (6900 m3-dia-1), la dosi de coagulant (1-12 mg·L-1) i les purgues de la biomassa (60-240 L·dia-1) per aconseguir una adequada separació de la fase sòlid-líquida. Els resultats d'aquest apartat van evidenciar l'eficàcia de les lamel·les en la tasca de separació sòlid-líquid obtenint una terbolesa de sortida inferior a 5 NTU després del període d'optimització. En el segon estudi, es van operar i optimitzar dos espessidors per aconseguir una concentració adequada (20 g·L-1) de la biomassa recol·lectada prèviament pel posterior procés de digestió anaeròbia a les mateixes instal·lacions. Els espessidors i les purgues es van optimitzar en quatre períodes durant dos mesos. Els resultats van mostrar una concentració final de 26,5 g·L-1 a l'últim període a causa d'un ús minimitzat dels rascadors per evitar la resuspensió de les partícules permetent una adequada sedimentació per compressió. A la segona part, es va dissenyar una Llacuna d'Alta Càrrega a escala demostrativa per ser implementada a Aligarh (Índia) amb una capacitat de tractament de 50 m3・dia-1. L'objectiu de l'estudi era assistir, verificar i optimitzar el dimensionament convencional de les llacunes d'alta càrrega mitjançant la modelització biocinètica i l'anàlisi hidrodinàmica mitjançant dinàmica de fluids computacional (CFD). Segons les simulacions del model biocinètic, el temps de retenció hidràulica òptim per millorar l'eliminació de nutrients va ser de 4 dies. Es va construir un model 3D de la llacuna per analitzar el comportament hidrodinàmic de 36 dissenys en forma de carrusel amb diferents configuracions. Es van simular les diferents combinacions de nombres de deflectors en les inversions, amples de paret central i mides de forma de llàgrima als extrems del mur central. Es va quantificar la presència de zones de baixa velocitat, així com l'àrea útil davant de l'àrea total ocupada. La configuració més eficient va ser la composta per dos deflectors i formes de llàgrima amb un diàmetre igual a . de l'amplada del canal. A més, una avaluació tecno-econòmica del sistema va determinar un cost d'inversió de 732 euros per població equivalent (PE) i un cost operatiu de 0,19 euros per m3 d'aigua residual tractada. El cultivo de microalgas está recibiendo actualmente una atención considerable por su potencial en el tratamiento de aguas residuales y la producción de biomasa de algas de la que se pueden obtener bioproductos de alto valor y bioenergía, así como el consiguiente secuestro de dióxido de carbono mediante el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, la recolección de biomasa es uno de los cuellos de botella del cultivo de microalgas y de los sistemas de tratamiento de aguas residuales basados en ellas. La separación de la fase sólida-líquida requiere tecnologías de alto consumo energético debido a la baja densidad de las microalgas. Los procesos de bajo coste, como la sedimentación, no son lo suficientemente eficaces debido a la baja velocidad de sedimentación de las microalgas. La sedimentación combinada con la coagulación y la floculación se ha estudiado ampliamente a escala de laboratorio para aumentar la velocidad de sedimentación de la biomasa algal. Sin embargo, pocos estudios han abordado el aumento de escala de estos resultados experimentales con el fin de industrializar el proceso. La tesis se ha dividido en dos partes principales. La primera está conforma por dos estudios y es el tema principal de esta tesis. Un primer estudio abordó los principios físicos y teóricos de la sedimentación que se utilizan para el funcionamiento y la optimización de la recolección de biomasa de un cultivo de microalgas para el tratamiento de aguas residuales a escala demostrativa en el marco del proyecto de investigación INCOVER "Innovative Eco-technologies for Resource Recovery from Wastewater" (GA 689242) (https://incover-project.eu/), cuyo objetivo era validar tecnologías innovadoras a escala demostrativa para convertir las aguas residuales en una fuente de energía alternativa y en productos de valor añadido. Un segundo estudio se centró en el funcionamiento y optimización del proceso de espesamiento posterior de la biomasa previamente cosechada en las mismas instalaciones mediante dos espesadores trabajando en línea. Por último, la segunda parte consistió en el estudio y optimización del comportamiento del licor mezclado en su tránsito por un estanque de algas de alta tasa para el tratamiento de aguas residuales mediante la modelización de la Dinámica de Fluidos Computacional para su implantación en la ciudad de Aligarh. Este estudio se ha realizado en el marco del proyecto H2020 PAVITR (http://www.pavitr.net; GA 821410), cuyo objetivo es la validación de tecnologías naturales y avanzadas sostenibles para el tratamiento del agua y de las aguas residuales, el control y la reutilización segura del agua en la India. En el primer estudio de la primera parte, se abordaron los principios físicos y teóricos de la sedimentación para utilizarlos en el funcionamiento y la optimización de la cosecha de biomasa en sedimentador de láminas (700 L) de un cultivo de microalgas para el tratamiento de aguas residuales en un fotobiorreactor tubular semicerrado de tres (11,7 m3 cada uno) a escala demostrativa. Durante 6 meses se ajustó el flujo de entrada (6900 m3·día-1), la dosis de coagulante (1-12 mg·L-1) y las purgas de la biomasa (60-240 L·día-1) para conseguir una adecuada separación de la fase sólido-líquida. Los resultados de este apartado evidenciaron la eficacia de las lamelas en la tarea de separación sólidolíquido obteniendo una turbidez de salida inferior a 5 NTU tras el periodo de optimización. En el segundo estudio, se operaron y optimizaron dos espesadores para conseguir una concentración adecuada (20 g·L-1) de la biomasa recolectada previamente para el posterior proceso de digestión anaerobia en las mismas instalaciones. Los espesadores y las purgas se optimizaron en cuatro periodos durante dos meses. Los resultados mostraron una concentración final de 26,5 g·L-1 en el último periodo debido a un uso minimizado de los rascadores para evitar la resuspensión de las partículas permitiendo una adecuada sedimentación por compresión. En la segunda parte, se diseñó una Laguna de Alta Carga a escala demostrativa para ser implementada en Aligarh (India) con una capacidad de tratamiento de 50 m3·día-1. El objetivo del estudio era asistir, verificar y optimizar el dimensionamiento convencional de las Lagunas de Alta Carga mediante la modelización biocinética y el análisis hidrodinámico mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Según las simulaciones del modelo biocinético, el tiempo de retención hidráulica óptimo para mejorar la eliminación de nutrientes fue de 4 días. Se construyó un modelo 3D de la laguna para analizar el comportamiento hidrodinámico de 36 diseños en forma de carrusel con diferentes configuraciones. Se simularon las diferentes combinaciones de números de deflectores en las inversiones, anchos de pared central y tamaños de forma de lágrima en os extremos del muro central. Se cuantificó la presencia de zonas de baja velocidad, así como el área útil frente al área total ocupada. La configuración más eficiente resultó ser la compuesta por dos deflectores y formas de lágrima con un diámetro igual a ¼ de la anchura del canal. Además, una evaluación técnico-económica del sistema determinó un coste de inversión de 732 euros por población equivalente (PE) y un coste operativo de 0,19 euros por m3 de agua residual tratada. Enginyeria ambiental

El TFG pretende implicar al alumno en la redacción de un proyecto para la instalación de un hatchery en sistema RAS dedicada a la reproducción y mantenimiento de reproductores de dorada, y su posterior cultivo larvario hasta el destete. El proyecto se plantearía para las instalaciones que la ETSIA tiene en la Finca de lo Ferro. Escuela Técnica superior de Ingeniería Agronómica Universidad Politécnica de Cartagena

Meagre (Argyrosomus regius) plays an important role in the aquaculture system, with the potential for diversification of European aquaculture, and is characterized by its fast growth rate, low feed conversion ratio, and the high quality of the product. Focusing on the relevance of meagre, the aim of the study was to analyze growth performance, fish morphology, and flesh composition phenotypically and genetically to be considered as a strategy in a breeding program. For this purpose, 633 fish were raised in two different housing systems, in sea cages or in a continental tank, and when they reached harvest size, manual growth traits, automatic morphology by the image analysis program IMAFISH_ML, and flesh chemical composition (fat, protein, moisture, and collagen percentages) were measured. The fish reared in the cages showed a higher body weight and fillet fat percentage than those in the tank. Heritabilities for growth and morphology traits, and for fillet fat percentage were medium, revealing these traits as a possible selection criterion in a breeding program. Phenotypic and genetic correlations between growth and morphology traits were positive and high. Phenotypic correlations between growth or morphology traits with fillet fat percentage were positive and medium, genetic correlations were not estimated accurately.

Cryopreservation of larvae of Greenshell™ mussel Perna canaliculus, the most cultivated species in New Zealand, can provide flexibility for selective breeding programmes and enhance its global production. In this study, we set out to develop a reliable protocol for freezing D-stage larvae of Greenshell™ mussels that ensured long-term survival for successful rearing of thawed larvae in the hatchery. The effects of different combinations of cryoprotecting agents (CPA), varying CPA equilibration times, larval concentrations per straw as well as different larval development stages (48 h vs 72 h old) were evaluated by assessing the behavioural response (swimming activity, algal consumption), shell size and survival of larvae, up to 4 days post-thawing. The protocol yielding the best larval performances was a combination of the following CPA (final concentrations): 14% ethylene-glycol (EG) + 0.6 M trehalose (TRE) + 1% polyvinyl-pyrrolidone (PVP), prepared with Milli-Q water. Stocking densities ranging from 50,000 to 150,000 larvae per straw (0.25 mL) and a 20 min equilibration time gave the best results, while no significant differences in fitness were found between larvae cryopreserved at 48 h nor 72 h-old. Using the improved cryopreservation protocol, over 50% of previously cryopreserved D-larvae were able to survive after 4 days of rearing, compared with 65% in the unfrozen control. More importantly, about one third of thawed larvae were able to swim and feed, and to potentially develop further. These findings contribute to enhance the selective breeding programmes for this species. Xunta de Galicia Ministry for Business, Innovation and Employment (New Zealand) Shellfish Aquaculture Ref. CAWX1801

Global food demand is rising, and serious questions remain about whether supply can increase sustainably1. Land-based expansion is possible but may exacerbate climate change and biodiversity loss, and compromise the delivery of other ecosystem services2–6. As food from the sea represents only 17% of the current production of edible meat, we ask how much food we can expect the ocean to sustainably produce by 2050. Here we examine the main food-producing sectors in the ocean—wild fisheries, finfish mariculture and bivalve mariculture—to estimate ‘sustainable supply curves’ that account for ecological, economic, regulatory and technological constraints. We overlay these supply curves with demand scenarios to estimate future seafood production. We find that under our estimated demand shifts and supply scenarios (which account for policy reform and technology improvements), edible food from the sea could increase by 21–44 million tonnes by 2050, a 36–74% increase compared to current yields. This represents 12–25% of the estimated increase in all meat needed to feed 9.8 billion people by 2050. Increases in all three sectors are likely, but are most pronounced for mariculture. Whether these production potentials are realized sustainably will depend on factors such as policy reforms, technological innovation and the extent of future shifts in demand. Modelled supply curves show that, with policy reform and technological innovation, the production of food from the sea may increase sustainably, perhaps supplying 25% of the increase in demand for meat products by 2050.

Marine invertebrates represent the vast majority of marine biodiversity; they are extremely diverse playing a key role in marine ecosystems, thus playing an important role at the socioeconomic level. Some invertebrates such as sea urchins, ascidians, and horse-shoe crabs are very well-known model organisms for research and biocompound discovery. In this chapter we revisit the importance of cryopreservation for the conservation and rational use in research, fisheries management, or aquaculture and provide comprehensive protocols for the cryopreservation of sperm, embryos, and larvae. Xunta de Galicia Fundação para a Ciência e a Tecnologia

The sea urchin (Paracentrotus lividus) was used to test the effects of one of the most abundant flame retardant additives for plastics, tris (1-chloro-2-propyl) phosphate (TCPP), and the synthetic hormone ethinylestradiol (EE2) on gametogenesis and gonad development of adults. With this aim, 403 individuals of both sexes were exposed to TCPP concentrations ranging from 0.2 to 10 &micro, g/L, EE2 (0.01 &micro, g/L), seawater and solvent controls for 7 and 28 days. EE2 and TCPP exposure did not cause histological damage in the gonads. Some evidence of estrogenic effects of TCPP within the &micro, g/L range and EE2 within the ng/L range is reported. Females exposed to 1 &micro, g/L TCPP for 7 days showed a significant increase in gonad development assessed as gametogenic stage, females exposed to 10 &micro, g/L TCPP showed increased gonad development both in terms of weight (Gonad Index, GI, at both 7 and 28 days) and maturation (Pixelar Index, PI), and females exposed to 10 ng/L EE2 showed increased PI after 28 days exposure. Male sea urchins exposed to both TCPP and EE2 for 7 days showed increased frequencies of low development gonad stage. However, the patterns of response are affected by the high inter-individual variability, the differing initial stage of the gonad, as well as the dosage administered.

El lenguado senegalés es una especie apreciada en la acuicultura española y europea, pero el desarrollo de su producción industrial todavía se ve limitado por importantes problemas reproductivos. Actualmente, el cultivo del lenguado depende de los reproductores de origen salvaje mantenidos en condiciones de cautividad, ya que los reproductores F1 (individuos nacidos y criados en cautividad) no desovan de manera espontánea y cuando lo hacen, los huevos no están fertilizados. La aplicación de tratamientos hormonales puede solucionar algunos de los problemas reproductivos observados como se ha demostrado en otras especies de teleósteos. En el presente trabajo se ha realizado una búsqueda bibliográfica de los tratamientos hormonales que se han investigado para estimular la espermatogénesis y la espermiación en machos y aquellos que estimulan la maduración, ovulación y puesta en las hembras de esta especie. Para ello se han utilizado diversas bases de datos a través de ecuaciones de búsqueda diseñadas con palabras clave relacionadas con el objetivo principal. Los tratamientos que estimulan la espermatogénesis y la producción de esperma en machos, están basados en gonadotropinas recombinantes, hCG e implantes de GnRHa, en éste último combinados con 11-Ketoandrostenediona o pimozide. Los tratamientos que estimulan la ovulación y el desove en las hembras se basan principalmente en la administración de GnRHa. El problema reproductivo de esta especie puede deberse a disfunciones reproductivas que conllevan a la ausencia del comportamiento reproductivo. Como se ha demostrado, los tratamientos hormonales son eficaces en estimular diversos aspectos reproductivos, pero son ineficaces en estimular el comportamiento reproductivo. The Senegalese sole is a valued species in Spanish and European aquaculture, but the development of its industrial production is still limited by important reproductive problems. Currently, sole culture depends on wild breeders maintained in captive conditions, since F1 breeders (individuals born and bred in captivity) do not spawn spontaneously and when they do, the eggs are not fertilized. The application of hormonal treatments may solve some of the reproductive problems observed as has been shown in other teleosteal species. In the present work, a bibliographic review of the hormonal treatments that have been investigated to stimulate spermatogenesis and spermiation in males and those that stimulate maturation, ovulation, and laying in females of this species has been carried out. For this purpose, several databases have been used through search equations designed with keywords related to the main objective. The treatments that stimulate spermatogenesis and sperm production in males are based on recombinant gonadotropins, hCG, and GnRHa implants, in the latter combined with 11-Ketoandrostenedione or pimozide. The treatments that stimulate ovulation and spawning in females are mainly based on the administration of GnRHa. The reproductive problem of this species may be due to reproductive dysfunctions that lead to the absence of reproductive behavior. As demonstrated, hormonal treatments are effective in stimulating various reproductive aspects but are ineffective in stimulating reproductive behavior. Ciencias del Mar

Although climate change is altering the productivity and distribution of marine fisheries,climate-adaptive fisheries management could mitigate many of the negative impacts on human society. We forecast global fisheries biomass, catch, and profits to 2100 under three climate scenarios (RCPs 4.5, 6.0, 8.5) and five levels of management reform to (1) determine the impact of climate change on national fisheries and (2) quantify the national-scale benefits of implementing climate-adaptive fisheries reforms. Management reforms accounting for shifting productivity and shifting distributions would yield higher catch and profits in the future relative to today for 60–65% of countries under the two least severe climate scenarios but for only 35% of countries under the most severe scenario. Furthermore, these management reforms would yield higher cumulative catch and profits than business-asusual management for nearly all countries under the two least severe climate scenarios but would yield lower cumulative catch for 40% of countries under the most severe scenario. Fortunately, perfect fisheries management is not necessary to achieve these benefits: transboundary cooperation with 5-year intervals between adaptive interventions would result in comparable outcomes. However, the ability for realistic management reforms to offset the negative impacts of climate change is bounded by changes in underlying biological productivity. Although realistic reforms could generate higher catch and profits for 23–50% of countries experiencing reductions in productivity, the remaining countries would need to develop,expand, and reform aquaculture and other food production sectors to offset losses in capture fisheries. Still, climate-adaptive management is more profitable than business-as-usual management in all countries and we provide guidance on implementing–and achieving the benefits of–climate-adaptive fisheries reform along a gradient of scientific, management, and enforcement capacities. Japanese Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology. Tenure-Track System Promotion Program GAIN. Xunta de Galicia. Oportunius Program European Research Council. CLOCK. GA. 679812

Climate change is causing shifts in marine species’ distributions, disrupting fishers and fishing communities and threatening food security. These changes affect all fishing activities, from small-scale to industrial fishing, and have implications for livelihoods, economies, and society along the entire seafood supply chain. Understanding fisheries as social-ecological systems (SESs) that include dynamic responses and feedbacks for the targeted stocks, the fishers, and the fishing industry provides an essential standpoint for thinking about fisheries’ adaptation to climate change. In this Perspective, we briefly summarize the ecological and socioeconomic impacts of target species’ distribution shifts. We propose using a resilience perspective where fishery SESs can respond to climate changes bymaintaining, coping, adapting, and/or transforming the system. In this context, we identify what specific actions by individuals, groups, and institutions allow the fishery system to respond in these ways and discuss policy solutions to allow for adaptation and transformation to shifting species distributions. GAIN. Xunta de Galicia

Los nauplios de Artemia son el alimento vivo más utilizado en larvicultura, a pesar de que su contenido en ácidos grasos poliinsaturados de cadena larga es insuficiente para cubrir las necesidades nutricionales de las larvas de peces y crustáceos. Estas deficiencias se han abordado mediante la vehiculación de dichos compuestos y otras sustancias (antibióticos y bioactivos) mediante los nauplios. El objetivo principal de este trabajo ha sido explorar el empleo de nanopartículas de zeína (NPZ) como sistema de encapsulación de antibióticos y bioactivos para su explotación en larvicultura. En el presente estudio se expusieron nauplios de Artemia franciscana de 24h de edad a NPZ con curcumina, β-caroteno y cloranfenicol, frente a dos controles: NPZ vacías, para comprobar el efecto del antibiótico, y nauplios alimentados con microalgas, para verificar el tiempo de entrada y llenado del tracto digestivo, realizádose muestreos a diferentes tiempos (30, 60, 120 min). Previamente los nauplios recién eclosionados se cultivaron a 25ºC, con aireación y fotoperiodo continuo, y alimentados con microalgas. Los resultados del estudio mostraron que las NPZ fueron ingeridas por los nauplios y no afectaron a su talla tras 2h de exposición. Las NPZ con cloranfenicol provocaron un retraso del crecimiento bacteriano, demostrando el efecto del antibiótico, y verificando la efectividad de su encapsulación al mantenerse activo en el interior del tracto digestivo de los nauplios. Estos resultados revelan la efectividad de las NPZ para la encapsulación de antibióticos y sustancias bioactivas y su vehiculación mediante nauplios de Artemia para su aplicación en larvicultura. Nowadays, Artemia nauplii are the live food most used in larviculture, although their content of long-chain polyunsaturated fatty acids is insufficient to cover all the nutritional requirements of larval fish and crustaceans. These deficiencies have been addressed through the vehiculation of said compounds and other substances (antibiotics and bioactives) through the nauplii. The main objective of this work has been to explore the use of zein nanoparticles (NPZ) as an encapsulation system for bioactive and antibiotics to their exploitation in larviculture. In the present study, nauplii of Artemia franciscana of 24h of age were exposed to NPZ with curcumin, β-carotene and chloramphenicol, against two controls: empty NPZ, to prove the effect of the antibiotic, and nauplii fed with microalgae, to verify the time of entry and filling of the digestive tract, taking samples at different times (30, 60, 120 min). Previously, the newly hatched nauplii were cultivated at 25ºC, with aeration and continuous photoperiod and they have been fed with microalgae. The results showed that the NPZ were ingested by the nauplii and they didn’t affect its size after two hours of exposure. The NPZ with chloramphenicol caused a delay of the bacterial growth, proving the effect of the antibiotic and verifying the effectiveness of its encapsulation to remain active inside the digestive tract of the nauplii. These results reveal the effectiveness of the NPZ for the encapsulation of antibiotics and bioactive substances and their vehiculation by Artemia nauplii for its application in larviculture. Ciencias del Mar

Aquatic ecosystems are of global importance for maintaining high levels of biodiversity and ecosystem services, and for the number of livelihoods dependent on them. In Bangladesh, coastal and delta communities rely on these systems for a livelihood, and the sustainability of the productivity is seriously threatened by both climate change and unsustainable management. These multiple drivers of change shape the livelihood dependence and adaptation responses, where a better understanding is needed to achieve sustainable management in these systems, while maintaining and improving dependent livelihoods. This need has been addressed in this study in the region of Satkhira, in the southwest coast of Bangladesh, where livelihoods are highly dependent on aquatic systems for food supply and income. Traditional wild fish harvest in the rivers and aquaculture systems, including ghers, ponds, and crab points have been changing in terms of the uses and intensity of management, and suffering from climate change impacts as well. By means of six focus groups with 50 participants total, and validated by expert consultations, we conduct an analysis to understand the main perceived impacts from climate and human activities; and the adaptation responses from the aquatic system livelihoods. We find that biodiversity has decreased drastically, while farmed species have increased and shrimp gher farming turned more intensive becoming the main source of income. All these changes have important implications for food supply in the region and environmental sustainability. Dramatic responses taken in the communities include exit the fisheries and migration, and more adaptive responses include species diversification, crab fattening and working more on the pond and gher infrastructure. This study evidences the results of the combination of multiple stressors in productive systems and the barriers to adaptation in aquatic ecosystem dependent communities. DECCMA. DEltas, vulnerability & Climate Change; Migration & Adaptation CARIAA. Collaborative Adaptation Research Initiative in Africa and Asia Gipuzkoa Provincial Council. Gipuzkoa Talent Fellowships programme Xunta de Galicia. Consellería de Educación | Ref. 2016-2019 Axencia Galega de Innovación. GAIN Oportunius program European Research Council | Ref. GA. 679812

Trabajo presentado en el XVI Congreso Nacional de Acuicultura, celebrado en Zaragoza (España), del 3 al 5 de octubre de 2017, [EN] This project promotes technology developments for gilthead sea bream industrial sector of Spain, to facilitate and normalize the implementation of genetic selection schemes in this species, by defining new technological traits of commercial interest, with new standardized and extensible technological developments that permit, in an economical manner, normalized measuring methods, to study genetic parameters (growth,morphology, carcass and resistance disease), genotype-environment interaction to extend the Spanish production, and guarantee the production levels to the whole production chain. At the same time, improving the breeders management under industrial conditions, the validation of feeding efficiency during the selection processes and location of biomarkers linked and applied in genomic selection., [ES] Con la presente propuesta se pretende desarrollar metodología transferible al sector industrial de dorada en España que facilite y normalice la implementación de esquemas de selección genética en esta especie, mediante la definición de caracteres de interés comercial con nuevos desarrollos tecnológicos que estandaricen y hagan extensible a todo el sector, de manera económica, la medición de caracteres a escala industrial, el estudio de parámetros genéticos para caracteres de interés comercial (crecimiento, morfología, rendimiento y resistencia a enfermedades) en stocks de reproductores de la industria española, la estimación de la interacción genotipo-ambiente para permitir de manera garante la expansión de los rendimientos productivos de la industria Española, la gestión de reproductores bajo los propios condicionantes de la industria, así como la validación de la eficiencia alimenticia de los procesos de selección y búsqueda de biomarcadores asociados y aplicables en los modelos de selección., Este trabajo ha sido financiado a través de las Ayudas a la investigación de los Planes Nacionales de Acuicultura 2016 por el Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medioambiente (MAPAMA) y el Fondo Europeo Marítimo y de Pesca (FEMP).

176 páginas, Pigment pattern formation is a classic problem in developmental biology and has been the subject of extensive experimental investigation and mathematical modelling. Vertebrate pigment patterns frequently show a clear distinction between a pale ventral area and a darker dorsal area. Thanks to the work of Greg Barsh’s lab, we have known for some time that in mammals this pattern results from spatially regulated expression of Agouti-signaling protein. The molecular basis of pigment pattern has also been widely studied in fish, but to date the emphasis has been exclusively on the mechanisms controlling striped and spotted patterns in zebrafish and its sister species. However, fish also show a pronounced dorsal-ventral pigment pattern. In this PhD dissertation project, we show that the dorsal-ventral patterning in zebrafish is also Agouti-signaling protein-dependent, and that the striping mechanism is largely independently superimposed upon this evolutionarily-conserved dorsal-ventral patterning mechanism. Our observations are, we believe, the first to show a “loss-offunction” mutation of the signaling molecule (Agouti-signaling protein, Asip1) and its receptor (Mc1r) and to demonstrate that disruption of their expression abolishes the dorsal-ventral pigment pattern difference. Combined with the data from mammals, our data strongly suggests that an Agouti-signaling protein-dependent mechanism regulating dorsal-ventral pigment pattern is a conserved feature of vertebrates, so that other patterning mechanisms, whether generating stripes or spots or other patterns, are likely generated by superimposing secondary patterning mechanisms. Our conclusion is particularly interesting because the cellular basis for the patterns in mammals (and birds) and in fish appear very different, with the former depending on a shift in the biochemistry of melanin produced within melanocytes, whereas the latter seems to affect the ratios of black melanocytes and other pigment cell-types, the yellow xanthophores and the silver iridophore., Our data indicates that at the cellular level there is some conservation of the mechanisms, with Asip1 and Mc1r affecting melanin production (total levels, not melanin type), but also likely affecting the ratio of pigment cell types in different body regions. Additionally, our results also provide evidence that the mechanism leading to the dorsal-ventral pigment pattern was likely in place before the origin of teleosts. Finally, the results of this PhD project unquestionably confirmed the pleiotropic nature of the agouti gene. Thus revealing the ability of asip1 gene to simultaneously regulate pigmentation and other physiological processes in fish skin. Lastly, we have to say that this work has been a cross-disciplinary and combined cutting-edge approaches from comparative genomics, cell and developmental biology, reverse genetics, and evolutionary biology. Overall, we feel this PhD project not only provide basic knowledge on vertebrate pigmentation development, but also provide information relevant to the design of new strategies for intensive fish culture., This work was funded by a grant from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (AGL2011-23581). Additionally, it was partially funded by a grant from Xunta de Galicia (program AGI/CISIC (I+D+I) 2014-2016) Laura Cal Delgado was a beneficiary of a grant from Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (FPI: BES-2012-055414). Laura Cal Delgado research stays in Eugene (Oregon, USA, 2014) and Tübingen (Germany, 2016) were funded by research stay grants of the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (EEBB-I-14-08631, EEBB-I-16-11802).

16 pages, 4 figures, 2 tables.-- This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited, A growing concern is arising to recognize that ecosystem services (ES) production often requires the integration of non-natural capital with natural capital in a process known as coproduction. Several studies explore co-production in different terrestrial ecosystems, such as agriculture or water delivery, but less attention has been paid to marine ecosystems. Coastal activities such as aquaculture, shellfish harvesting, and small-scale fishing deliver important benefits for seafood provision, but are also inextricably linked to cultural and recreational ES. The degree to which co-production can determine the provision of ES in marine systems has yet not been explored. This paper addresses this key topic with an exploratory analysis of case studies where marine ES are co-produced. We look at five small-scale fisheries that range from intensive semi-aquaculture in Galicia (Spain), to wild harvesting in Northern Portugal, and discuss to what extent co-production influences ES delivery. We find that a direct relationship exists between co-production level and ES delivery in the case of provisioning ES (e.g., fish harvest), but not necessarily in the delivery of other ES. We also find that management practices and property regimes may be affecting trade-offs between co-production and ES, LO acknowledges the financial support from Xunta de Galicia I2C program through the Postdoctoral Project ED481B 2014/051-0. EO acknowledges funding from EU H2020 ERC Starting Grant project CLOCK (grant 679812) and Xunta de Galicia (Axuda complementaria aos beneficiarios do programa StG do Consello Europeo de Investigación). CP would also like to acknowledge FCT/ MEC national funds and FEDER co-funding, within the PT2020 partnership Agreement and Compete2020, for the financial support to CESAM (Grant No. UID/AMB/50017/ 2013). EC acknowledges the European Investment Funds by FEDER/COMPETE/POCI, under Project POCI-01- 0145-FEDER-006958 and National Funds by FCT, under the project UID/AGR/04033/2013, for the financial support to CITAB. SV, GM, and CP acknowledge the financial support from the ICES Science Fund project ‘Social transformations of marine social-ecological systems

213 páginas, Entre la enorme diversidad de organismos que habitan los ambientes marinos, el plancton microbiano destaca por su profunda influencia en los ciclos biogeoquímicos del océano y por su papel trascendental en la transferencia de materia y energía a través de la red trófica pelágica (Sherr & Sherr 2000). En particular, la estructura de tamaños y composición de la comunidad de plancton microbiano determina la ruta de transferencia de carbono a través del ecosistema. De esta forma, el carbono fijado por los productores primarios puede ser reciclado en las capas superficiales, transferido a niveles tróficos superiores o exportado verticalmente al océano profundo (Legendre & Le Fèvre 1989). A pesar de su importancia, hasta la fecha no existe una caracterización exhaustiva de la comunidad de plancton microbiano en las Rías Baixas, en cuanto estructura de tamaños y modo de nutrición y en función de las condiciones ambientales a escala estacional. Siendo importante esta caracterización en sí misma, lo es todavía más teniendo en cuenta el cultivo intensivo de mejillón existente en la región. El mejillón Mytilus galloprovincialis (Lamarck 1819) se cultiva en Galicia desde hace 70 años. La primera batea se instaló en la Ría de Arosa en el año 1946 y desde entonces, este método de cultivo en suspensión se ha expandido rápidamente por las Rías Gallegas. En la actualidad, hay un total de 3.337 bateas, 478 de ellas en la Ría Vigo, y la producción de mejillón en Galicia se ha estabilizado en torno a las 250.000 toneladas anuales, convirtiéndose en la región más productiva de Europa y una de las más importantes del mundo (Figueiras et al. 2002). De este modo, el sector mejillonero representa un importante motor de desarrollo social y económico para los municipios costeros en los que se desenvuelve esta actividad, generando 9.000 empleos directos y alrededor de 20.000 indirectos (Labarta 2004)., Estudios recientes en las Rías Gallegas han mostrado que el cultivo de mejillón altera significativamente la cadena trófica del ecosistema (Tenore & González 1975, Cabanas et al. 1979, Tenore et al. 1982, Petersen et al. 2008, Maar et al. 2008), a la vez que incrementa las tasas de sedimentación bajo las bateas (Cabanas et al. 1979, Tenore et al. 1982, Alonso-Pérez et al. 2010, Zúñiga et al. 2014). Sin embargo, por el momento se desconoce qué impacto produce el cultivo del mejillón en el conjunto de la comunidad de plancton microbiano. En este contexto, la presente tesis tiene por objeto analizar la influencia del cultivo del mejillón en la estructura de tamaños y composición de la comunidad planctónica microbiana, y los consiguientes efectos sobre la producción primaria, el balance metabólico y la exportación vertical de partículas biogénicas en la Ría de Vigo. La finalidad de esta investigación es aportar nueva información del papel que desempeña el cultivo de mejillón en esta región de afloramiento costero, cara a favorecer la sostenibilidad del ecosistema., A continuación, se formulan los objetivos específicos de esta tesis: 1. Evaluar el efecto de la calidad del contenido orgánico del seston en el comportamiento alimentario de Mytilus galloprovincialis Lmk (Capítulo 2). 2. Analizar el impacto del cultivo del mejillón en la biogeoquímica de la columna de agua en la Ría de Vigo (Capítulo 2). 3. Caracterizar la estructura de tamaños y composición de la comunidad de plancton microbiano en la Ría de Vigo en relación a las condiciones hidrográficas registradas durante 4 periodos estacionales: otoño, invierno, primavera y verano (Capítulo 3). 4. Analizar el impacto del cultivo de mejillón en la estructura y composición de la comunidad de plancton microbiano en la Ría de Vigo en cada periodo estacional (Capítulo 3). 5. Evaluar en qué medida el cultivo de mejillón puede alterar la distribución de tamaños de la producción y modificar el balance metabólico de la Ría de Vigo (Capítulo 4). 6. Evaluar la influencia del cultivo de mejillón en la sedimentación de fitoplancton en la Ría de Vigo (Capítulo 5)., Los trabajos que se recogen en esta memoria fueron financiados por el proyecto RAFTING: ‘Impact of mussel raft culture on the benthic-pelagic coupling in a Galician Ría’ financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación MICINN (CTM2007-61983/MAR, CTM2007-30624-E/MAR).

Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida (A. salmonicida) es un patógeno que provoca pérdidas económicas importantes en la acuicultura. Todos los estudios coinciden al afirmar que las causas de patogenicidad en esta especie dependen de factores de virulencia diversos, y a pesar de ser una especie patógena reconocida desde hace muchos años, aún no se ha logrado entender exactamente su interacción con el hospedador. Los estudios de los mecanismos de quorum sensing (QS) en otros patógenos han hecho plantearse que éstos en A. salmonicida podrían regular la dinámica de expresión de genes de virulencia y otros, marcando la diferencia entre un comportamiento virulento y avirulento de las cepas. En esta tesis doctoral se investigó si el sistema de QS AsaI/R, apenas explorado en A. salmonicida, podría está implicado en la regulación de la expresión de factores de virulencia, el grado de virulencia y la capacidad de producir infección en rodaballo. Asimismo, se estudió cómo interaccionaban los genes asaI y asaR en dicho sistema. En el estudio se aplicaron como herramientas la mutación y la cuantificación de la expresión génica mediante qPCR. Para ello, se emplearon dos cepas de A. salmonicida caracterizadas por presentar: un comportamiento distinto en la virulencia, el mecanismo de QS AsaI/R y los únicos genes que han sido confirmados previamente como esenciales para la virulencia de esta especie, y que son los genes ascC y ascV del sistema de secrecióntipo III. Se emplearon además cepas mutantes para los genes de QS asaI o asaR, y cepas en las que dichas mutaciones fueron complementadas. En todas ellas, se estudió la expresión de los genes de QS y de virulencia, y se analizó si existían diferencias en el grado de virulencia y la capacidad de producir infección en rodaballo. Los resultados obtenidos han aportado información relevante sobre el sistema de QS AsaI/R de A. salmonicida.En ambas cepas, el gen asaI codificó para una AHL sintasa, mientras que el gen asaR fue un regulador positivo, no esencial de dicha actividad. Ninguno de los genes de QS reguló el crecimiento in vitro, ni la expresión de la actividad hemolítica en las cepas estudiadas, pero ambos activaron su capacidad de resistencia a la tetraciclina. El patrón de regulación del gen asaR, además, fue similar en ambas cepas con respecto a la expresión de los genes ascC y ascV, ya que actuó como regulador positivo de los mismos, y la virulencia, pues su regulación estuvo ausente en los ensayos por inoculación intraperitoneal, y en la capacidad de producir infección en rodaballo. Sin embargo, hay indicios de que, en ambas cepas, el gen asaI juega un papel diferente con respecto a: - La expresión de los genes de virulencia ascC y ascV, ya que mientras que en la cepa ACRp 43.1 no reguló su expresión, en la cepa RIM 33.1 actuaría como regulador positivo. - La capacidad de regular la virulencia, mientras que en la cepa ACRp 43.1 no está modulada por este gen, así como tampoco la capacidad de producir infección en rodaballo, en la cepa RIM 33.1 actuaría como regulador positivo. - La actividad proteolítica, ya que mientras que en ambas cepas actuaría como regulador negativo, en la cepa ACRp 43.1 lo haría también como regulador positivo. Estas discrepancias podrían ser la clave para explicar las diferencias en el comportamiento virulento y en la capacidad infectiva de ambas cepas. Además, entre las herramientas empleadas se debe destacar que la cuantificación de la expresión génica mediante qPCR fue una herramienta útil para el estudio de la dinámica de expresión de los genes de QS o virulencia. En su puesta a punto se mostró que el uso combinado de los algoritmos geNorm, NormFinder, y BestKeeper, y el modelo de cuantificación relativa que utiliza los tres genes de referencia más estables, permitieron obtener una cuantificación de la expresión génica más precisa en las cepas de ensayadas. Por otra parte, los programas Real-time PCR Miner o LinReg PCR han mostrado ser una alternativa eficaz a la curva estándar, capaz de estimar la eficiencia de amplificación específica. Todos estos métodos suponen una mejora para la selección de genes de referencia y de modelos de cuantificación para la obtención de datos precisos de expresión génica en bacterias mediante qPCR, con respecto a los métodos ya existentes. Por lo tanto, en estudios futuros, ésta sería la herramienta recomendada para cuantificar la expresión de los genes, en esta especie y en otras bacterias. Universidade de Vigo | Ref. 14VI13 Universidade de Vigo | Ref. 09VIA11 Xunta de Galicia | Ref. 10MMA312017PR

En el presente proyecto, usando como modelo de pez teleósteo la trucha arco iris, pretendemos caracterizar la posible existencia de un mecanismo que informe de cambios en los niveles circulantes de ácidos grasos tanto a nivel central (distintas regiones cerebrales) como periférico (cuerpos de Brockmann, hígado). Evaluaremos la presencia en dichos tejidos de metabolitos (niveles de ácidos grasos, triglicéridos, lípidos totales y malonil-CoA), enzimas (ácido graso sintetasa , 3-hidroxiacil-CoA, ATP citrato liasa, malonil-CoA descarboxilasa) y la expresión de genes relacionadas con la respuesta a cambios en los niveles de ácidos grasos en otros modelos de vertebrados. Una vez demostrada su existencia profundizaremos en sus mecanismos y abordaremos la relación del mismo con el control de la ingesta de alimento en peces. We have shown for the first time in fish, that several metabolic and molecular components of the main lipid sensing system described in mammals are sensitive to the high circulating fatty acid (FA) levels. The increase of long-chain fatty acid (LCFA) or medium-chain fatty acid (MCFA levels) in vivo or in vitro in rainbow trout are sensed in the hypothalamus, Brockmann bodies and liver, through a complex mechanism in which FA metabolism, binding to CD36 and mitochondrial activity are involved. The mechanisms are quite similar to those suggested in mammals except for the capacity of rainbow trout to detect increases not only in LCFA but also in MCFA, which could be related to a higher importance of MCFA in teleosts. Changes in the hypothalamic pathways could be related to the control of food intake since food intake was inhibited when the FA metabolism was perturbed (using FAS or ACC inhibitors) and changes in mRNA levels of specific neuropeptides such as NPY , POMC and CART were also noticed in hypothalamus. This response seems to be exclusive of the hypothalamus, since the other centre controlling food intake (hindbrain) was unaffected by treatments. The results obtained support direct FA sensing of rainbow trout hypothalamus to increased levels of oleate and octanoate through reduced potential of lipogenesis and FA oxidation, and decreased potential of K+ATP. The FA sensing through binding to FAT /CD36 and subsequent expression of transcription factors appears to be also direct but an interaction induced by changes in levels of peripheral hormones cannot be rejected. In contrast, FA sensing in liver and in Brockmann bodies is apparently indirect and be the consequence of previous hypothalamic FA sensing followed by vagal and/or sympathetic outflow or can be influenced by changes in the levels of peripheral hormones. We have obtained evidence, about the existence of a counter-regulatory response to a fall in circulating FA levels. The response is apparently associated with food intake control and the activation of HPI axis and this activation probably not related to the control of food intake through FA sensor systems but to the modulation of lipolysis in peripheral tissues to restore FA levels in plasma. This counter-regulatory response initiated in the hypothalamus, probably through changes in CRF, and this activation would arrive to peripheral tissues such as liver where metabolic changes would occur accordingly. In BB the response to a fall in circulating FA levels induce changes in several parameters compatible with the function of FA sensing systems informing about the decrease in circulating levels to match these changes with the production and release of pancreatic hormones, probably insulin. In general, the effects of insulin in the modulation of FA-sensing in hypothalamus were very scarce, and no general trend could be concluded. However, this is in contrast with the effects observed by insulin treatment on food intake, clearly suggesting a potential effect of FA on the anorectic effects of FA. In contrast, the results obtained in liver and BB clearly support the modulatory action of insulin on the FA sensing capacity of peripheral tissues like liver and BB where the responses to OL or OCT alone observed in parameters related to FA sensing were further potentiated by insulin. The changes observed in the activity of neurons involved in the production of anorexigenic and orexigenic factors ultimately leading to a further decrease in food intake are translated into the liver and BB to further potentiate the effects of FA alone. The increased levels of FA in hypothalamus and liver of rainbow trout fed with a high levels of crude lipid (HF) diet only partially activated FA-sensing systems with no changes in food intake allowing us to suggest that FA-sensing response in fish to increased levels of FA is more dependent on the presence of specific FA such as oleate or octanoate rather than to the global increase in FA. However, we also found evidences for the presence and functioning in hypothalamus of energy sensors like AMPK and proteins involved in cellular signaling like mTOR, Akt and S6. These proteins in hypothalamus and liver are generally activated in fish fed the HF diet , suggesting an enhanced response of the cellular signaling pathways to the increased availability of FA. This response, however, do not exactly coincide with changes observed in mRNA abundance of parameters that are normally related to them suggesting a complex interaction of these systems with FA-sensing and mechanisms related, including the control of food intake. As a general conclusion, the results obtained in the present PhD Thesis provide evidence for a specific role for FA (MCFA and LCFA) as metabolic signals in hypothalamus, Brockmann bodies and liver where the detection of those FA can be associated with the control of food intake and hormone release. Ministerio de Ciencia e Innovación | Ref. BES-2011-043394 Ministerio de Ciencia e Innovación-FEDER | Ref. AGL2010-22247-C03-03/ACU Ministerio de Economía y Competitividad | Ref. AGL2013-46448-C3-1-R Xunta de Galicia | Ref. CN 2012/004

La cherna Polyprion americanus es un componente de las pesquerías multiespecíficas en todo su rango de distribución y recientemente ha sido identificada por su gran potencial de acuicultura. Por ello, en la última década se fundaron varios stocks en piscifactorías gallegas. La combinación de marcadores genéticos con estrategias clásicas de domesticación parece ser un método útil para evitar la deriva genética y los efectos adversos derivados de la consanguínidad. En este estudio hemos aplicado marcadores microsatélites a los cuatro stocks de cherna disponibles en criaderos gallegos, para determinar el grado de divergencia genética, así como a una población salvaje del Atlántico. Demostramos que existe diferenciación genética significativa (5,43% de la varianza genética) debida a la deriva de muestreo y una pronunciada pérdida de diversidad (44% de la diversidad alélica) en el 80% de los stocks con respecto a la riqueza genética de la población salvaje. Con marcadores moleculares también hemos testado el resultado de dos estrategias de apareamiento dentro y entre poblaciones, con el objetivo de determinar la más adecuada para la gestión de este recurso en el espacio y tiempo, usando simulaciones in silico. Los resultados muestran que un escenario de cruzamientos inter-criadero resulta mucho más ventajoso para evitar la endogamia que el apareamiento dentro de cada criadero. La cherna es un pez pelágico de larga vida con una fase adulta demersal que muestra una distribución antitropical a lo largo del Océano Atlántico, el Océano Indico y el Océano Pacífico. Estudios genéticos anteriores han sugerido una diferenciación importante entre el Atlántico Norte y Atlántico Sur usando ADN mitocondrial y marcadores microsatélites. Sin embargo, no ha podido demostrarse hasta el momento si existe o no una mayor estructuración dentro del Atlántico Norte, aparentemente homogéneo. Hemos aplicado marcadores microsatélites neutros y secuencias, nucleares y mitocondriales a un muestreo temporal de chernas del Atlántico Norte para clarificar esta situación. Los datos experimentales muestran un valor de diferenciación global entre muestras de 12.7% debido a la divergencia entre los tres diferentes pools génicos: Atlántico Norte, Atlántico Sur y Oceanía. Sin embargo, las poblaciones atlánticas parecen conectarse sistemáticamente a través de migraciones longitudinales desde Caroline USA hacia aguas del este Atlántico. Este resultado es clave para entender la dinámica de poblaciones que rige a las chernas, así como para el diseño correcto de sus estrategias de explotación. Como indicamos, la cherna tiene alto valor comercial, alta tasa de crecimiento en la fase juvenil, carne de buena calidad y gran potencial en la acuicultura, pero todavía hay muy poca información sobre su tecnología de cultivo. El objetivo de este estudio es describir el comportamiento reproductivo de la cherna en los tres criaderos de la costa de Galicia: el Centro Oceanográfico de Vigo (IEO-Vigo), el Instituto Gallego de Formación en Acuicultura (IGAFA) y el Aquarium Finisterrae, entre 2011 y 2013. Durante ese período se efectuó el seguimiento de parámetros tales como crecimiento, nutrición y reproducción. Se tomaron muestras sanguíneas en el IEO-Vigo para el análisis de la madurez sexual mediante la técnica de Palma (1986), donde se midieron los niveles de varias hormonas, i.e. 17-beta-estradiol (E2), testosterona (T) y la testosterona 11-ceto (11-KT). Aunque la madurez sexual se ha confirmado en algunos individuos, solamente se observó un desove en un tanque de prueba, con y sin inducción sexual. En cuanto a género, peso y crecimiento, estos evolucionaron significativamente (p < 0.05) en los stocks del IGAFA y el IEO. Se observaron diferencias significativas en la ganancia de peso entre los sexos en los tanques del Aquarium Finisterrae y el IEO.

151 páginas, This PhD Thesis was framed within ‘Proyecto Hippocampus’ at the Institute of Marine Research (IIM – CSIC) and financed by the Spanish Government (Plan Nacional, Project CGL2009-08386) and the Regional Government of Galicia (Xunta de Galicia, Project 09MDS022402PR). I was supported by PhD JAE-Pre grants (‘Junta para la Ampliación de Estudios’ Program) from the Spanish National Research Council (CSIC), co-financed by the European Social Fund

186 páginas, El principal objetivo de esta tesis de doctorado es explorar las posibilidades que nos brindan las herramientas modernas para el estudio de la expresión genética, incluyendo la secuenciación de nueva generación, y así incrementar la base de conocimiento del mecanismo de respuesta inmunitaria de los moluscos bivalvos a nivel molecular. Los objetivos concretos son los siguientes: - Estudiar las diferencias en la respuesta inmunitaria de dos especies de almeja que viven en el mismo hábitat (R. decussatus y R. philippinarum) después de una infección bacteriana con V. alginolyticus. - Descubrir nuevos genes relacionados con el sistema inmunitario usando la pirosecuenciación, para incrementar el número de secuencias nucleotídicas en las bases de datos públicas. - Diseñar un nuevo microarray para R. philippinarum que incluya secuencias de hemocitos relacionadas con el sistema inmunitario y validarlo mediante un experimento de infección con V. alginolyticus. - Entender los primeros pasos para la adquisición de inmunocompetencia en M. galloprovincialis, para ello se describirán las funciones inmunológicas y la expresión genética en distintas fases larvarias. - Usar la tecnología del RNA‐Seq para incrementar la información sobre los transcriptomas de M. galloprovincialis en las bases de datos y estudiar las diferencias de expresión genética entre hemocitos, músculo, manto y branquias., With the support of the Spanish Ministerio de Ciencia e Innovación through a FPI research Grant (BES‐2009‐029765) associated to the project (AGL2008‐05111). This work has also partially been funded by the projects: REPROSEED (FP7 245119), BIVALIFE (FP7‐KBBE‐2010‐ 4/266157) and Genome project of the galician mussel Mytilus galloprovincialis(16 10 PXIB 402 096 PR).

El objetivo de esta tesis doctoral es desarrollar protocolos de criopreservación para estados tempranos de desarrollo para varias especies de invertebrados marinos: erizo de mar Paracentrotus lividus, ostra Crassostrea gigas y dos especies de mejillón, Mytilus galoprovinciallis y Perna canaliculus. Este trabajo de divide en cinco capítulos, una introducción general, tres capítulos de experimentación como compilaciones de siete artículos, cada uno de ellos con sus introducciones, material y métodos, resultados y conclusiones. Al final de cada capítulo se resumen las conclusiones específicas del capítulo. El capítulo final es una discusión general de los resultados de la tesis

La acuicultura es una importante actividad económica dentro del sector de alimentación. Se encuentra en constante crecimiento, tanto en lo que respecta a la cantidad de biomasa producida por especie, como de especies nuevas a cultivar. Este aumento en la producción acuícola, hace necesaria una correcta prevención que evite la exposición de los peces a potenciales patógenos y un mejor conocimiento de sus sistemas de defensa. A nivel europeo el rodaballo, Scophthalmus maximus, es una de las 10 especies ícticas más cultivadas, y en la comunidad gallega presenta un notable crecimiento en su producción acuícola. El rodaballo es una especie relativamente nueva dentro de la acuicultura, en comparación con otras especies como la trucha o la carpa. Es por ello que sólo en los últimos años está surgiendo la necesidad de conocer en mayor profundidad la función de sus sistemas, especialmente la del sistema inmunológico (tipos celulares, mecanismos de respuesta), y otros como el nervioso vinculado a la recepción sensorial que gobierna muchos de los comportamientos de la especie. Los objetivos generales que se proponen en esta tesis son los siguientes: 1) Desarrollo de herramientas destinadas a ampliar el conocimiento del sistema inmune del rodaballo, con la generación de anticuerpos monoclonales que permitan identificar células inmunitarias en timo y bazo. Empleando para esto la generación de anticuerpos monoclonales (AcMos) murinos, capaces de reconocer diferentes poblaciones de células mononucleares purificadas del timo y bazo del rodaballo, así como también la caracterización y validación de los diferentes AcMos obtenidos mediante diversas técnicas inmunológicas (ELISA, inmunohistoquímica sobre tejidos parafinados, Citometría de flujo y Western blot). 2) Uso de librería de fagos para la obtención de anticuerpos recombinantes dirigidos frente a células de sangre periférica de rodaballo, utilizando la producción de anticuerpos recombinantes mediante la técnica de Phage Display, capaces de reconocer a poblaciones de células mononucleares purificadas de la sangre periférica del rodaballo y la posterior caracterización de los fragmentos scFv portados por los diversos fagos obtenidos mediante Cell-based ELISA (CB-ELISA), Citometría de Flujo y Western blot. 3.) Estudio del desarrollo del sistema olfatorio, describiendo la organogénesis del órgano olfatorio periférico y del bulbo olfatorio mediante técnicas histológicas convencionales e inmunohistoquímica. Los componentes del sistema se identificaron por su inmunoreactividad a la calretinina y su capacidad proliferativa fue puesta de manifiesto mediante la detección de PCNA en inmunohistoquímica. El desarrollo de los objetivos anteriores, proporcionó la generación de un total de 307 hibridomas secretores de AcMos, de los cuales RoD4, RoA3, RoA4, 3.5 y 88.18 son reactivos frente a células tímicas y en especial el AcMo RoD4, reconoce específicamente un antígeno (25-30 kDa) de membrana de una población minoritaria de timocitos de rodaballo, permitiendo su identificación tanto por inmunohistoquímica, inmunofluorescencia y Western blot. Otro grupo de AcMos (96.4, 75.10, 93.5 y 93.16) reconocen específicamente subpoblaciones de eritrocitos de rodaballo por inmunohistoquímica y/o citometría. Se estandarizó el uso de la tecnología de anticuerpos recombinantes mediante Phage Display para reconocer células de rodaballo, generándose fagos (P1D9, P2A5 y P2B2) capaces de reconocer subpoblaciones eritrocitarias y emplearse mediante técnicas como CB-ELISA y citometría. En el desarrollo del sistema olfatorio del rodaballo se encontró que la diferenciación morfológica del órgano olfatorio periférico es anterior a la emergencia del bulbo olfatorio. El crecimiento inicial de la placoda es parcialmente independiente de la proliferación de sus células. La diferenciación de las células olfativas en el rodaballo, sigue una secuencia temporal precisa, en las que las células ciliadas y con microvellosidades aparecen antes. Las células sensoriales del epitelio contienen calretinina. La morfogénesis del bulbo olfatorio es lenta antes de la etapa juvenil y los campos terminales presentan características inmaduras. En conjunto, la histogénesis del sistema olfatorio puede asociarse con la adquisición de comportamientos etológicos de la especie asociados con la alimentación, defensa y reproducción. Xunta de Galicia

O fenómeno do auto-raleo é unha das poucas proposicións cuantitativas que sobreviven na ecoloxía (Torres et al. 2001). Este feito non se debe tanto á exactitude da descrición do fenómeno como á capacidade para atraer a atención dos ecólogos cara a relación entre talla e número de individuos (Zeide, 1991). O mecanismo de auto-raleo ten sido observado en poboacións de elevada densidade de plantas e animais, como resultado da competencia intra-específica, e xoga un papel importante determinando a dinámica poboacional e a estrutura da comunidade (Westoby 1984, Puntieri 1993, Fréchette & Lefaivre 1995, Marquet et al. 1995, Petraitis 1995, Fréchette et al. 1996, Guiñez & Castilla 1999, 2001, Guiñez et al. 2005). O incremento de tamaño dos individuos dunha poboación acostuma vir acompañado dun incremento nos requirimentos de espazo e alimento. As limitacións de espazo e alimento provocan a aparición de procesos de competencia intra-específica a medida que os individuos medran ocasionando descensos na taxa de crecemento e incrementos na taxa de mortalidade (Héral et al., 1986). O fenómeno de auto-raleo describe a correlación negativa entre o tamaño corporal e a densidade da poboación cando o crecemento dos individuos provoca mortalidade por competencia intra-específica (Westoby, 1984, Weller 1987). O auto-raleo estúdase mediante o seguimento do crecemento de grupos da mesma idade e diferente densidade a través de mostraxes secuenciais no tempo, que son representadas en diagramas biomasa vs. densidade (B-N) ou na súa forma equivalente, masa media dos individuos vs. densidade (m-N). Neste tipo de diagramas podemos observar distintos patróns de resposta o longo do tempo, que leva consigo o incremento de tamaño dos organismos (Fréchette et al., 1996; Alunno-Bruscia et al., 2000). Nun primeiro momento o ecosistema é capaz de soportar un maior número de individuos de menor tamaño e pódese observar un incremento lineal da biomasa ca densidade, o que indica ausencia de competencia e mortalidade inda a elevadas densidades. O incrementarse o tamaño dos individuos, aparece un novo comportamento nos grupos de maior densidade, onde se ralentiza o crecemento indicando a aparición de fenómenos de competencia intra-específica. Por último, os procesos de competencia observados nas poboacións de maior densidade dan lugar á aparición de mortalidade, delimitando a biomasa máxima soportada polo ecosistema a unha densidade determinada, o que denominamos auto-raleo. Estudos anteriores sobre as relacións de denso-dependencia no crecemento e supervivencia en invertebrados sésiles suspensívoros, establecen como factor limitante ó espazo. Nembargante, estudos posteriores evolucionan cara un concepto de interdependencia entre espazo e alimento en organismos bentónicos suspensívoros. Aínda que é un feito que os organismos sésiles non poden separar no espazo nin no tempo os seus requirimentos alimenticios e a súa necesidade para ocupar un sustrato, isto non é razón suficiente para equiparar espazo e alimento (Fréchette & Lefaivre 1990). De feito, a natureza do factor limitante espazo ou alimento poderían levar consigo diferentes consecuencias para (1) a ecoloxía dos organismos (dinámica poboacional) (Schoener 1973, Beddington 1975, Jensen 1987) (2) a relación entre densidade e masa corporal, como revelan as relacións de auto-raleo (Norberg 1988, Fréchette & Lefaivre 1990) (3) xestión do cultivo (Fréchette & Lefaivre 1990), ou (4) estrutura da comunidade (McIsaac & Gilbert 1991). Este concepto levado o cultivo comercial de mexillón en batea permite optimizar as densidades de plantado que maximizan a produción. Existen diferentes formas de maximizar a produción. A través da representación das densidades de plantado fronte a produción total de biomasa na colleita (Total Physical Product, TPP), pódese aproximar unha función de produción (Cobb-Douglas), a partires da cal, ademais da produción total de biomasa, pódese deducir a biomasa media producida por individuo (Average Physical Product; APP) e a produción marxinal de biomasa (Marginal Physical Product; MPP). Este último concepto inclúe o prezo da unidade de plantado introducida e o prezo da unidade de mexillón de colleita obtido, deste xeito podemos calcular dende un punto de vista económico o que supón o incremento de cada unidade de plantado no cultivo. O axuste dos datos de produción total a un modelo Cobb-Douglas pode realizarse incluíndo como único input o capital, que pode ser expresado de xeitos distintos, como densidade ou custe de plantado ou incluíndo o factor traballo, expresado como horas de traballo ou número de traballadores necesarios para o plantado das distintas densidades. O máximo de produción dende o punto de vista da biomasa total producida (TPP) suporía obter o máximo de quilos independentemente da densidade de plantado, mentres que dende o punto de vista da biomasa media producida polos individuos (APP), o máximo encontraríase a baixas densidades onde a taxa de crecemento dos individuos é maior. Por outra banda, maximizar a produción marxinal da biomasa (MPP) suporía buscar o punto no que o incremento no gasto que supón unha unidade máis de plantado non repercute no incremento das ganancias na colleita. En base a todo o exposto, os obxectivos do presente traballo son: Analizar os patróns de competencia intra-específica mediante o estudo do efecto da densidade de plantado sobre o crecemento e as relacións alométricas de Mytilus galloprovincialis en cultivo suspendido. Establecer as relacións de auto-raleo que delimitan a biomasa soportada polo ecosistema, establecendo as principais limitacións (espazo ou alimento) que determinan o tamaño da poboación. Para a realización deste obxectivo é necesario tomar en consideración a natureza gregaria do mexillón e a súa disposición en matrices complexas, a través do estudo da superficie efectiva ocupada. Trasladar estes conceptos sobre a dinámica poboacional de Mytilus galloprovincialis o seu cultivo industrial en batea para optimizar a rentabilidade da produción dende distintos puntos de vista. El fenómeno del auto-raleo es una de las pocas proposiciones cuantitativas que “sobreviven” en ecología (Torres et al. 2001). Este hecho no se debe tanto a la exactitud de la descripción del fenómeno de auto-raleo como a la capacidad para atraer la atención de los ecólogos hacia la relación entre talla y número de individuos (Zeide, 1991). El mecanismo de auto-raleo ha sido observado en poblaciones de elevada densidad de plantas y animales como resultado de la competencia intraespecífica, y juega un papel importante determinando la dinámica poblacional y la estructura de la comunidad (Westoby 1984, Puntieri 1993, Fréchette & Lefaivre 1995, Marquet et al. 1995, Petraitis 1995, Fréchette et al. 1996, Guiñez & Castilla 1999, 2001, Guiñez et al. 2005). El aumento de tamaño de los individuos de una población suele venir acompañado de un incremento en los requerimientos de espacio y alimento. Las limitaciones en espacio y alimento provocan la aparición de procesos de competencia intraespecífica a medida que los individuos crecen ocasionando descensos de la tasa de crecimiento e incrementos de la tasa de mortalidad (Héral et al., 1986). El fenómeno de auto-raleo describe la correlación negativa entre tamaño corporal y densidad de la población cuando el crecimiento de los individuos provoca mortalidad por competencia intraespecífica (Westoby, 1984, Weller 1987). El auto-raleo se estudia mediante el seguimiento del crecimiento de grupos de la misma edad y diferente densidad a través de muestreos secuenciales en el tiempo, que se representan en diagramas biomasa vs densidad (B-N), o en su forma equivalente, masa media de los individuos vs densidad (m-N). En este tipo de diagramas podemos observar distintos patrones de respuesta a lo largo del tiempo y el incremento en tamaño de los organismos (Fréchette et al., 1996; Alunno-Bruscia et al., 2000). En un primer momento el ecosistema es capaz de soportar un mayor número de individuos de menor tamaño y se puede observar un incremento lineal de la biomasa con la densidad, lo que indica ausencia de competencia y mortalidad incluso a elevadas densidades. Al incrementarse el tamaño de los individuos, aparece un nuevo comportamiento en los grupos de mayor densidad, donde se ralentiza el crecimiento indicando la aparición de fenómenos de competencia intraespecífica. Por último, los procesos de competencia observada en las poblaciones de mayor densidad dan lugar a la aparición de mortalidad, delimitando la biomasa máxima soportada por el ecosistema a una densidad determinada, lo que denominamos auto-raleo. Estudios anteriores sobre las relaciones de crecimiento denso-dependiente y supervivencia en invertebrados sésiles suspensívoros establecen el espacio como factor limitante. Sin embargo, en estudios posteriores se ha evolucionado hacia un concepto de interdependencia de competencia entre espacio y alimento en organismos bentónicos suspensívoros. Aunque es un hecho que los organismos sésiles no pueden separar de forma espacial ni temporal sus requerimientos alimenticios y su necesidad para ocupar un sustrato, esto no es razón suficiente para equiparar espacio y alimento (Fréchette & Lefaivre 1990). De hecho, la naturaleza del factor limitante, espacio o alimento, podría conllevar diferentes consecuencias para (1) la ecología de los organismos (dinámica poblacional) (Schoener 1973, Beddington 1975, Jensen 1987) (2) la relación entre densidad y masa corporal, como se revela en las relaciones de auto-raleo (Norberg 1988, Fréchette & Lefaivre 1990), (3) la gestión del cultivo (Fréchette & Lefaivre 1990), o (4) la estructura de la comunidad (McIsaac & Gilbert 1991). Este concepto llevado al cultivo comercial de mejillón en batea permite optimizar las densidades de plantado que maximizan la producción. Existen diferentes formas de maximizar la producción. A través de la representación de las densidades de plantado de mejillón de desdoble frente a la producción total de biomasa en la cosecha (Total Physical Product, TPP), podemos aproximar una función de producción (Cobb-Douglas), a partir de la cual además de la producción total de biomasa, puede deducirse la biomasa media producida por individuo (Average Physical Product; APP) y la producción marginal de biomasa (Marginal Physical Product; MPP). Este último concepto incluye el precio de la unidad de mejillón de desdoble introducida y el precio de la unidad de mejillón de cosecha obtenido, de este modo podemos calcular desde el punto de vista económico lo que supone el incremento de cada unidad de plantado en el cultivo. El ajuste de los datos de producción total a un modelo Cobb-Douglas puede realizarse incluyendo como único input el capital, que puede ser expresado de distintas maneras, como densidad o coste de plantado de estas. O incluyendo además el factor trabajo, expresado como horas de trabajo o número de trabajadores necesarios para el plantado de las distintas densidades. El máximo de producción desde el punto de vista de la biomasa total producida (TPP), supondría obtener el máximo de kilos independientemente de la densidad de plantado, mientras que desde el punto de vista de la biomasa media producida por individuo (APP), el máximo se encontraría a bajas densidades donde la tasa de crecimiento de los individuos es mayor. Por otra parte maximizar la producción marginal de biomasa (MPP) supondría buscar el punto en el que un incremento en el gasto que supone una unidad más de plantado no repercute en un incremento en las ganancias en la cosecha. Los objetivos del presente estudio son: Analizar los patrones de competencia intraespecífica a través del estudio del crecimiento y relaciones alométricas de Mytilus galloprovincialis en cultivo suspendido a distintas densidades. Establecer las relaciones de auto-raleo que delimitan la biomasa soportada en el ecosistema, estableciendo las principales limitaciones (espacio o alimento) que determinan el tamaño de la población. Para dicho objetivo es necesario tomar en consideración la naturaleza gregaria del mejillón y su disposición en matrices complejas, a través del estudio de la superficie efectiva ocupada. Trasladar estos conceptos sobre dinámica poblacional de Mytilus galloprovincialis a su cultivo industrial en batea para optimizar la rentabilidad de la producción desde distintos puntos de vista. PROINSA-CSIC | Ref. 20061089 PROINSA-CSIC | Ref. 0704101100001 Xunta de Galicia | Ref. PGIDIT06RMA018E Xunta de Galicia | Ref. PGIDIT09MMA038E

[ESP] Los métodos de detección de toxinas marinas basados en el estudio del efecto tóxico en cultivos celulares aportan información relevante respecto a la actividad tóxica de las toxinas y eventualmente contribuyen a describir su mecanismo de acción. Al igual que todas las metodologías de detección de toxinas, los ensayos de citotoxicidad necesitan de validaciones para convertirse en métodos de uso convencional. En éste trabajo abordamos la respuesta de células Neuro-2a (ATCC, CCL131) frente a diferentes estándares de toxinas marinas utilizando un método dependiente de ouabaina y veratridina (O/V). Este modelo celular, rico en canales de sodio, es un modelo habitualmente empleado para estudios de toxinas que actúan sobre estos canales. Con el fin de estudiar su aplicabilidad a otras toxinas, hemos realizado un estudio multi-toxínico. En las condiciones utilizadas en presencia de O/V se obtuvieron EC50s de 8,6 nM para la saxitoxina (bloqueadora de canales de sodio), 8,2 nM para la brevetoxina-3 y 36,9 nM para la brevetoxina-2 (activadoras de canales de sodio). Entre las toxinas que no actúan sobre canales de sodio, se produjo mortalidad en las células Neuro-2a sin tratamiento previo con O/V de forma dosis- dependiente, obteniéndose las siguientes EC50s: palitoxina 0,1nM, pectenotoxina-2 28,3 nM, ácido okadaico 21,9 nM y dinophysistoxina-1 20,6 nM. El ácido domoico no produjo mortalidad en las células Neuro-2a con o sin O/V. El modelo Neuro-2a se configura como una estrategia potente para el estudio de un amplio espectro de toxinas marinas. Al equipo de R.W. Dickey en el Gulf Coast Seafood Laboratory del FDA (Alabama, U.S.A).

Este trabajo recoge los actuales avances sobre el desarrollo de sondas moleculares para la hibridación fluorescente in situ (FISH) y PCR en tiempo real como métodos de detección de Pseudo-nitzschia delicatissima. Este trabajo ha sido financiado por el projecto RTA-2005-00109-00- 00, INIA. El trabajo de E. Garces está financiado por el contrato Ramon y Cajal del Ministerio de Educación y Ciencia. Sonia Quijano está financiada por una Beca PROMEP, México.

Coral reef social-ecological systems worldwide face major impacts from climate change, and spatial variation in vulnerability is driven by differential exposure to climatic threats, ecological and socio-economic sensitivity to those threats, ecological recovery potential, and socio-economic adaptive capacity. We assess variation in social-ecological vulnerability to climate change-induced coral bleaching, specifically for reef-based fisheries and tourism, of islands throughout the insular Caribbean, thus providing the first region-wide quantitative analysis of island-scale social-ecological vulnerability to coral bleaching. We show that different components of vulnerability have distinct spatial patterns and that variability in overall vulnerability is driven more by socio-economic than ecological components. Importantly, we find that sovereign islands are less vulnerable on average than overseas territories and that the presence of fisheries management regulations is a significant predictor of adaptive capacity and socio-economic sensitivity, with important implications for island-level governance and policies to reduce climate vulnerability.