The precautionary approach and the management of the European eel (Anguilla anguilla) – critical remarks

Recruitment and commercial catches of European eel have been in decline since the late 1970s. So far, the reasons are not well understood. A range of potential natural and anthropogenic reasons have been discussed, but the relative importance of the factors is unknown. As a consequence of the decline in recruitment an urgent need for protective management measures was concluded. The main approach is to restrict the fishery on eel, in particular with reference to the precautionary approach. However, in view of the lack of knowledge on the factors responsible for the recruitment decline and by considering that many yellow and silver eel stocks in freshwaters depend on restocking by the fishery, such simplified conclusions are critically discussed. A concept for the sustainable management of eel has to include 1) research on the factors determining the population dynamics, in particular during the oceanic stages, 2) a stronger consideration of socio-economic aspects, and 3) intensified research on artificial reproduction and rearing of eel.

Recovery of the stocks of the European eel (Anguilla anguilla) by spawner enhancement

The production of healthy high quality female European eel in recycle systems is proposed as a means to secure sufficient numbers of silver eel for spawning migration in order to meet the requirements of the European Commission’s proposal for a Regulation for the recovery of the stock of the European eel. Main advantages besides checks for parasites and viral diseases and avoidance of elevated levels of specific pollutants are the easily controllable numbers of spawners to be released and a reduction of labour and costs that will occur when acting along the lines of the Commission’s proposal.

Molecular cloning and characterization analysis of immunoglobulin M heavy chain gene in European eel (Anguilla anguilla)

In this study, the immunoglobulin M heavy chain gene of European eel (Anguilla anguilla) was cloned and analyzed. The full-length cDNA of the IgM heavy chain gene (GenBank accession no. EF062515) has 2089 nucleotides encoding a putative protein of 581 amino acids. The IgM heavy chain was composed of leader peptide (L), variable domain (VH), CH1, CH2. Hinge, CH3, CH4, and C-terminus and two novel continuous putative N-glycosylation sites were found close to the second cysteine of CH3 in A. anguilla-H1 and A. anguilla-H2. The deduced amino acid sequence of the European eel IgM heavy chain constant region shared similarities to that of the Ladyfish (Elops saurus). Atlantic salmon (Salmo salar), rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), Grass carp (Ctenopharingodon idella), Common carp (Cyprinus carpio), Channel catfish (Ictalurus punctatus), and the orange-spotted grouper (Epinephelus coioides) with the identity of 46.1%, 39.7%, 38.9%, 32.4%, 32.3%, 31.7%, and 30.7%, respectively. The highest level of IgM gene expression was observed in the kidney, followed by the spleen, gills, liver, muscle and heart in the apparently healthy European eels. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Potential biomarkers on gametogenesis process and in sperm quality of european EEL (Anguilla anguilla)

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

The effects of acute hypoxia and hypercapnia on oxygen consumption of the freshwater European eel

When exposed to hypoxia, eels Anguilla anguilla were able to regulate and maintain VO2 down to a water oxygen tension (PWO2) of about 25 mmHg, a value far below those reported in other studies. When exposed to hypercapnia, eels showed a depression in VO2 as water carbon dioxide tension (PWCO2) increased. Faced with combined hypoxia-hypercapnia, eels showed an increase in their sensitivity to hypoxia, and the critical oxygen tension increased to 40-45 mmHg. The possible mechanisms underlying these responses were discussed, and the implications of such findings for extensive culture of eels were highlighted.

Evaluation of Silver European EEL (anguilla anguilla) for the implementation of an Effective EEL Management plan in Mediterranean Coastal Lagoons

This thesis presents SEELF (Sustainable EEL fishery) Index, a methodology for evaluation of European eel (Anguilla anguilla) for the implementation of an effective Eel Management Plan, as defined by EU Regulation No.1100/2007. SEELF uses internal and external indices, age and blood parameters, and selects suitable specimen for restocking; it is also a reliable tool for eel stock management. In fact, SEELF Index, was developed in two versions: SEELF A, to be used in field operations (catch&release, eel status monitoring) and SEELF B to be used for quality control (food production) and research (eel status monitoring). Health status was evaluated also by biomarker analysis (ChE), and data were compared with age of eel. Age determination was performed with otolith reading and fish scale reading and a calibration between the two methods was possible. The study area was the Comacchio lagoon, a brackish coastal lagoon in Italy, well known as an example of suitable environment for eel fishery, where the capability to use the local natural resources has long been a key factor for a successful fishery management. Comacchio lagoon is proposed as an area where an effective EMP can be performed, in agreement with the main features (management of basins, reduction of mortality due to predators,etc.) highlighted for designation of European Restocking Area (ERA). The ERA is a new concept, proposed as a pillar of a new strategy on eel management and conservation. Furthermore, the features of ERAs can be useful in the framework of European Scale Eel Management Plan (ESEMP), proposed as a European scale implementation of EMP, providing a more effectiveness of conservation measures for eel management.

Characterization of a novel picornavirus isolate from a diseased European eel (Anguilla anguilla)

A novel picornavirus was isolated from specimens of a diseased European eel (Anguilla anguilla). This virus induced a cytopathic effect in eel embryonic kidney cells and high mortality in a controlled transmission study using elvers. Eel picornavirus has a genome of 7,496 nucleotides that encodes a polyprotein of 2,259 amino acids. It has a typical picornavirus genome layout, but its low similarity to known viral proteins suggests a novel species in the family Picornaviridae.

Rapid identification of European (Anguilla anguilla) and North American eel (Anguilla rostrata) by polymerase chain reaction.

A rapid and cost effective DNA test is described to identify European eel (Anguilla anguilla) and North American eel (Anguilla rostrata). By means of polymerase chain reaction (PCR) technique parts of the mitochondrial cytochrome b gene are amplified with species specific primers which are designed to produce PCR fragments of different characteristic sizes for European and American eel. The size differences can easily be made visible by agarose gel electrophoresis

Differential expression of thyroid-stimulating hormone beta subunit in gonads during sex reversal of orange-spotted and red-spotted groupers

We have cloned and characterized the full-length cDNA encoding thyroid-stimulating hormone beta-subunit (TSHbeta) from orange-spotted grouper Epinephelus coioides. It contains 913 nucleotides with an open reading frame encoding 146 amino acids with a 20 amino acid signal peptide. The grouper mature TSHbeta has 75, 70, 61, 59, 41, 42 and 40% identities to that of rainbow trout, Atlantic salmon, zebrafish, European eel, chicken. mouse and human, respectively. RT-PCR analysis indicated that the TSHbeta mRNA was expressed abundantly not only in pituitary but also in gonads. A more interesting finding is to reveal the differential TSHbeta expressions between the ovaries and the transitional gonads or testes in natural individuals of orange-spotted grouper and red-spotted grouper Epinephelus akaara, and in artificial sex reversal individuals of red-spotted grouper induced by MT feeding. In situ hybridization localization provided direct evidence that the TSHbeta was transcribed in the germ cells. In the growing oocytes, the TSHbeta transcripts were concentrated on the ooplasm periphery. In testicular tissues, the intensively expressed TSHbeta cells were found to be spermatogonia and spermatocytes in the spermatogenic cysts. This is the first report of a TSHbeta expressed in the gonads of any vertebrates in addition to the expected expression in the pituitary, and it expresses more transcripts in the gonads during sex reversal or testis than in the ovaries both in E. coioides and E. akaara. Importantly, the TSHbeta identification in germ cells allows us to further investigate the functional roles and the molecular mechanisms in gametogenesis of groupers, especially in sex reversal and in spermatogenesis. (C) 2004 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Genotoxic risk of herbicides to Anguilla anguilla L.

No contexto dos contaminantes aquáticos, os herbicidas são considerados como um dos grupos mais perigosos. Uma vez aplicados, estes são facilmente transportados para cursos de água, quer devido a uma pulverização pouco cuidada ou devido a fenómenos de escorrência superficial e/ou subterrânea. A presença destes agroquímicos no ambiente tem vindo a ser associada a efeitos nefastos em organismos não-alvo, como é o caso dos peixes. Contudo, existe ainda uma grande lacuna no que diz respeito à informação científica relacionada com o seu impacto genotóxico. Deste modo, a presente tese foi delineada com o intuito de avaliar o risco genotóxico em peixes de duas formulações de herbicidas: o Roundup®, que tem como princípio activo o glifosato, e o Garlon®, que apresenta o triclopir na base da sua constituição, produtos estes largamente utilizados na limpeza de campos agrícolas, assim como em florestas. Foi ainda planeado desenvolver uma base de conhecimento no que diz respeito aos mecanismos de dano do ADN. Como último objectivo, pretendeu-se contribuir para a mitigação dos efeitos dos agroquímicos no biota aquático, nomeadamente em peixes, fornecendo dados científicos no sentido de melhorar as práticas agrícolas e florestais. Este estudo foi realizado adoptando a enguia europeia (Anguilla anguilla L.) como organismo-teste, e submetendo-a a exposições de curta duração (1 e 3 dias) dos produtos comerciais mencionados, em concentrações consideradas ambientalmente realistas. Para a avaliação da genotoxicidade foram aplicadas duas metodologias: o ensaio do cometa e o teste das anomalias nucleares eritrocíticas (ANE). Enquanto o ensaio do cometa detecta quebras na cadeia do ADN, um dano passível de ser reparado, o aparecimento das ANE revela lesões cromossomais, sinalizando um tipo de dano de difícil reparação. O ensaio do cometa foi ainda melhorado com uma nova etapa que incluiu a incubação com enzimas de reparação (FPG e EndoIII), permitindo perceber a ocorrência de dano oxidativo no ADN. No que diz respeito ao Roundup®, o envolvimento do sistema antioxidante como indicador de um estado próoxidante foi também alvo de estudo. Uma vez que as referidas formulações se apresentam sob a forma de misturas, o potencial genotóxico dos seus princípios activos foi também avaliado individualmente. No caso particular do Roundup®, também foram estudados o seu surfactante (amina polietoxilada; POEA) e o principal metabolito ambiental (ácido aminometilfosfórico; AMPA). Os resultados obtidos mostraram a capacidade do Roundup® em induzir tanto dano no ADN (em células de sangue, guelras e fígado) como dano cromossómico (em células de sangue). A investigação sobre o possível envolvimento do stresse oxidativo demonstrou que o tipo de dano no ADN varia com as concentrações testadas e com a duração da exposição. Deste modo, com o aumento do tempo de exposição, os processos relacionados com o envolvimento de espécies reactivas de oxigénio (ERO) ganharam preponderância como mecanismo de dano no ADN, facto que é corroborado pela activação do sistema antioxidante observado nas guelras, assim como pelo aumento dos sítios sensíveis a FPG em hepatócitos. O glifosato e o POEA foram também considerados genotóxicos. O POEA mostrou induzir uma maior extensão de dano no ADN, tanto comparado com o glifosato como com a mistura comercial. Apesar de ambos os componentes contribuirem para a genotoxicidade da formulação, a soma dos seus efeitos individuais nunca foi observada, apontando para um antagonismo entre eles e indicando que o POEA não aumenta o risco associado ao princípio activo. Deste modo, realça-se a necessidade de regulamentar limiares de segurança para todos os componentes da formulação, recomendando, em particular, a revisão da classificação do risco do POEA (actualmente classificado com “inerte”). Uma vez confirmada a capacidade do principal metabolito do glifosato – AMPA – em exercer dano no ADN assim como dano cromossómico, os produtos da degradação ambiental dos princípios activos assumem-se como um problema silencioso, realçando assim a importância de incluir o AMPA na avaliação do risco relacionado com herbicidas com base no glifosato. A formulação Garlon® e o seu princípio activo triclopir mostraram um claro potencial genotóxico. Adicionalmente, o Garlon® mostrou possuir um potencial genotóxico mais elevado do que o seu princípio activo. No entanto, a capacidade de infligir dano oxidativo no ADN não foi demonstrada para nenhum dos agentes. No que concerne à avaliação da progressão do dano após a remoção da fonte de contaminação, nem os peixes expostos a Roundup® nem os expostos a Garlon® conseguiram restaurar completamente a integridade do seu ADN ao fim de 14 dias. No que concerne ao Roundup®, o uso de enzimas de reparação de lesões específicas do ADN associado ao teste do cometa permitiu detectar um aparecimento tardio de dano oxidativo, indicando deste modo um decaimento progressivo da protecção antioxidante e ainda uma incapacidade de reparar este tipo de dano. O período de pós-exposição correspondente ao Garlon® revelou uma tendência de diminuição dos níveis de dano, apesar de nunca se observar uma completa recuperação. Ainda assim, foi evidente uma intervenção eficiente das enzimas de reparação do ADN, mais concretamente as direccionadas às purinas oxidadas. A avaliação das metodologias adoptadas tornou evidente que o procedimento base do ensaio do cometa, que detecta apenas o dano nãoespecífico no ADN, possui algumas limitações quando comparado com a metodologia que incluiu a incubação com as enzimas de reparação, uma vez que a última mostrou reduzir a possibilidade de ocorrência de resultados falsos negativos. Os dois parâmetros adoptados (ensaio do cometa e teste das ANE) demonstraram possuir aptidões complementares, sendo assim recomendado a sua utilização conjunta com vista a efectuar uma avaliação mais adequada do risco genotóxico. Globalmente, os resultados obtidos forneceram indicações de grande utilidade para as entidades reguladoras, contribuindo ainda para a (re)formulação de medidas de conservação do ambiente aquático. Neste sentido, os dados obtidos apontam para a importância da avaliação de risco dos herbicidas incluir testes de genotoxicidade. A magnitude de risco detectada para ambas as formulações adverte para a necessidade de adopção de medidas restritivas em relação à sua aplicação na proximidade de cursos de água. Como medidas mitigadoras de impactos ambientais, aponta-se o desenvolvimento de formulações que incorporem adjuvantes selecionados com base na sua baixa toxicidade.

Identificazione di possibili unita' di stock di Anguilla anguilla mediante analisi microchimica e morfometrica degli otoliti

L’anguilla europea, è una specie eurialina catadroma con un complesso ciclo biologico: l’area di riproduzione, unica, si trova molto distante da quella di distribuzione. La specie necessita di una gestione dello stock a fini conservazionistici. Il problema è europeo: lo stock è unico, distribuito in Europa e nell’Africa settentrionale, si riproduce in Atlantico ed è panmittico. C’è preoccupazione per il declino del reclutamento e delle catture di adulti. Lo scopo del progetto è di individuare possibili unità di stock nella penisola italiana. La ricerca è basata sullo studio degli otoliti mediante analisi morfometrica e microchimica. I contorni degli otoliti sono sottoposti ad analisi ellittica di Fourier per individuare eventuali gruppi. Gli otoliti sono stati levigati per effettuare: letture d’età, indagini microstrutturali al SEM delle fasi larvali, analisi microchimiche LA-ICP-MS del nucleo, studiarne l’origine e valutare l’ambiente di sviluppo. Le indagini morfometriche mostrano evidenti pattern ontogenetici, ma non legati ocorrelati alla località, sesso o anno di nascita. Le indagini microstrutturali hanno evidenziano l’alto contenuto organico nucleare, un pattern comune di crescita ed eventi chiave delle fasi larvali, con una media di 212 anelli giornalieri. La microchimica rivela che le larve si sviluppano in acque salate fino alla metamorfosi, poi migrano verso acque meno salate. Le analisi su campioni nati nello stesso anno, evidenziano due gruppi: individui di rimonta naturale e individui di ripopolamento. I profili nucleo bordo evidenziano la permanenza a salinità intermedie degli adulti. L’attività di ricerca si è dimostrata proficua dal punto di vista tecnico con la messa a punto di protocolli innovativi e con forti ricadute sulla riduzione dei tempi e costi d’analisi. Il debole segnale di possibili unità di stock andrà verificato in futuro mediante analisi più dettagliate discriminando meglio la storia di ogni singolo individuo.

Controlled reproduction in Anguilla anguilla (L.): advanced studies on broodstock management, spawning techniques and system design for artificial seed production.

The thesis aims to expose the advances achieved in the practices of captive breeding of the European eel (Anguilla anguilla). Aspects investigated concern both approaches livestock (breeding selection, response to hormonal stimulation, reproductive performance, incubation of eggs) and physiological aspects (endocrine plasma profiles of players), as well as engineering aspects. Studies conducted on various populations of wild eel have shown that the main determining factor in the selection of wild females destined to captive breeding must be the Silver Index which may determine the stage of pubertal development. The hormonal induction protocol adopted, with increasing doses of carp pituitary extract, it has proven useful to ovarian development, with a synchronization effect that is positively reflected on egg production. The studies on the effects of photoperiod show how the condition of total darkness can positively influence practices of reproductions in captivity. The effects of photoperiod were also investigated at the physiological level, observing the plasma levels of steroids ( E2, T) and thyroid hormones (T3 and T4) and the expression in the liver of vitellogenin (vtg1 and vtg2) and estradiol membrane receptor (ESR1). From the comparison between spontaneous deposition and insemination techniques through the stripping is inferred as the first ports to a better qualitative and quantitative yield in the production of eggs capable of being fertilized, also the presence of a percentage of oocytes completely transparent can be used to obtain eggs at a good rate of fertility. Finally, the design and implementation of a system for recirculating aquaculture suited to meet the needs of species-specific eel showed how to improve the reproductive results, it would be preferable to adopt low-flow and low density incubation.