Fundamentos de mejora genética de peces. Profesor. Dr. José Gallardo

Transcripción

1 Fundamentos de mejora genética de peces Profesor Dr. José Gallardo I Semestre 2015 CARÁCTER BIOLOGICO CUALITATIVO Expresa una cualidad. Controlados por pocos genes. Sin influencia del ambiente sobre su expresión. Carácter biológico: Pigmentación de la piel. Fenotipo: Pigmentado v/s NO pigmentado 1

2 DOMINANCIA COMPLETA DEL GEN TYR Precursor de melanina Homocigoto dominante T T Melanina Heterocigoto T t Homocigoto recesivo t t CUÁL ES MI GENOTIPO? = TT - Tt - tt 2

3 Dominancia completa: Ostion del Norte Café blanco Morado Café (M) > blanco (m w ) > amarillo (m y ) Sin línea dorsoventral (L) > Con línea (l) Dominancia incompleta: Tilapia Tilapia de mozambique (Oreochromis mossambicus)) gg Gametos Gg 3

4 Interacción entre alelos de un gen Genetica mendeliana 1 gen con 2 alelos Primera ley: En la formación de los gametos, los alelos emparejados se separan o segregan al azar, de tal manera que cada gameto recibe uno u otro con igual proporción. Fenotipo - Genotipo AA Homocigoto dominante Aa Heterocigoto Aa Heterocigoto aa Homocigoto recesivo AA Aa Aa aa 3:1-1:2:1 4

5 Genetica mendeliana 2 genes con 2 alelos AB Ab ab ab Transmisión independiente: En la formación de los gametos, los pares de genes que segregan en distintos cromosomas se transmiten independientemente uno del otro. Genetica mendeliana 2 genes con 2 alelos Fenotipo - Genotipo AB Ab ab ab A_B_ AB A_bb Ab aab_ ab aabb ab Fenotipo: 9:3:3:1 Genotipo:? 5

6 Interacción entre alelos de distintos genes Interacción genética: Acción conjunta de genes no alélicos en la determinación de un carácter biológico (cualitativo y cuantitativo). Escamas en línea Sin escamas (liso) Cubierto de escamas (configuración normal) Escamas dispersas (espejos) Carpa común (Cyprinus carpio) 6: S_ Nn: escamas en línea 4: NN: muerte. 3: S_ nn: cubierto de escamas 2: ss Nn: liso 1: ss nn: escamas dispersas Pleiotropía La pleiotropía: ocurre cuando un gen que determina para una característica principal, adicionalmente a esta característica se presentan otras secundarias. Efecto pleiotrópico Cubierto de escamas Escamas dispersas Escamas en línea Sin escamas Sobrevivencia total al primer año Peso al año (Amb. optimo) Peso al año (Amb. desfavorable) Habilidad par regenerar aletas. Sobrevivencia en Hipoxia (min)

7 Epistasis simple dominante a: Morado. b: Morado con línea. c: café. d: naranjo?. e: blanco Ocurre cuando el alelo dominante de un locus enmascara la expresión de los otros alelos de 1 segundo locus. M _ P_ m w m w P_ m y m y P_ Púrpura M _ pp m w m w pp m y m y pp Café Blanco amarillo Proporciones fenotípicas esperada entre un cruce entre dobles heterocigotos = 12 : 3 : 1 Epistasis doblo receciva Ocurre cuando dos genes dominantes (A_B_) deben estar presentes para que se exprese el fenotipo. Pearl Wild-Type 9: A_ B_ 3: A_ bb 3: aa B_ 1: aa bb Perla Silvestre Proporciones fenotípicas esperadas de un cruce entre dos dobles heterocigotos = 9:7. 7

8 CARÁCTER BIOLOGICO CUANTITATIVO Expresa una cantidad. Controlados por muchos genes. Gran influencia del ambiente sobre su expresión. Genotipo + Ambiente (manejo productivo) = Fenotipo QUANTITATIVE TRAIT LOCI Gen que codifica para un rasgo cuantitativo Si, m = promedio (efecto de todos los genes menos el QTL ) Luego, VALOR GENOTÍPICO (EE) m + a VALOR GENOTÍPICO (Ee) m + d VALOR GENOTÍPICO (ee) m - a 8

9 QUANTITATIVE TRAIT LOCI Gen que codifica para un rasgo cuantitativo Supuesto: Ambiente (E) = 0. P = G Genotipos EE Ee ee Valor fenotipo 14 g 12 g 6 g Efecto aditivo del gen (a) a = + 4 g ; -a = - 4 Desvío de dominancia (d) d = + 2 g QUANTITATIVE TRAIT LOCI Dominancia parcial Genotipos P G EE 14 g (10 + 4) +4 Ee 12 g (10 + 2) 2 ee 6 g (10-4) -4 Dominancia completa GEN P G Acción aditiva GEN P G Sobredominancia GEN P G EE 35 a= Ee 35 d= ee 15 -a= EE 35 a= Ee 25 d= ee 15 -a= EE 35 a= Ee 45 d= ee 15 -a= 9

10 Genotipos N animales SELECCIÓN DIRECTA DEL QTL Frecuencia (F) Valor (G) Promedio ponderado (F * G) EE 25 0, Ee 50 0, ee 25 0, Sin selección m + 1 = 11 g EE 90 Ee 9 ee 1 Con selección PARENTESCO Parentesco: Dos individuos son parientes si tienen ancestros en común o si uno es antecesor de otro. A B A B Vías de conexión X Y X Y 10

11 PARENTESCO Rxy: Proporción de genes que comparten dos individuos emparentados. Medios hermanos (hermastros) A B C Hermanos completos A B X Y X Y Rxy = ( ½ ) 2 = 1/4 Rxy = ( ½ ) 2 + ( ½ ) 2 = Rxy = Σ ( ½ ) n1 + n2 PARENTESCO Para la siguiente genealogía calcule el coeficiente de parentesco entre los individuos: A) Individuo 2 individuo 12 B) Individuo 12 individuo

12 CONSANGUINIDAD Def.: Cruzamiento o reproducción entre individuos emparentados. A y B son homocigotos recesivos, pero solo A es consanguíneo. DEPRESION POR CONSANGUINIDAD DEF. 1. Disminución del valor fenotípico promedio (rasgo cuantitativo) en una población (Lynch y Walsh, 1998). DEF. 2. Aumento de malformaciones en los animales o aumento de enfermedades de tipo hereditarias producto de la consanguinidad (Tave, 1996). 12

13 COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD Abuelo Padre a 1 a 2 Madre Nieto El coeficiente de Consanguinidad (F ) de un individuo es la probabilidad de que dos alelos presentes en él sean idénticos por descendencia. COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD a) Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A 1 : a. A través de la madre = ½ * ½ = ¼. b. A través del padre = ½ * ½ = ¼ c. Total = ¼ * ¼ = 1/16. b) Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A 2 : a. A través de la madre = ½ * ½ = ¼. b. A través del padre = ½ * ½ = ¼ c. Total = ¼ * ¼ = 1/16. c) Probabilidad de que dos alelos en el nieto sean idénticos por descendencia Padre Nieto Abuelo a 1 a 2 Madre F x = 1/16 + 1/16 = 1/8 =

14 COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD Abuelo Padre a 1 a 2 Madre Fx = (1 + F A ) Nieto Generalizando, el coeficiente de consanguinidad es n+ n' + 1 F x = ( 1/ 2) (1+ FA ) n = número de generaciones entre el padre y el antecesor común. n = número de generaciones entre la madre y el antecesor común. A PARTIR DE LA SIGUIENTE GENEALOGÍA DETERMINE EL NIVEL DE CONSANGUINIDAD DEL INDIVIDUO Z A B X Y Z 14

15 PROPORCION DE SEXOS Y CONSANGUINIDAD (F) Ne = 4 * Nm * Nh Nm + Nh Tasa de F = 1/(2Ne) Machos Hembras Tamaño efectivo de la población (Ne) Tasa de consanguinidad (%)

16 QUÉ ES EL MEJORAMIENTO GENETICO? Son técnicas y procedimientos de genética que permiten modificar caracteres biológicos (cualitativos o cuantitativos), de importancia económica, para mejorar la eficiencia de los sistemas productivos en la empresa. TECNICAS Y PROCEDIMIENTO DE GENETICA MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL 16

17 MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL Grupo seleccionado h 2 = heredabilidad. S = diferencial de selección. IG = Intervalo generacional. Hijos grupo seleccionado R = Respuesta a la selección en una generación R= h 2 S IG HEREDABILIDAD Es una medida de la variación genética aditiva de un rasgo cuantitativo h 2 =

18 SELECCIÓN ARTIFICIAL Y HEREDABILIDAD h 2 = 0,4 h 2 = 0,05 MEJORA GENETICA EN EL LARGO PLAZO 18

19 INTERACCION GENOTIPO - AMBIENTE QUÉ INFORMACION NECESITO PARA SELECCIONAR AL MEJOR PEZ? 19

20 DISEÑO DE APAREAMIENTO FAMILIAR Y REGISTRO DE DATOS PARA ESTIMAR PARÁMETROS GENÉTICOS. Full sib Full sib Full sib Núcleo Peces para selección Full sib Full sib Full sib Full sib Centro de prueba Peces para evaluación Full sib Full sib METODOLOGÍA DE EVALUACION GENETICA BLUP (Best Linear Unbiased prediction) Método BLUP requiere: 1.- Matriz de fenotipos (y). 2.- Matriz de parentesco (A): genealogía. 3.- Matrices de diseño (XZ): Piscicultura, Estanque, Fecha desove, etc. 4.- Parámetros genéticos y fenotípicos (λ): varianzas (h 2 ), covarianzas (rg). BV i = Predicted Breeding value 20

21 SISTEMA O ESTRUCTURA DISEMINACION PMG ESTRUCTURA PROGRAMAS DE MEJORA GENETICA EN ACUICULTURA 21

22 CLASIFICAR CARACTERES BIOLOGICOS Sexo - Peso smolt - SGR (Specific Growth Rate) - IGS - Peso WFE (Whole Fish Equivalent) Madurez - Gaping - Color filete - Rendimiento filete - Sobrevivencia Resistencia a patógenos. Cualitativo Cuantitativo ECONOMICAMENTE CUÁL VALE MAS? 22

23 Obje;vo de selección = H Combinación de caracteres biológicos que se desean mejor por la influencia que tienen en el beneficio (rentabilidad) económico de la empresa (Ponzoni, 1992). H = v 1 BV 1 + v 2 BV 2 + v 3 BV 3 + v i BV i BV i = TRUE Breeding value o valor mejorante para cada rasgo. V i = Ponderación económica. Obje;vo de selección = H H = v 1 BV 1 + v 2 BV 2 + v 3 BV 3 + v i BV i Selección de múltiples rasgos, Que debemos hacer? Paso 1. Definir i rasgos a seleccionar en los reproductores. Paso 2. Determinar ponderación económica relativa v i para los i rasgos seleccionados. 23

24 Ponderaciones económicas (v) Paso 2. Determinar ponderaciones económicas. Ponzoni (1992) define la ponderación económica de un carácter como: el cambio en el margen bruto (ingresos - costos) por cada unidad de cambio del carácter, suponiendo que los otros permanecen constantes. Criterio de selección = I Combinación de caracteres biológicos que se pueden medir de forma práctica y económica, que están correlacionadas con H y que por tanto se usan para la selección de reproductores. I = b 1 PBV 1 + b 2 PBV 2 + b 3 PBV 3 + b i PBV i BV i = Predicted Breeding value o valor mejorante para cada rasgo (BLUP). b i = Coeficiente que maximiza la respuesta económica en H. 24

25 Selección de múltiples rasgos, Cómo lo implemento? Criterio de selección = I Paso 3 Estimar parámetros genéticos de todos los rasgos incluidos en H e I. - Heredabilidad = h 2 - Correlaciones genéticas = r g Paso 4. Predecir valor genético (BLUP) y combinar en el índice. CORRELACION GENETICA ENTRE RASGOS 25

26 SELECCIONE 4 PECES POR TAMAÑO Carácter cuantitativo: Peso (gramos). Pez Fam A Fam B Fam C Fam D Promedio Fam Promedio Total 70 26