Actividades del Centro / Activities of the Centre

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1 Actividades del Centro / Activities of the Centre 1. Organización y estructura / Organisation and structure Teoría y modelización en programas de mejora genética y conservación Mejora genética de rumiantes MISIÓN Además mantiene seis laboratorios (Electroforesis, extracción de ADN, marcadores genéticos de monogástricos, marcadores genéticos de rumiantes, extracción de ARN-PCR y biología molecular), 2 estaciones UNIX para análisis de grandes bases de datos y simulaciones genéticas. Cuenta además con las instalaciones y animales de la granja avícola de El Encín. El Departamento de Mejora Genética Animal está especializado en realizar actividades de investigación y de transferencia de conocimiento para optimizar los programas de mejora y de conservación de animales de granja. Una cantidad importante de su actividad está enfocada a la mejora y conservación de razas autóctonas españolas. Actualmente existen numerosas oportunidades, a nivel técnico, para avanzar en la investigación de dichos programas y de aquellos para razas extendidas internacionalmente. En particular, las nuevas tecnologías de análisis del genoma, que incluyen plataformas de genotipado, expresión génica y secuenciación masiva, permiten un análisis mucho más detallado y preciso de la base genética de aquellas características que son importantes de mejorar o conservar. Estas técnicas también facilitan la introducción de nuevos caracteres de interés económico en los programas de selección que no se habían considerado hasta ahora. Por otra parte, la acuicultura es una actividad en continua expansión que representa un gran potencial para ampliar nuestras líneas de investigación puesto que solo alrededor de un 10% de la producción, a nivel global, está basada en animales provenientes de programas de mejora genética. Las líneas de investigación del departamento reflejan dichas oportunidades. The Department of Animal Breeding is specialized on research and knowledge transfer to optimise and improve breeding and conservation programmes on livestock. Many lines of research in the department are on native Spanish breeds. There are currently huge opportunities to improve these conservation and breeding programmes, due to the latest technological advances. Particularly, with next generation sequencing and reference genomes for most of the species that the Áreas temáticas de investigación El departamento está constituido por cuatro grupos de investigación: Mejora genética y conservación de cerdos Mejora genética y conservación de gallinas 251

2 department works with, there is broad interest in analysing the genetic architecture of traits of economic interest to improve the breeding programmes, or of traits of endangered breeds. Furthermore, there is great interest in considering new traits of economic interest, like behavioural traits, in selection programmes that had not been taken into account previously. The department is using its expertise on selection and breeding programmes to new developments in aquaculture, which has great potential, as currently only about 10% of fish production is coming from selection programmes. Research groups: Pig breeding and conservation Conservation and breeding of Spanish chickens Modelling in selection and conservation programmes Ruminants breeding The department has six wet labs (electrophoresis; DNA extraction, monogastric genetic markers, ruminant genetic markers, RNA-PCR extraction and molecular biology), four linux servers. It also has a field farm dedicated to Spanish native breeds of poultry at El Encin. Director: Villanueva Gaviña, Beatriz Dirección: Ctra. de La Coruña km 7, Madrid Teléfono: (91) Correo electrónico: secmgb@inia.es 252

3 2. Recursos humanos / Human resources El gráfico 36 muestra la distribución de personal del Departamento de Mejora Genética Animal. Chart 36 shows the distribution of the staff of the Animal Breeding Department. Gráfico 36 Personal del Departamento de Mejora genética Animal (CIFOR) / Staff of the Animal Breeding Department (31/12/2013) Contratados / On contract 5 Formación / Training 10 Investigadores / Researchers 16 Otro personal de apoyo / Support 7 Técnicos / Technologists Resultados de I+D+I / R&D&i results Publicaciones / Publications En 2013 se han publicado 54 artículos en el Departamento de Mejora Genética Animal en revistas incluidas en el SCI y 2 artículos en revistas de divulgación. Se presentaron 43 comunicaciones orales en congresos, jornadas o reuniones científicas internacionales o nacionales (gráfico 37), así como 14 contribuciones en forma de poster y 5 ponencias invitadas. In 2013, 54 scientific articles were published at the Animal Breeding department in journals included in the SCI and 2 scientific articles in extension journals. 43 oral contributions (chart 37), 14 poster and 5 starting session invited contributions. 253

4 Gráfico 37 Divulgación / Extension 2 Artículos científicos SCI / SCI scientific articles 54 Proyectos / Projects El departamento de mejora genética animal ha contado en 2013 con financiación pública de un proyecto europeo (40 mil euros), siete proyectos de planes nacionales (207 mil euros), doce proyectos INIA (357 mil euros) y dos proyectos de la Comunidad de Madrid (45 mil euros). Además, el departamento se financia con fondos privados con un total de ocho convenios con asociaciones de ganaderos (130 mil euros). (gráfico 38). The department has been funded in 2013 with one EU project (40 K euros), 7 spanish projects (207 K euros), 12 INIA projects (357K euros) and 2 projects of the Comunidad de Madrid (45 K euros). Further, the department has been funded with private contracts with eight farmers associations (130 K euros). (chart 38). Gráfico 38 Otros nacionales / Other national 402 Plan Nacional I+D+i / National R&D&i Plan 207 EU / UE 40 Convenios con empresas / Agreements with private sector

5 Cooperación internacional / International cooperation El departamento mantiene colaboración con el INRA de Francia, con el Roslin Institute, con las universidades de Nevada, Sheffield, Goteborg y Paris. Durante el 2013, la colaboración con 23 centros de 9 países de la Unión Europea ha permitido elaborar un proyecto conjunto sobre sistemas de selección de varias especies de peces con utilidad comercial. The department collaborates with INRA in France, with the Roslin institute and the universities of Nevada, Sheffield, Goteborg and Paris. During 2013, a collaboration with 23 centers of 9 EU countries allowed the preparation a EU project about selection systems on several commercial fish species. Actividades de asesoramiento y servicios / International cooperation El departamento presta servicio de control de paternidad en porcino y verificación del origen racial de productos. Se realizan también valoraciones genéticas y seguimiento de planes de mejora de porcino, vacuno lechero y de carne, de las razas ovinas Assaf, Manchega y Rasa Aragonesa y de la Cabra del Guadarrama. Se realiza también la asesoría de apareamientos para rodaballos y el programa de conservación del salmón atlántico. The department provides services of control paternity and breed origin of products. Genetic evaluations and breeding plans advice is provided for pigs, dairy and dairy cattle, assaf, manchega and rasa aragonesa sheep breeds, and Guadarrama goats. The mating policies in turbot and the conservation program in atlantic salmon is also carry out. Actividades de difusión / transferencia En el año 2013 se han presentado 44 comunicaciones orales, 15 contribuciones en forma de póster y 5 ponencias invitadas en un total de 5 congresos nacionales y 12 congresos internacionales. During 2013, 44 oral presentations, 15 poster contributions and 5 invited conferences have been presented in 5 national and 12 international meetings. Tesis doctorales El departamento ha contado con 5 estudiantes de doctorado, de los cuales dos han defendido su tesis durante 2013, Dafne Pérez Montarelo y Daniel Martín Collado. Se han defendido asimismo tres tesis de máster, Khaled Bachagha, Neila Ben Sassi y Ximena Quintero Arboleda. Se defendió también el proyecto de fin de carrera de Ignacio Plaza Gordo. The department has five PhD students and two of them presented the PhD thesis in 2013, Dafne Pérez Montarelo and Daniel Martín Collado. Thre students prented also their Master Thesis, Khaled Bachagha, Neila Ben Sassi and Ximena Quintero Arboleda. Ignacio Plaza Gordo presented his graduation project. 255

6 Áreas temáticas de investigación / Thematic research areas Mejora genética y conservación de cerdos / Pig 1 breeding and conservation Componentes / Members Silió López, Luis Rodríguez Valdovinos, Mª Carmen Fernández Ávila, Ana Isabel Freitas Alves, Mª Estefânia Óvilo Martín, Cristina García Casco, Juan Barragán Alcaide, Carmen Fernández Muñoz, Almudena Nuñez Moreno, Yolanda Muñoz Muñoz, María Benítez Yañez, Rita García Ruíz, Fabián Pérez Montarelo, Dafne Martínez Montes, Angel Caraballo González, Carmen Tavero Marín, José Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs (Zafra) Técnico I+D+I Técnico I+D+I Técnico I+D+I Técnico de Apoyo a la Investigación Ayudante I+D+I Auxiliar I+D+I Becaria/Contratada predoctoral Becario Téc.Sup.Act.Téc.Prof. (Zafra) Ofic. Act.Téc. Prof. (Zafra) Objetivos / Objectives Nuestra investigación se orienta al estudio de la base genética de caracteres relevantes en la producción de cerdos Ibéricos, como los reproductivos y de calidad de carne, aplicando técnicas de análisis del genoma y de genética cuantitativa. Estudiamos asimismo la singularidad genética de esta raza autóctona, con aplicaciones a la trazabilidad del origen racial de sus productos, y el impacto de cambios en la dieta sobre la expresión génica de los principales tejidos relacionados con el metabolismo lipídico. Palabras clave: cerdo Ibérico, trazabilidad, QTL, prolificidad, calidad de carne, expresión génica. Our research is focused on the study of the genetic architecture of traits of interest in Iberian pigs, such as reproductive and quality traits, through the application of genomics approaches and techniques of quantitative genetics. We also study the genetic uniqueness of this autochthonous breed, with applications to the authentication of the genetic origin of its products, and the impact of dietary changes on gene expression in the main tissues related to lipid metabolism. Keywords: Iberian pig, traceability, QTL, prolificacy, meat quality, genetic expression. 256

7 Proyectos de investigación / R&D&i projects AGL C03-02 ( ). Nutrigenómica y adipogénesis en cerdo ibérico: Influencia del tipo genético, edad y nutrición en el control genético de la deposición de grasa intramuscular y subcutánea. S2009/AGR-1704-IBEGEN ( ). Efecto de la alimentación en el desarrollo, metabolismo y composición el tejido adiposo. AGL C02-02 ( ). Aplicación de métodos de secuenciación paralela masiva y genómica al estudio de variantes génicas que regulan crecimiento, conformación y calidad de la carne en cerdo. RTA ( ). Aplicación de nuevas herramientas genómicas a la selección de cerdos ibéricos. RZ ( ). Desarrollo de un panel reducido de SNPS para la verificación del origen racial en reproductores inscritos en el libro genealógico de la raza porcina ibérica. CC ( ). Convenio con la Asociación Interprofesional del Cerdo Ibérico (ASICI) para la realización de actividades conjuntas en el Centro de I+D en Cerdo Ibérico. CC ( ). Verificación de las relaciones de parentesco de los animales del libro genealógico de la raza y comprobación de su origen racial. CC ( ). Convenio INIA-AECERIBER para la conservación de las estirpes de cerdo Ibérico Torbiscal y Guadyerbas. CON ( ). Realización de actividades de selección genética en cerdos ibéricos. Contrato de Colaboración. Actividades de I+D+I / R&D&i activities Hemos ampliado los estudios nutrigenómicos relacionados con el efecto de la composición de la dieta (ácidos grasos, vitamina A) y la restricción de pienso en la gestación sobre aspectos productivos, metabólicos y de expresión génica en cerdos ibéricos. Se ha analizado la influencia del origen genético sobre el transcriptoma muscular de lechones ibéricos y cruzados. Se han ensayado nuevas medidas de parentesco y consanguinidad, basadas en datos genealógicos y moleculares, con mayores efectos de depresión consanguínea que las tradicionales. Con el objetivo de identificar genes y potenciales mutaciones reguladoras del crecimiento, deposición grasa y rendimiento de piezas en porcino se han realizado análisis del transcriptoma hipotalámico y hepático mediante RNA-Seq, identificación de polimorfismos altamente informativos en genes relevantes, análisis de genética genómica y estudio de la base genética del contenido en colágeno del lomo. Los resultados han permitido identificar genes y mutaciones candidatas a regular diversos caracteres de interés. En el Centro de Zafra se ha completado la comparación de métodos analíticos de verificación del tipo de ceba de cerdos ibéricos y coordinado la publicación de los resultados en un número especial de Grasas y Aceites. 257

8 We have extended the nutrigenomic studies focused on the study of the effects of diet composition (fatty acids, vitamin A) and feed restriction during gestation on production, metabolism and gene expression in Iberian pigs. The influence of genetic origin on the muscle transcriptome of purebred and crossbred Iberian piglets has been analyzed. New metrics of inbreeding and coancestry have been essayed, based on genealogical and molecular data, with higher inbreeding depression effects than the traditional ones. With the aim of identifying genes and potential regulatory mutations for growth, fat deposition and cuts yield in porcine, we have performed analysis of the hypothalamic and hepatic transcriptome by RNAseq, identification of highly informative polymorphisms on relevant genes, genetical-genomics analysis, and the study of the genetic basis of the loin collagen content. The results allowed the identification of candidate genes and mutations to regulate several traits of interest. In the Center of Zafra, the comparison of analytical methods for the verification of the feeding system of Iberian pigs has been completed. Also, the Center has coordinated the publication of the results in a special issue of Grasas y Aceites. Artículos científicos / Scientific papers Muñoz M, Fernández AI, Benítez R, Pena RN, Folch JM, Rodríguez MC, Silió L, AlvesE (2013). Disentangling two QTL on porcine chromosome 12 for backfat fatty acid composition. Animal Biotechnology 24, Pena RN, Noguera JL, Casellas J, Díaz I, Fernández AI, Folch JM, Ibañez-Escriche N (2013) Transcriptional analysis of intramuscular fatty acid composition in the longissimus thoracis muscle of Iberian x Landrace back-crossed pigs. Animal Genetics 44, Esteve-Codina A, Paudel Y, Ferretti L, Raineri E, Megens HJ, Silió L, Rodriguez MC, Groenen MAM, Ramos-Onsins SE, Perez-Enciso M (2013). Dissecting structural and nucleotide genomewide variation in inbred Iberian pigs. BMC Genomics 14, 148. Muñoz M, Rodríguez MC, Alves E, Folch JM, N Ibañez-Escriche N, Silió L Fernández AI (2013). Genome-wide analysis of porcine backfat and intramuscular fat fatty acid composition using high-density genotyping and expression data. BMC Genomics 14: 845. Corominas J, Ramayo-Caldas Y, Puig-Oliveras A, Estell J, Castelló A, Alves E, Pena RN, Ballester M, Folch JM (2013). Analysis of porcine adipose tissue transcriptome reveals differences in de novo fatty acid synthesis in pigs with divergent muscle fatty acid composition. BMC Genomics 14, 843. Óvilo C, González-Bulnes A, Benítez R, Ayuso M, Barbero A, Pérez-Solana ML, Barragán C, Astiz S, Fernández A, López-Bote C (2013). Prenatal programming in an obese swine model: Sexrelated effects of maternal caloric restriction on morphology, metabolism and hypothalamic gene expression. British Journal of Nutrition doi: /s Torres-Rovira L, González-Añover P, Astiz S, Caro A, López-Bote C, Óvilo C, Pallarés P, Pérez-Solana ML, Sánchez-Sánchez R, González-Bulnes A (2013). Effect of an obesogenic diet during the juvenile period on growth pattern, fatness and metabolic, cardiovascular and reproductive features of swine with obesity/leptin resistance. Endocrine Metabolic and Immune Diseases-Drug Targets 13, González-Bulnes A, Óvilo C, López-Bote C, Astiz S, Ayuso M, Pérez-Solana ML, Sánchez-Sánchez R, Torres-Rovira L (2013). Foetal and early-postnatal developmental patterns of obese-genotype piglets exposed to prenatal programming by maternal over- and undernutrition. Endocrine Metabolic and Immune Diseases-Drug Targets doi: /

9 De Pedro Sanz E, Serrano A, Zamora-Rojas E, Garrido-Varo, A, Guerrero-Ginela JE, Pérez-Marín D, García Casco JM, Núñez-Sánchez N (2013). Predicting acorn-grass weight gain index using non-destructive Near Infrared Spectroscopy in order to classify Iberian pig carcasses according to feeding regime. Grasas y Aceites 64, Delgado-Chavero C, Zapata-Márquez E, García Casco JM, Paredes-Torronteras A (2013). Statistical model for classifying the feeding system of Iberian pigs through Gas Chromatography (GC-FID) and Isotope Ratio Mass Spectrometry (GC-C-IRMS). Grasas y Aceites 64, García Casco JM; Muñoz M, González E (2013). Predictive ability of the feeding system in Iberian pigs by means of several analytical methods in Iberian pig. Grasas y Aceites 64, Hernández-Matamoros A, González E, García Casco JM, Tejeda JF (2013). Determination of neophytadiene in the subcutaneous fat of Iberian pigs from different feeding systems. Grasas y Aceites 64, Rey AI, Amaz n D, García Casco JM (2013). A practical study on the feasibility of alpha and gamma tocopherol quantification for distinguishing Iberian pig feeding systems. Grasas y Aceites 64, Sanabria C, Martín-Mateos MJ, González-Cantillo N, Moreno-Indias I, García Casco MJ (2013). Fatty acid analysis of subcutaneous fat from animals with a reliable and safe feeding. Grasas y Aceites 64, Silva A, Reina R, Garcia Casco JM, Ventanas J (2013). Chemical-instrumental-sensory parameters and chemometrics as a tool to discriminate among the quality categories of dry-cured Iberian shoulder. Grasas y Aceites 64, Burgos-Paz W, Souza CA, Megens HJ, Ramayo- Caldas Y, Melo M, Lemús-Flores C, Caal E, Soto HW, Martínez R, Álvarez LA, Aguirre L, Iñiguez V, Revidatti MA, Martínez-López OR, Llambi S, Esteve-Codina A, Rodríguez MC, Crooijmans RPMA, Paiva SR, Schook LB, Groenen MAM, Pérez-Enciso M (2013). Porcine colonization of the Americas: A 60k SNP story. Heredity 110, Silió L, Rodríguez MC, Fernández A, Barragán C, Benítez R, Óvilo C, Fernández AI(2013) Measuring inbreeding and inbreeding depression on pig growth from pedigree or SNP-derived metrics. Journal of Animal Breeding and Genetics 130, Pérez-Montarelo D, Madsen O, Alves E, Rodríguez MC, Folch JM, Noguera JL, Groenen MAM, Fernández AI (2013). Identification of genes regulating growth and fatness traits in pig through hypothalamic transcriptome analysis. Physiological Genomics doi: / physiolgenomics Pérez-Montarelo D, Fernández A, Barragán C, Noguera JL, Folch JM, Rodríguez MC, Óvilo C, Silió L, Fernández AI (2013). Transcriptional characterization of porcine leptin and leptin receptor genes. PLoS ONE8:6e Saura M, Fernández A, Rodríguez MC, Toro MA, Barragán C, Fernandez AI, Villanueva B (2013). Genome-Wide Estimates of Coancestry and Inbreeding in a Closed Herd of Ancient Iberian Pigs. PLoS ONE 10:e Cooperación internacional / International cooperation Mediante una Ayuda de Movilidad de Investigadores se ha realizado una estancia de tres meses en el INRA de Jouy-en-Josas (París). Esta estancia ha permitido, además de la realización de análisis de genomas porcinos, iniciar una colaboración que reforzará varias de las líneas de actividad del grupo. With a motility grant, we have performed a three months stay at INRA (Jouy-en-Josas, Paris). This 259

10 stay has allowed the analysis of porcine genomes as well as starting a collaboration which will reinforce several research lines of the group. Actividades de asesoramiento y servicios / Advisory activities and services Se han prestado servicios de análisis de paternidad y verificación del origen racial de cerdos ibéricos a AECERIBER y COPESE SA, y de verificación del origen racial de productos de cerdo ibérico a AQUIMISA. Desde el Centro de I+D de Zafra se realizan periódicamente evaluaciones genéticas para la línea de cerdo ibérico de Sánchez-Romero Carvajal Jabugo SA. We have provided services of paternity and breed origin verification for iberian pigs to AECERIBER and COPESE SA, and breed origin verification of iberian pig products for AQUIMISA. In the Center of Zafra, genetic evaluations are periodically performed for the Sánchez-Romero Carvajal Jabugo SA Iberian pig line. maximize the meat quality products y animal welfare. Actividades de formación / Teaching activities Investigadores del grupo organizaron y participaron como docentes en el Curso de Marcadores Genéticos y sus Aplicaciones en las áreas agrícola, Ganadera y Forestal. Además se impartió un Seminario sobre Biotecnología Ganadera en la Universidad Francisco de Vitoria. Actividades de difusión / Dissemination activities 31 contribuciones en diversos congresos y reuniones científicas. Organización del II Workshop Internacional NEWGAN Nuevos sistemas de producción ganadera para maximizar la calidad de los productos cárnicos y el bienestar animal. 31 contributions in several scientific meetings Organization the II international workshop NEWGAN Novel livestock production systems to Some group researchers organized and participated in the course on Genetic Markers and their applications in the agricultural, livestock and forestry fields. Further, a seminar about livestock biotechnology was taught at the Francisco de Vitoria University. Tesis doctorales / PhD theses Pérez Montarelo D (2013). Identificación genómica de loci y rutas génicas que afectan al crecimiento y deposición grasa en porcino. Tesis Doctoral, Universidad Complutense de Madrid. Directora: Fernández AI. 260

11 2 Mejora genética y conservación de gallinas / Conservation and breeding of spanish chickens Componentes / Members Campo Chavarri, José Luis García Gil, Mª Concepción García Dávila, Sara Torres Cuenca, Olga Gomez Ramirez, Antonio Martínez García, Gregorio Martínez García, Antonio Ruiz Borlaf, Tamara Cientifico titular de OPIS Cientifico titular de OPIS Tit. Med. Act. Téc. Prof. Tec. Superior G3 Ayud. Act. Téc. Prof. Ayud. Act. Téc. Prof. Ayud. Act. Téc. Prof. Ayud. Act. Téc. Prof. Objetivos / Objectives Nuestra actividad está centrada en la conservación de 12 razas españolas de gallinas, el sexado genético de pollitos, estudios de la calidad de huevo, indicadores de bienestar animal y el estudio de marcadores también para los genes del color del plumaje. También trabajamos en la conservación y gestión de la perdiz roja, la implementación de un sistema de producción mixto avícola y agrícola sostenible y el asesoramiento y apoyo a criadores de gallinas, a los que facilitamos pollitos de 1 día. Palabras clave: razas españolas de gallinas, conservación in vivo, marcadores moleculares, calidad de huevo, bienestar animal, perdiz roja, producción sostenible. Keywords: Spanish chicken breeds, conservation in vivo, molecular markers, egg quality, animal welfare, red partridge, sustainable production. Proyectos de investigación / R&D&i projects RZP ( ) Conservación y estudio genético de razas de gallinas. RTA ( ) Estudio de marcadores moleculares en razas de gallinas españolas y asociación con bienestar. RTA ( ) Explotación agro-ecológica basada en razas autóctonas de gallinas españolas y cultivos leñosos. Our activity is focused on the conservation of Spanish chicken breeds, chick sexing, egg quality, and welfare indicators and we also study molecular markers for quality and welfare traits and for genes determining the plumage colour. We are also involved in the conservation and management of the red partridge, the implementation of a mixed poultry-agricultural production system mixed environmentally sustainable. We assess poultry breeders and provide them 1 day chicks. 261

12 RZ C02-0 ( ) Tecnologías reproductivas y parámetros de comportamiento para la conservación y gestión de la perdiz roja (Alectoris rufa) como recurso cinegético renovable. Actividades de I+D+I / R&D&i activities Hemos conservado 12 razas españolas tradicionales de gallinas en la Granja de El Encín en colaboración con el Departamento de Reproducción Animal del INIA (con el grupo coordinado por Julián Santiago Moreno) se ha continuado el mantenimiento del banco de semen que incluye material de las 12 razas. Se ha estudiado el efecto de la estructura social y de la cloquez sobre los indicadores de resistencia al estrés. Se ha caracterizado la interacción genotipoambiente en un estudio agro-ecológico piloto con diferentes sistemas de producción alternativos a las jaulas. Se ha analizado el efecto de la presencia de gallos sobre el comportamiento de las gallinas, y de éstas sobre la calidad del semen. Se han determinado los SNPs en el gen MC1R. Paralelamente, se han genotipado las aves mediante microsatélites para la detección de QTL s relacionados con caracteres de calidad de huevo y de bienestar animal. Se ha estudiado la diversidad genética y el grado de diferenciación de las razas españolas con respecto a las portuguesas, mediante marcadores moleculares. En el estudio de la perdiz roja, se han empezado a tomar datos sobre caracteres de comportamiento, y técnicas reproductivas, en colaboración con el equipo de la doctora Elisabeth Blesbois del INRA. We have kept 12 traditional Spanish breeds of chickens at the experimental station of El Encín.We have continued to collaborate with the Department of Animal Reproduction of INIA (with the group coordinated by Julián Santiago Moreno), for the national semen cryobank including material from the 12 traditional Spanish breeds. We have studied the effect of social disruption and broodiness on indicators of stress. We have characterized the effect of the genotypeenvironmental interaction with an agro-ecological study of several alternative housing systems. We have analyzed the effect of the presence of cocks on the behaviour of hens and of the hens on the semen quality. We have determined single nucleotide polymorphisms (SNP s) in the MC1R gene. We have genotyped the hens using microsatellites to detect QTLs related to egg quality traits and animal welfare. The studies of genetic diversity from molecular markers were extended to compare the degree of differentiation of Spanish breeds in comparison with the Portuguese breeds. In the study of the red partridge, we have started to to take data of behavioral traits and reproductive techniques, in collaboration with the team of Dr. Elisabeth Blesbois (INRA). Artículos científicos / Scientific papers Davila SG, Campo JL, Gil M (2013). Effect of the presence of males on three measurements of fear 262

13 and stress of females in several breeds of layers. Archiv fur geflugelkunde 77, Campo JL, Cabezas R, Torres O et al. (2013). Egg quality and welfare of white, tinted, and brownshell egg layers in three different non-cage housing systems. Archiv fur geflugelkunde 77, Campo JL, Cabezas R, Torres O et al. (2013). Comparison of hen welfare and egg quality in cages and pens. Poultry Science 92,92. Santiago-Moreno J, Castaño C, Toledano E, Esteso MA, López-Sebastián A, Dávila SG, Campo JL (2013). Role of sperm velocity variables associated with Poultry breed in last male precedence. Reproduction in domestic animals 48, 1-6. Prieto MT, Campo JL, Dávila SG, Gil MG, Torres O (2013). Effect of social disruption on fluctuating asymmetry, heterophil to lymphocyte ratio, and tonic immobility duration in layer breeds. European poultry science doi / eps Campo JL, Dávila SG, Gil MG (2013). Comparison of the tonic immobility duration, heterophil to lymphocyte ratio, and fluctuating asymmetry of chicks reared with or without a hen. Applied Animal Behaviour Science doi /j. applanim Actividades de difusión / Dissemination activities Se ha participado en el Programa de Conservación de Razas Españolas de Gallinas del INIA, Semana de la Ciencia, El Encín. The department participated in the yearly Week Science, presenting INIA Conservation programme of Spanish Poultry Breeds at El Encín. 263

14 3 Teoría y modelización en programas de mejora genética y conservación / Modelling in selection and conservation programmes Componentes / Members García Cortés, Luis Alberto Fernández Martín, Jesús Villanueva Gaviña, Beatriz Gómez Raya, Luis Rauw, Wendy Mercedes Saura Alvarez, María Rodríguez de Cara, Mª Ángeles Gómez Romano, Fernando Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIs Ramón y Cajal Juan de la Cierva Tit. Sup. Act. Téc. Prof. Becario/Contratadopredoctoral Objetivos / Objectives El objetivo general de nuestra investigación es el estudio teórico y el desarrollo de metodologías que combinan las herramientas clásicas de genética cuantitativa con herramientas genómicas, para la optimización del diseño y la gestión de programas de mejora y de conservación. En los últimos años se ha desarrollado una actividad importante en programas de mejora genética de especies acuícolas (rodaballo, dorada y lubina). Un área más reciente de investigación es la evaluación de las consecuencias de la selección para caracteres productivos sobre la eficacia biológica y el bienestar animal. Palabras clave: diseño de programas, selección, conservación, metodologías genómicas, acuicultura. The general objective of our research is the theoretical study and the development of methodologies that combine classical quantitative genetic and genomic tools for the optimisation of the design and management of breeding and conservation programmes. During the last years an important activity in breeding programmes for aquaculture species (turbot, sea bass and sea bream) has been developed. A more recent area of research is the evaluation of the consequences of selection for productive traits on the animal fitness and welfare. Keywords: programme design, selection, conservation, genomic methodologies, aquaculture. Proyectos de investigación / R&D&i projects CSD ( ). Mejora de la producción en acuicultura mediante herramientas de biotecnología (Aquagenomics). CGL C02-02 ( ). Gestión y análisis de la diversidad en poblaciones estructuradas en los ámbitos de la conservación de recursos genéticos y la mejora genética: Estudios teóricos. 264

15 RZ ( ). Utilización de herramientas genómicas para la conservación del cerdo ibérico. REA Marie Curie International Reintegration Grant (EU) ( ) The potential of behavioral play markers to improve welfare in farm animals through selection. CDTI2011/CE192 ( ) Programa de selección genética para la mejora de la producción en dorada y lubina en la planta de ABSA S.A.U. CDTI2011/CE185 ( ) Programa de selección genética apoyado en marcadores moleculares para la mejora del cultivo de rodaballo. CGL C02-02( ) Estimación del impacto de la selección y la consanguinidad sobre la diversidad genética utilizando herramientas genómicas. AGL ( ) Competición de grupo, eficiencia alimentaria y bienestar animal en programas de selección tradicional y genómica en acuicultura. RZ2A12-OAO11-CO ( ) Análisis de la diversidad genética en la metapoblación de salmón atlántico de los ríos gallegos. Actividades de I+D+I / R&D&i activities Hemos realizado diferentes estudios sobre la utilización de información molecular masiva que incluyen: i) la utilización de distintas medidas de consanguinidad y el parentesco genómicos en la gestión de poblaciones en conservación; ii) la efectividad de distintos métodos basados en parentesco genómico en la purgación de mutaciones deletéreas; iii) el desarrollo y testaje de métodos genómicos para eliminar la introgresión no deseada de material genético en poblaciones singulares; iv) la detección de depresión consanguínea a nivel genómico en el tamaño de camada en la estirpe Guadyerbas de cerdo ibérico; y v) el desarrollo de un método que permite la estimación del desequilibrio de ligamiento en poblaciones con una estructura de medios hermanos (vacuno, ovino, etc). En colaboración con The Roslin Institute, hemos desarrollado nuevos procedimientos para describir y cuantificar la respuesta animal al desafío de patógenos en términos de la severidad de la infección y de su impacto en la producción. También, se han recogido datos de comportamiento en cerdos ibéricos para determinar si la mayor participación en juegos está correlacionada con otras medidas de bienestar y de comportamiento social. Por último, dentro de la línea específica de acuicultura se ha refinado el programa de mejora genética que sobre dorada se realiza con la empresa ABSA y se han establecido contactos para implementar programas de selección en dos poblaciones de langostino P. vannamei. We have performed different studies on the use of massive molecular information including: i) the use of different measures of genomic inbreeding and coancestry in the management of conservation populations; ii) the efficiency of different methods based on genomic coancestry in the pruging of deleterious mutations; iii) the development of genomic tools for the removal of undesired introgression in singular populations; iv) the detection of inbreeding depression at a genomic level on litter size in the Guadyerbas strain of Iberian pigs; and v) the development of a method for the estimation of linkage disequilibrium in populations structured into half-sibs families (cattle, sheep, etc). We have also developed an algorithm to calculate the variances and covariances of coancestries and fraternities. In collaboration with The Roslin Institute, we have investigated novel approaches for describing and quantifying the animal response to pathogen challenge in terms of infection severity and impact on host performance. Also, we have recorded the behavior of Iberian pigs in order to determine if the participation in games correlates with other measures of animal welfare and with their social behavior. Finally, within the area of aquaculture, 265

16 we have refine the breeding program implemented on sea bream in the ABSA facilities and some contacts have been established to perform selection on growth in the shrimp P. vannamei. Artículos científicos / Scientific papers Amador C, Fernández J, Meuwissen THE (2013). Advantages of Using Molecular Coancestry in the Removal of Introgressed Genetic Information. Genetics Selection Evolution 45, 13. Ávila V, Vilas A, Fernández J, Caballero A (2013). An experimental assessment of artificial withinfamily selection for fitness in conservation programs. Conservation Genetics 14, Butlin R, Saura M, Charrier G, Jackson B, André C, Caballero A, Coyne JA, Galindo J, Grahamme JW, Hollander J, Kemppainen P, Martínez- Fernández M, Panova M, Quesada H, Johannesson J, Rolán-Álvarez E (2013). Parallel evolution of local adaptation and reproductive isolation in the face of gene flow. Evolution doi: /evo.123. de Cara MAR, Villanueva B, Toro MA, Fernández J (2013). Purging deleterious mutations in conservation programmes: combining optimal contributions with inbred matings. Heredity 110, de Cara MAR, Villanueva B, Toro MA, Fernández J (2013). Using genomic tools to maintain diversity and fitness in conservation programmes. Molecular Ecology 22, Gomez-Raya L, Hulse AM, Thain D, Rauw WM (2013). Haplotype phasing after joint estimation of recombination and linkage disequilibrium in breeding populations. Journal of Animal Science and Biotechnology 4, 30. Gómez-Romano F, Villanueva B, de Cara MAR, Fernández J (2013). Maintaining genetic diversity using molecular coancestry: the effect of marker density and effective population size. Genetics, Selection, Evolution 45, 38. Hermida M, Bouza C, Fernández C, Sciara A, Rodríguez-Ramilo ST, Fernández J, Martínez P (2013). Compilation of mapping resources in turbot (Scophthalmus maximus): A new integrated consensus genetic map. Aquaculture 414, Hermida M, Rodríguez-Ramilo ST, Hachero- Cruzado I, Herrera M, Sciara A, Bouza C, Fernández J, Martínez P (2013). First Genetic Linkage Map for comparative mapping and QTL screening of brill (Scophthalmus rhombus). Aquaculture doi: /j. aquaculture Novel P, Porta J, Fernández J, Méndez T, Gallardo- Gálvez JB, Béjar J, Álvarez MC (2013). Critical points for the maintenance of genetic variability over a production cycle in the European sea bass, Dicentrarchus labrax. Aquaculture 416, Rauw WM (2013). A note on the consistency of a behavioural play marker in piglets. Journal of Animal Science and Biotechnology 4, 13. Rodríguez-Ramilo ST, De la Herrán R, Ruiz Rejón C, Hermida M, Fernández C, Novoa B, Figueiras A, Bouza C, Toro MA, Martínez P, Fernández J (2013). Identification of quantitative trait loci and genetic markers associated with resistance to viral haemorrhagic septicaemia (VHS) in turbot (Scophthalmus maximus): a comparision between 266

17 bacterium, parasite and virus diseases. Marine Biotechnology doi: /s x. Rodríguez-Ramilo ST, Fernández J, Toro MA, Bouza C, Hermida M, Fernández C, Pardo BG, Cabaleiro S, Martínez P (2013). Uncovering QTL for resistance and survival to Philasterides dicentrarchi in turbot (Scophthalmus maximus). Animal Genetics 44, Sánchez-Molano E, Caballero A, Fernández J (2013). Efficiency of conservation mangement methods for subdivided populations under local adaptation. Journal of Heredity 104, Saura M, Fernández A, Rodríguez MC, Toro MA, Barragán C, Fernández AI, Villanueva B (2013). Genome-wide estimates of coancestry and inbreeding in a closed herd of ancient Iberian pigs. PLoS ONE 8(10), e Solé M, Valera M, Gómez MD, Cervantes I, Fernández J (2013). Implementation of Optimum Contributions Selection in endangered local breeds: the case of Menorca Horse population. Journal of Animal Breeding and Genetics 130, Cooperación internacional / International cooperation Colaboración con The Roslin en estudios poblacionales de cerdo ibérico, diversidad genómica y modelos epidemiólogicos. Colaboración la Universidad de Nevada, Reno (USA) en un proyecto de análisis de paternidad en vacuno de carne. Colaboración con las universidades de Sheffield (Reino Unido) y Goteborg (Suecia) en la investigación de modelos de evolución paralela y aislamiento reproductivo. Colaboración con la Universidad de Paris en el uso de herramientas moleculares para la detección de zonas sometidas a selección. Collaboration with The Roslin Institute in population genetics studies, genomic diversity and epidemiological models. Cooperation with the Nevada University, Reno (USA) in a project on paternity analysis in beef cattle. Collaboration with the University of Sheffield (UK) and Goteborg (Sweden) in the the study of models for parallel evolution and reproductive isolation. Collaboration with the University of Paris on the use of molecular tools to detect genomic regions under selection. Actividades de asesoramiento y servicios / Advisory activities and services Elaboración del esquema de apareamientos óptimos para la creación de cohortes de rodaballos de la empresa ALROGAL, S. A. Asesoramiento a la Consellería de Medio ambiente, Territorio e Infraestructuras (Xunta de Galicia) en el programa de conservación del salmón atlántico en Galicia. Design of the optimal mating scheme for the generation of families of turbot for the ALROGAL, S. A. company. Advisory services to the Consellería de Medioambiente, Territorio e Infraestructuras (Xunta de Galicia) for the conservation program of Atlantic Salmon in Galicia. Actividades de difusión / Dissemination activities Presentación invitada sobre Programa de Cría en Cautividad del Lince Ibérico en la Universidad de Málaga. Presentaciones en el X Ciclo de Seminarios de Mejora Genética Animal del INIA (Madrid) sobre Evaluación genética con parentesco incierto en dorada. Invited contribution at Universidad de Malaga: Breeding programme in captivity of the Iberian Lynx. Contributions at the X seminar on animal breeding at INIA about uncertain paternity in gilt head bream. 267

18 Actividades de difusión / Dissemination activities Tres comunicaciones y un póster presentados en el 64thAnnual Meeting of the European Association for Animal Production (Nantes, Francia). Tres comunicaciones presentadas en la XV Jornadas sobre Producción Animal Zaragoza). Una comunicación y un póster presentados en el Aquaculture Conference: TotheNext 40 Years of Sustainable Global Aquaculture, (Las Palmas de Gran Canaria). Una comunicación en cada uno de las siguientes reuniones científicas: XXXIX Congreso de la Sociedad Española de Genética (SEG), XIV Congress of the European Society for Evolutionary Biology. Four contributions at the 64 th Annual Meeting of the European Association for Animal Production (Nantes, France). Three contributions presented at the XV Jornadas sobre Producción Animal Zaragoza. ). Two contributions presented at the Aquaculture Conference: To the Next 40 Years of Sustainable Global Aquaculture, (Las Palmas de Gran Canaria). One contribution at: XXXIX Meeting of the Spanish Society of Genetics (SEG), XIV meeting of the European Society for Evolutionary Biology. Actividades de formación / Teaching activities de recursos Zoogenéticos, INIA-Uruguay, Montevideo, Uruguay. Participación en el Máster Oficial en Biología de la Conservación, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Complutense de Madrid. Participación en el Máster Oficial en Cultivos Marinos, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Collaboration at the postgraduate course Tools and strategies for the animal genetic resources conservation, INIA-Uruguay, Montevideo, Uruguay. Collaboration at the Conservation biology master, Facultad de Ciencias Biológicas, Universidad Complutense de Madrid. Collaboration at the Marine cultures master, Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Otras actividades / Oter activities Participación en el Working group on Animal Genetic Resources de la European Association for Animal Production. Collaboration with the Working group on Animal Genetic Resources (European Association for Animal Production). Participación en el Curso de Postgrado Herramientas y estrategias para la conservación 268

19 4 Mejora genética de rumiantes / Ruminants breeding Componentes / Members Carabaño Luengo, Mª Jesús Díaz Martín, Clara Jurado García, Juan José Serrano Noreña, Magdalena González Recio, Oscar González Verdejo, Carmen Jiménez Hernando, Mª Angeles Rodriguez Ramilo, Silvia Martín Collado, Daniel Meneses González, Cristina Karoui, Sofiene Salces Ortiz, Judit Bachagha Khaled Ben Sassi Neila Quintero Arboleda, Ximena Muñoz Flores, Rubén Científico Titular de OPIs Científico Titular de OPIS Científico Titular de OPIS Científico Titular de OPIS Técnico I+D+I Colaborador I+D+I Tit. Sup. Act. Téc. Prof. Tit. Sup. Act. Téc. Prof. Tit. Sup. Act. Téc. Prof. Tit. Med. Act. Téc. Prof. Becario/Contratado predoctoral Becaria/Contratada predoctoral Estudiante Máster Estudiante Máster Estudiante Máster Estudiante Doctorado Objetivos / Objectives Investigar la utilización de la información genómica en las valoraciones genéticas y profundizar en el estudio de la base genética de caracteres productivos, reproductivos, funcionales, de adaptación y de resistencia a enfermedades en rumiantes y en aspectos ligados a la sostenibilidad de razas autóctonas. Se ha iniciado una línea de investigación del impacto de la interacción genotipo-ambiente sobre la variabilidad fenotípica de caracteres de interés económico. Colaboración con asociaciones de ganaderos y empresas, lo que permite una rápida transferencia de los resultados de la investigación al sector. Palabras clave: calidad de carne, fertilidad, estrés térmico, selección genómica, sostenibilidad de razas autóctonas, epigenética, nutrigenómica. Our current objective is to study in-depth the genetic basis of traits such as male fertility, meat quality and resistance to heat stress in bovine and ovine. Moreover, research on the use of genomic information for selection and on the study of socioeconomic aspects of self-sustainability in autochthonous beef cattle breeds has been developed. A new research topic focused on the contribution of epigenetic and nutrigenomic factors to the phenotypic variability, has been started. Collaboration with breeders associations and private companies to transfer results of research to the livestock sector. Key words: meat quality, fertility, heat-stress, genomic selection, self-sustainability of autochthonous, epigenetics, nutrigenomics. Proyectos de investigación / R&D&i projects CC ( ). Desarrollo de un procedimiento integral de valoración genética en el ganado de raza avileña-negra ibérica. 269

20 CC ( ) Estrategias, medidas y herramientas de conservación y mejora de las razas autóctonas de vacuno de carne CC ( ). Desarrollo e implementación de la inclusión de información genómica en las evaluaciones genéticas de la raza bobina Frisona española. CC ( ) Desarrollo de un procedimiento integral de valoración genética en el ganado de Raza Avileña-Negra Ibérica. CC ( ) Genética en ganado ovino lechero de raza Assaf en condiciones intensivas. CC ( ) Desarrollo e impulso de la investigación en el entorno de Eurogenomics. RTA ( ) Estudio de los polimorfismos del gen HSP90AA1 en relación a la adaptación de distintas razas ovinas a las condiciones climáticas donde se desarrollan, y su efecto sobre caracteres productivos y reproductivos. RTA C02-01 ( ) Genética de la tolerancia al estrés por calor. Estudio comparativo de asociación de genoma completo en rumiantes de aptitud lechera. Actividades de I+D+I / R&D&i activities En tres especies de rumiantes de aptitud lechera el stress térmico parece provocar una caída productiva proporcionalmente menor en bovinos altamente seleccionados en explotación intensiva que en ovinos y caprinos, menos productivos, con manejo semi-extensivo. Se ha observado variabilidad genética para termo tolerancia en las tres especies estudiadas. Se detectado una nueva fuente de variabilidad genética consistente en polimorfismos de ADN que alteran su patrón de metilación. En ovino, una mutación en un gen genera una metilación de novo que afecta a su tasa de expresión y como consecuencia a la fragmentación del ADN espermático en condiciones de stress térmico. En la raza Avileña Negra Ibérica se han validado 12 QTLs descritos en otras poblaciones de vacuno de carne en asociación al contenido en grasa intramuscular, flavor, terneza instrumental y terneza organoléptica. Ello hace que la estrategia de meta-poblaciones para aplicar selección genómica a la mejora de la calidad de carne sea prometedora. Heat stress was found to reduce production levels more in two local sheep and goat breeds raised in semi-intensive conditions than in a highly selected bovine breed. Genetic variability was observed to heat tolerance in the three breeds under study. A new source of genetic variability which consists of DNA polymorphisms that alter the methylation pattern has been detected. In sheep, a mutation in a gene generates a de novo methylation that affects the gene s expression rate and the sperm DNA fragmentation rate under heat stress. Twelve QTLs associated to intramuscular fat, flavor, instrumental and organoleptic tenderness described in other beef populations have been validated in the Avileña-NegraIbérica breed. This finding suggests that a meta population strategy for genomic selection might be promising. 270

21 Artículos científicos / Scientific papers Calvo JH, Dervishi E, Sarto P, González-Calvo L, Berzal-Herranz B, Molino F, Serrano M, Joy M (2013). Structural and functional characterisation of the αs1-casein (CSN1S1) gene and association studies with milk traits in Assaf sheep breed. Livestock Science doi: /j. livsci Ghiasi H, Nejati-Javaremi A, Pakdel A, González- Recio O (2013). Selection strategies for fertility traits of Holstein cows in Iran. Livestock Science 152, González-Recio O, Jiménez-Montero JA, Alenda R ( 2013). The gradient boosting algorithm and random Boosting for genome-assisted evaluation in large data sets. Journal of Dairy Science 96, Jiménez MA, Jurado JJ (2013) Relación entre la vida productiva y la producción de leche en la raza ovina Assaf española. ITEA 109, Jiménez-Montero JA, Gianola D, Weigel KA, Alenda R, González-Recio O (2013). Assets of imputation to ultra-high density for productive and functional traits. Journal of Dairy Science 96, Jiménez-Montero JA, González-Recio O, Alenda R (2013). Comparison of methods for the implementation of genome-assisted evaluations in Spanish dairy cattle. Journal of Dairy Science 96, Jurado JJ, Jiménez MA (2013) Descomposición de la producción de leche de ovejas de raza Assaf en partes atribuibles al manejo y al genotipo. Una herramienta práctica. ITEA 109, Kijas JW, Ortiz JS, McCulloch R, James A, Brice B, Swain B, Tosser-Klopp G, the International Goat Genome Consortium (2013). Genetic diversity and investigation of polledness in divergent goat populations using SNPs. Animal Genetics 44, Kijas JW, Serrano M, McCulloch R, Li Y, Salces Ortiz J, Calvo JH, Pérez-Guzmán MD, The International 271

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