El Modelo Genético Básico: Efectos Ambientales

Transcripción

1 Universidad de la República Facultad de Agronomía El Modelo Genético Básico: Efectos Ambientales Curso de Zootecnia Ing. Agr. (Mag.) Washington Bell Montevideo Octubre, 2016 Repasando... Caracteres cualitativos Los que definieron las Leyes de la Herencia (Mendel) Controlados por pocos genes Expresan una «cualidad» --> diferencias obvias entre individuos (semillas lisas o rugosas, animales mochos o astados) Su expresión no es afectada por el ambiente Agrupación sencilla de los individuos en clases discretas Caracteres Cuantitativos La mayoría de los que interesan en producción Controlados por muchos genes (cada uno con un pequeño efecto que se Variación continua entre individuos Su expresión ES afectada por el ambiente La clasificación de los animales ya no es tan sencilla 2 Un ejemplo 1 (hipotético): Espesor de grasa dorsal (EGD) en cerdos Supongamos que el carácter es controlado por un solo gen con 2 alelos actuando aditivamente El valor base es 1 cm y el alelo A suma 1,5 cm al EGD Partiendo de dos poblaciones homocigotas (AA y aa), la generación F2 generaría los siguientes genotipos: Genotipos Nº de alelos «+» Fenotipo Frecuencia aa 0 1 cm ¼ Aa 1 2,5 cm ½ AA 2 4 cm ¼ 3 1

2 EGD (cm) 50% Frecuencia 25% 25% aa Aa AA 1 cm 2,5 cm 4 cm 4 Ahora supongamos que el carácter es controlado por dos genes con 2 alelos cada uno actuando aditivamente Ahora cada alelo A o B suma 0,75 cm al EGD La generación F2 generaría los siguientes genotipos: Genotipos Nº de alelos «+» Fenotipo Frecuencia aabb 0 1 cm 1/16 Aabb, aabb 1 1,75 cm 4/16 AAbb, AaBb, aabb 2 2,5 cm 6/16 AABb, AaBB 3 3,25 cm 4/16 AABB 4 4 cm 1/16 5 Gráficamente EGD (cm) 37,5% Frecuencia 25% 25% 6,25% 6,25% 1 cm 1,75 cm 2,5 cm 3,25 cm 4 cm 6 2

3 Ahora supongamos que el carácter es controlado por tres genes con 2 alelos cada uno actuando aditivamente Ahora cada alelo A, B o C suma 0,5 cm al EGD La generación F2 generaría los siguientes genotipos: Genotipos Nº de alelos «+» Fenotipo Frecuencia aabbcc 0 1 cm 1/64 Aabbcc, aabbcc, aabbcc 1 1,5 cm 6/64 AAbbcc, AaBbcc, AabbCc, aabbcc, aabbcc, aabbcc AABbcc, AAbbCc, AaBBcc, AaBbCc, AabbCC, aabbcc, aabbcc AABBcc, AABbCc, AAbbCC, AaBBCc, AaBbCC, aabbcc 2 2 cm 15/64 3 2,5 cm 20/ cm 15/64 AABBCc, AABbCC, AaBBCC 5 3,5 cm 6/64 AABBCC 6 4 cm 1/64 7 Gráficamente EGD (cm) 31% Frecuencia 23,4% 23,4% 9% 9% 1,6% 1,6% 1 cm 1,5 cm 2 cm 2,5 cm 3 cm 3,5 cm 4 cm 8 0% 12,5% 25% 50% Distribución fenotípica en la F2 de un carácter controlado por un gen con dos alelos y distintos porcentajes de variación ambiental sumada a la variación genética. Desvíos ambientales como porcentajes de la varianza total. 9 3

4 El Modelo Genético Básico Fenotipo = Genotipo + Ambiente El modelo individual P i = G i + E i Observación, medición Constitución genética del individuo A + D + I El modelo poblacional VP = VG + VE 10 El objetivo de la mejora genética: Valorar adecuadamente cuánto del desempeño de un individuo (P) se debe a la (G) y cuánto a la (E) Seleccionar: elegir aquellos individuos que queremos se reproduzcan, trasmitiendo su superioridad en algún carácter de interés a su progenie Cómo sabemos cuáles son mejores? estimando su Valor de Cría (A) Cómo estimamos el VC de los animales? a partir de su fenotipo (P) 11 Comparando animales con igual oportunidad (E) El ambiente 1 es igual al ambiente 2 (E 1 = E 2 ): P 1 = G 1 + E 1 P 2 = G 2 + E 2 P 1 P 2 = G 1 G 2 + (E 1 E 2 ) = G 1 G 2 Las diferencias en el fenotipo expresan las diferencias en el genotipo: si P 1 es que P 2, entonces G 1 es mejor que G

5 Problema: La situación más probable es: los animales al momento de registrar su fenotipo no han tenido la misma oportunidad Por lo tanto: E 1 E 2 P 1 > P 2 ya no significa que G 1 > G 2 Debemos identificar y reducir la variación del E, para que el P sea una buena expresión del G 13 Objetivo de la clase: Identificar fuentes de variación ambiental Clasificar esas fuentes Considerar acciones para minimizar los efectos ambientales Comprender las consecuencias sobre la selección, que tiene no considerar los efectos ambientales 14 Ambiente Son todos los factores no genéticos que influyen en la respuesta de la expresión de los genes de los individuos. 15 5

6 Edad de la madre Sexo Rodeo Año de nacimiento Genotipo Peso del vellón Alimentación Edad al destete Tipo de nacimiento / crianza Mes de nacimiento Número de parto 16 Un ejemplo: Peso al destete (kg) Ternero Ternero Son terneros del mismo rodeo o lote? Recibieron las mismas condiciones de alimentación y de manejo? Fueron destetados a la misma edad? Sus madres recibieron el mismo manejo? Sus madres eran de la misma edad? Habían o no destetado un ternero en la parición anterior? Si conocemos las respuestas de todas estas preguntas podríamos descontar todos estos efectos y elegir el mejor ternero 17 Clasificación de los efectos ambientales Externos: Internos: aquellos que afectan a la población como un todo: clima, manejo, pasturas, potreros, enfermedades, etc. afectan a los animales individualmente: sexo, efectos maternos (edad de la madre, tipo de nacimiento), edad del animal, número de parto, etc. 18 6

7 Clasificación de los efectos ambientales (2) Afectan a grupos de animales: Efecto del rodeo, año, mes o estación del año (grupos de contemporáneos) Efectos ambientales ajustables Específicos del animal: Temporarios Permanentes 19 Efectos ambientales que afectan a grupos de animales Rodeo Año Estación (o Grupos Contemporáneos): Una parte de la variación observada es debida al clima de cada año y a diferencias en el manejo de cada rodeo en particular. No son predecibles, pero son corregibles Actúan en cada año y cada rodeo en forma diferente P = G + E GC + E Otros 20 Efectos ambientales que afectan a grupos de animales (2) Efectos ambientales ajustables Ocurren sistemáticamente, su efecto es predecible Son cuantificables Están presentes en todos los rodeos y todos los años En cada individuo conocemos el nivel del efecto Ejemplos: sexo, tipo de nacimiento, ordinal de parto, edad de la madre P = G + E GC + E Aj + E Otros 21 7

8 Peso de la camada (kg) Micras 16/10/2016 Ejemplos: Efecto del sexo en diámetro de fibra (Corriedale) 30 Diámetro de fibra Hembras Bañado hembras EEBR Machos Bañado machos EEBR Sexo Hembras Migues hembras Migues Machos Migues machos Migues 22 Ejemplos (2): Sexo: Machos: 5% más pesados al nacer que Hembras (7% al Destete) Tipo de nacimiento: Nacidos únicos: 28% y 15% más pesados al nacimiento y destete respectivamente que los nacidos mellizos (gentileza Ing. Agr. Diego Gimeno, SUL) 23 Ejemplos (3): Efecto del ordinal de parto en el peso de la camada al destete en cerdas Ordinal de parto 24 8

9 Leche a 305 días (miles de kg) 16/10/2016 Ejemplos (4): Efecto del mes de parto sobre la producción de leche a 305 días 4,8 4,7 4,6 4,5 4,4 4,3 4,2 4, Mes de parto 25 Efectos ambientales que afectan a los animales en forma específica Efectos permanentes: afectan al animal por períodos prolongados, influyen en todas las medidas de un individuo. Ejemplo: perdida de un cuarto de ubre Efectos temporarios: afecta a las medidas en forma diferente y con distinta intensidad; son particulares para cada observación. Ejemplo: accidente o problema sanitario puntual, errores de medición 26 Efectos ambientales que afectan a los animales en forma específica No son predecibles Actúan al azar P = G + E GC + E Aj + E Perm + E Temp 27 9

10 Cómo minimizamos los efectos ambientales? 1. Búsqueda de uniformidad ambiental 2. Medidas precisas 3. Definición de grupos contemporáneos 4. Ajustes matemáticos de los registros de producción Búsqueda de uniformidad ambiental Hacer el ambiente tan uniforme como sea posible, a través de manejos adecuados (menores efectos ambientales, menor variación fenotípica). Ejemplos: similar alimentación, tratamiento sanitario, pasturas de igual calidad. Minimizar diferencias ambientales NO quiere decir hacer el ambiente más favorable! Medidas precisas Es una manera de crear un ambiente más uniforme. Por ejemplo: Balanza controlada (limpia, escala puesta a 0). Escala adecuada, cuanto más precisa mejor. Animales igual de llenos (aproximadamente la misma cantidad de agua y alimento en el tracto digestivo)

11 3. Definición de grupos contemporáneos Qué se puede hacer cuando todos los animales no pueden ser manejados de la misma manera (por ej: rodeos distintos)? Clara identificación de los ambientes más uniformes: animales en el mismo lugar y tiempo mismo sexo misma edad igual manejo, etc. 31 Cómo creamos Grupos Contemporáneos? Ajustes matemáticos de los registros de producción Algunas influencias ambientales tienen un comportamiento tan consistente que es posible desarrollar factores matemáticos de ajuste que corrija, en promedio, esos efectos. a. Formas simples b. Factores de corrección c. Ajustes por regresión d. Modelos estadísticos 33 11

12 a. Formas simples Expresan superioridad o inferioridad, comparan dentro del rodeo, lote o año. Desvío del promedio de la población o lote de animales Desvío i = Dato i - Promedio Porcentaje del promedio: Porcentaje i = (Dato i /Promedio) a. Formas simples (2) Comparación solamente dentro de grupos homogéneos Es una manera de contemplar efectos ambientales sistemáticos Por ej: dentro del mismo sexo, o solo hijos de vaquillonas 35 b. Factores de corrección Aditivos Es la suma (algebraica) de constantes; cambian la media, no cambian la varianza. a y y i 0 y 0 es la media de una subclase de referencia (0) y i es la media de cada subclase i Cada registro perteneciente a la subclase i se corrige con el factor calculado para dicha subclase y* i y i a i i 36 12

13 Ejemplo: Igual varianza Elijo una clase de referencia a y y i 0 i a 1 = a 1 = 584 a 2 = a 2 = 0 a 3 = a 3 = Ejemplo: a 1 = a 1 = 584 a 2 = a 2 = 0 a 3 = a 3 = -259 vaca lactancia kg leche 305d kg leche 305d corregida y* i y i a i 38 b. Factores de corrección (3) Multiplicativos Es la multiplicación de constantes, cambian la media y la varianza. Cada registro perteneciente y0 a la subclase i se corrige m con el factor calculado i y para dicha subclase i y * i yi mi 39 13

14 Ejemplo: Edad de la madre, Media, kg Desvío Estándar, kg años Distinta varianza Elijo una clase de referencia m 2-3 = 166 / 157 m 2-3 = 1,06 m 4 = 166 / 166 m 4 = 1 m 5 = 166 / 169 m 5 = 0,98 40 Ejemplo: m 2-3 = 166 / 157 m 2-3 = 1,06 m 4 = 166 / 166 m 4 = 1 m 5 = 166 / 169 m 5 = 0,98 N de ternero Edad de la madre PD 205 PD 205 corregido x 1, y 140 x m i 145 x 0, yi y * y m i i i 41 c. Ajustes por regresión Se lleva los animales a una misma edad asumiendo una tasa de crecimiento lineal Por ej: peso al destete corregido a 205 días El destete es a fecha fija, pero los terneros nacen en un período de 3 meses (diferente de mostrar su capacidad de crecimiento) PD205 = (PD PN) x PN edad en días 42 14

15 Ejemplo: PD205 = (PD PN) x PN edad en días PD205 1 = (170 32)/250 * = 145 PD = (140 29)/190 * = d. Modelos estadísticos Incorporan los efectos ambientales ajustables y de grupo contemporáneo y los estiman simultáneamente con los valores de cría de los animales Ejemplo: evaluación Holando Leche (305) = GC (tambo-año de parto-mes de parto) + lactancia-edad + VC del animal + efecto permanente del animal + error (residuo) 44 Recuerden: Desde el martes 18/10 al lunes 24/10 a las 15:00 hs estará disponible la primera evaluación continua a través de Agros (5 puntos). Temas: Desde el inicio hasta factores de corrección 45 15