GENÉTICA Y MEJORAMIENTO ANIMAL

Transcripción

1 GENÉTICA Y MEJORAMIENTO ANIMAL (Guía de lectura introductoria al tema para el Curso de Zootecnia)

2 CARACTERES CUANTITATIVOS Las observaciones que tuvieron de base a las primeras leyes de la genética se realizaron en caracteres cualitativos que expresaban diferencias obvias entre los fenotipos: semillas verdes o amarillas, lisas o rugosas, plantas altas o bajas, animales albinos o pigmentados, etcétera. Al principio no se le dio mucha importancia a las pequeñas diferencias entre las plantas altas, que no formaban un grupo totalmente uniforme, o a la misma variación entre las bajas. Además, esta variación era difícil de analizar a la luz de las leyes simples de la herencia factorial que tan bien explicaban la segregación de los caracteres cualitativos. Siendo la vida una constante interacción entre el individuo y el ambiente, la variación muestra la destreza de la naturaleza, dado que es posible la evolución gracias a la existencia de esa variación. La permanente adaptación al ambiente, cambiante a lo largo del tiempo, que resultan favorecidos en la tasa reproductiva, es lo que se conoce como evolución de las especies. El hombre, utiliza la variación en beneficio de sus intereses. Esto puede ir desde mejorar la producción lechera de un rodeo a lograr que una raza canina como el Ovejero Alemán deje de sufrir enfermedades de base genética como la displasia de cadera. Según Jay L. Lush (1945) la varianza es la materia prima sobre la cual trabaja el ganadero. El sustento biológico de la varianza reside en dos pilares fundamentales. Uno de ellos el genético debido a recombinaciones meióticas, las mutaciones y alteraciones cromosómicas. El otro, todo lo no genético, es decir el ambiente. Este es sumamente variable ya que no todos los individuos poseen las mismas condiciones de manejo, clima, nutrición, sanidad, etc. Es importante tener en cuenta que estos dos pilares no son entes separados, sino que, interactúan entre sí como se verá más adelante. 1

3 De acuerdo al tipo de variación que presenten las distintas características de los animales domésticos, estas se pueden clasificar en dos grupos principales: los cualitativos y los cuantitativos. Los CARACTERES CUALITATIVOS están determinados por uno o muy pocos genes, por eso también son llamados oligogénicos. Presentan una variación cualitativa, discreta o discontinua: en una población se observan clases de individuos según el genotipo que presenten y el mecanismo de acción génica actuante. Dichos rasgos poseen escasa influencia ambiental (Figura 1). Figura 1. Gen de la miostatina (MSTN) ubicado en el cromosoma 2. El gen recesivo causa la doble musculatura. Los CARACTERES CUANTITATIVOS, muchos de interés económico en producción animal, son específicamente los que pueden ser medidos, presentan una distribución continua lo que significa que los individuos no pueden ser clasificados en clases discretas. La genética cuantitativa es la rama de la genética que estudia los caracteres controlados por muchos denominados (Figura 2). genes, poligénicos Figura 2. Mapa de QTL de todas las características productivas de carne en bovinos. 2

4 Para ellos, puede existir un espectro de fenotipos que cambian imperceptiblemente de un tipo a otro. Estos rasgos cuantitativos, continuos, pueden ser medidos en los individuos, como por ejemplo: peso, altura, tamaño de camada, conversión alimenticia, etc. La mayoría de ellos, en una población, presentan una distribución normal. La variación continua y normal se debe a dos causas: La segregación simultánea de muchos pares de genes (caracteres poligénicos). Al estar determinados por muchos pares génicos, cada uno de los cuales hace un pequeño aporte a la determinación del carácter. El genotipo de un individuo es la sumatoria de los efectos individuales (efecto aditivo) de cada uno de estos genes. La acción o efecto del ambiente, que modifica al fenotipo en cierto grado. El peso adulto de un individuo está determinado genéticamente, pero puede verse modificado según la alimentación recibida a lo largo de su vida. Esta influencia no genética, es considerada como ambiente. Un mismo fenotipo puede así, corresponder a distintos genotipos con distinta influencia ambiental. Es imposible saber si un individuo de este fenotipo tiene genotipo AA o Aa. Figura 3. Para una característica cuantitativa cada genotipo puede producir un rango de fenotipos posibles. En este ejemplo hipotético los fenotipos producidos por los genotipos AA, Aa y aa se superponen. Debido a los efectos ambientales un mismo genotipo puede producir un rango de fenotipos posibles (norma de reacción). Los rasgos fenotípicos de distintos genotipos pueden superponerse, y es difícil determinar si la diferencia fenotípica de dos individuos se debe a diferencias genéticas o ambientales (figura 3). En síntesis, la relación simple entre genotipo y fenotipo que se observa en la mayoría de las características cualitativas (discontinuas) está ausente en las características cuantitativas (continuas) y resulta imposible asignarle un genotipo a un individuo sobre la base de su fenotipo solamente. 3

5 Tabla 1. Diferencias entre caracteres cualitativos y cuantitativos. CARACTERES CUALITATIVOS Menor influencia ambiental Determinados por uno o pocos genes CARACTERES CUANTITATIVOS Mayor influencia ambiental FENOTIPO = GENOTIPO + AMBIENTE Determinados por muchos genes Los individuos pueden ser clasificados en categorías definidas (Variación discreta o discontinua) con el siguiente tipo de distribución: Los individuos no pueden ser clasificados en categorías definidas (Variación continua) con distribución en general normal: ALTAS ENANAS Ejemplos: Presencia/ausencia de astas Monorquidismo Pigmentación oscura del vellón Hemofilia Ejemplos: Ganancia de peso por día Altura a las cruces Peso del vellón sucio Litros de leche por día Clases de Características Cuantitativas Hasta ahora sólo hemos considerado las características cuantitativas que varían de manera continua en una población. En teoría una característica continua puede asumir cualquier valor entre dos extremos. Algunas características no son continuas pero igualmente se las considera cuantitativas porque están determinadas por varios factores genéticos y ambientales. Las características merísticas, por ejemplo, son medidas en números enteros. Un ejemplo de esta característica es el tamaño de la camada: una perra puede tener 4, 5, o 10 crías pero no 4.13 crías. Una característica merística tiene un número limitado de fenotipos distintos pero la determinación de la característica puede seguir siendo cuantitativa. 4

6 Otra clase de característica cuantitativa es la característica umbral, que simplemente se encuentra presente o ausente. Aunque las características umbral presentan sólo dos fenotipos, se las considera cuantitativas porque también son generadas por múltiples factores genéticos y ambientales. La expresión de la característica depende de una susceptibilidad subyacente (riesgo) que varía continuamente (figura 4). Las enfermedades suelen ser características umbral porque muchos factores, tanto genéticos como ambientales, contribuyen a la susceptibilidad por ejemplo de una enfermedad. Figura 4. Las características umbral muestran solo dos fenotipos posibles (presencia o ausencia). Cuando la susceptibilidad sobrepasa un valor umbral la característica se expresa. Susceptibilidad a la enfermedad 5

7 MODELO GENÉTICO PARA CARACTERÍSTICAS CUANTITATIVAS Un modelo es un esquema teórico, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja, que se elabora para facilitar su comprensión y el estudio de su comportamiento. El valor que se observa cuando un carácter se mide sobre un individuo es el valor fenotípico de ese individuo. El modelo que se utiliza para estudiar el valor fenotípico (P) es en componentes atribuibles a la influencia del genotipo (G) y del ambiente (E): G + E = P GENOTIPO AMBIENTE AZAR FENOTIPO Se define como genotipo como al arreglo particular de genes que presenta el individuo, y el ambiente como todas las circunstancias bióticas y abióticas que afectan al valor fenotípico. Al englobar todas las circunstancias no genéticas dentro del término ambiente es claro que el genotipo y el ambiente son, por definición, los únicos dos determinantes del valor fenotípico, ya que todo lo que no es genotipo, por definición, es ambiente. Genotipo El Genotipo de un individuo o Valor Genotípico se particiona en componentes atribuibles a diferentes causas: 6

8 Valor Genético Aditivo (Ga): Para los caracteres cuantitativos cada gen hace un pequeño aporte individual al genotipo. Ese aporte, se denomina valor aditivo del gen. Valor Genético por Dominancia (Gd): o desviación por dominancia que surge de la interacción entre alelos de un locus. Es la sumatoria de los efectos producidos debido a las interacciones alélicas entre todos los pares de genes que determinan el carácter en un individuo. Valor Genético por Interacciones (Gi): con más de un locus determinando el carácter, se debe tener en cuenta también las interacciones entre loci (no alélicas), que se denominan epítasis. Es la sumatoria de los efectos producidos debido a las interacciones no alélicas entre todos los pares de genes que determinan el carácter en un individuo. En resumen, el GENOTIPO presenta distintos componentes: G = Ga + Gd + Gi Ambiente Los efectos ambientales son independientes del genotipo del individuo y ocasionan una desviación del valor fenotípico del mismo, con respecto al valor genético, que en muchos casos puede ser considerable. En términos generales, se puede hablar de dos clases de efectos ambientales: Permanentes: son todos aquellos que una vez que actúan sobre el individuo lo afectan durante toda su vida. Por ejemplo, una deficiencia nutricional prolongada durante el período de crecimiento puede provocar un efecto, que no es genético, que afecte el peso adulto de un animal. Temporales: son los que actúan sobre el genotipo de manera transitoria: alimentación, estado sanitario, condiciones climáticas, etc. Existe interacción genotipo ambiente cuando los efectos del genotipo (G) y del ambiente (E) no se combinan aditivamente. Es decir, cuando distintos genotipos (individuos, líneas o razas) son sometidos a distintos factores ambientales y no responden proporcionalmente. 7

9 Por ejemplo, una diferencia específica del ambiente puede tener un mayor efecto en algunos genotipos que en otros; o puede haber un cambio en el orden con respecto al mérito en una serie de genotipos, cuando estos se miden en diferentes ambientes. Ambientes Genotipos X Y A 1 2 B 2 1 En el ambiente X se comporta mejor el genotipo A, pero en el ambiente Y es el genotipo B el que tiene mejor actuación. Igualmente se puede considerar que existe este tipo de interacción cuando, aun manteniéndose el mismo orden de los genotipos en ambos ambientes, las diferencias no se mantienen de un ambiente a otro. Estas dos clases de interacción genotipo ambiente se aprecian en la figura 12. (1) (2) VALOR FENOTIPICO (P) G 1 VALOR FENOTIPICO (P) G 1 E 1 E 2 E 1 E 2 Figura 5. Interacción genotipo ambiente: (1) el orden de superioridad de los genotipos es diferente en los dos ambientes; (2) el orden de superioridad de los genotipos se mantiene pero la magnitud de la diferencia no se mantiene de un ambiente a otro. (Tomado de CARDELLINO, R. y J. ROVIRA. "Mejoramiento Genético Animal".1987) 8

10 PARÁMETROS GENÉTICOS El objetivo de la mejora genética animal es cambiar la estructura genética de una población en uno o varios caracteres de forma que se incremente el beneficio económico que de ella se obtiene. Hay diversas técnicas que se han diseñado para lograr ese objetivo. El usar una u otra depende de la estructura genética de los caracteres y de las relaciones entre ellos. Son los parámetros genéticos los que nos describen dicha estructura y su valor depende de la raza, población, etc. HEREDABILIDAD Para que una característica pueda ser mejorada genéticamente debe ser heredable. La heredabilidad es un parámetro que nos indica que porción de las diferencias que observamos entre individuos de una población son debidas a la genética. La heredabilidad de una característica cuantitativa en una población es el parámetro genético de mayor importancia ya que determina la estrategia a ser usada en el mejoramiento de esa característica. Para la mayoría de las características una parte de la variación observada tiene una base genética y otra es el resultado de factores ambientales La heredabilidad se define en sentido estricto, como el cociente entre la varianza aditiva (VA) y la varianza fenotípica (VF): VA h 2 = VF Los valores numéricos de la heredabilidad pueden estar dados en decimal o porcentaje, pero siempre tomando valores de 0 a 1 y de acuerdo a los valores que tome se clasifica la heredabilidad (h 2 ) de la siguiente forma: Grupo de características Valores h 2 Referentes a la reproducción baja Productivas media a alta Calidad de los productos alta Esqueléticas o anatómicas mayor 0.50 alta a muy alta (CARDELLINO, R. y J. ROVIRA. "Mejoramiento Genético Animal".1987) 9

11 Si el valor estimado es cero, nada de la variación en el carácter es genético y la selección será totalmente inefectiva. Si la heredabilidad es uno, no hay variación ambiental presente y el valor fenotípico es igual al valor de cría, permitiendo una selección muy efectiva. La heredabilidad es un valor relativo, no absoluto, en el sentido de que se aplica a una población en particular (la que sirvió para su estimación) y a una característica en particular. Los valores se pueden extrapolar, en general, a otras poblaciones con similar estructura genética, historia, etc. Es importante reconocer que la heredabilidad depende del control que se tiene sobre los efectos ambientales. Diferencias de producción entre animales dependen de un determinado manejo (condiciones heterogéneas de nutrición y sanidad entre los animales, parasitosis, deficiencias energéticas, proteicas, minerales, etc.) y si logramos despejarlas aumentamos la heredabilidad. Para planear y ejecutar programas de selección debemos poseer estimaciones de la heredabilidad de los diferentes caracteres de importancia para la producción. Finalmente, debemos destacar que la heredabilidad se refiere a una medida concreta de un carácter en una población, en un momento determinado y bajo un ambiente determinado. REPETIBILIDAD Muchas de las características de interés económico se manifiestan varias veces en la vida del animal. Se puede observar que el valor de estas mediciones cambia, en unos casos poco y en otros en mayor proporción. Para algunas características, para conseguir una buena estima de la producción, es necesario medir el carácter varias veces. Cuando realizamos más de una medición sobre la misma característica y sobre el mismo animal una parte de la varianza ambiental es permanente (Vep), permanece igual durante toda la vida del animal (una deficiencia nutricional prolongada durante el período de crecimiento). Otra parte de la varianza es temporaria (Vt) y es causada por factores del clima, nutrición, manejo, etc., que afecten cada medición. En este contexto es posible definir a la REPETIBILIDAD o ÍNDICE DE CONSTANCIA (r) como el valor que nos indica la probabilidad que un animal, que ubicamos en una 10

12 jerarquía o rango o valor de producción a determinada edad, va a seguir ocupando ese lugar al cabo de algunos años. También se la puede definir como la proporción de la varianza fenotípica (VF) que es debida a causas permanentes (Vep) y obviamente el genotipo (VG) es una causa permanente de origen genético. Mide de qué manera las producciones iniciales de un individuo son o no un buen estimador de lo que el animal va a producir en su vida completa. R = ( VG + V ) VF ep CORRELACIÓN Cuando hablamos de selección por uno o más caracteres es importante conocer qué relación existe entre los caracteres a seleccionar o entre el seleccionado y los asociados a este. Esto hace necesario introducir los conceptos de correlaciones fenotípicas, genotípicas y ambientales. 1. Correlación fenotípica: es la correlación que existe entre dos características medidas a un mismo animal. 2. Correlación genética: es la relación que existe entre dos características, una medida en el padre y la otra en la descendencia. Las estimaciones de correlaciones genéticas son las que permiten predecir la variación en un carácter cuando se selecciona por otro. 3. Correlación ambiental: es la asociación que existe entre dos características medidas en el mismo individuo, debido a un efecto ambiental determinado. Las causas que ocasionan correlaciones genéticas pueden ser de origen temporario o permanente. Temporario: es el ligamiento entre los genes responsables de las dos características. Cuanto más cerca estén los genes en el cromosoma mayor es la probabilidad que se transmitan juntos. Permanente: la causa es la pleiotropía. Cuando un gen tiene influencia sobre una o más características. 11

13 Como definimos anteriormente la Correlación genética es la asociación que existe entre dos características, una medida en los padres y la segunda en los descendientes. De esta manera se obtendrán valores que van de 1 a +1 pasando por 0, en donde una correlación de 0 nos dice que no existe asociación entre esas características, una correlación de +1 nos dice que es una asociación perfecta y positiva y una correlación de -1 nos dice que es una asociación perfecta y negativa. Este parámetro es muy importante al momento de seleccionar debido a que nos está indicando el cambio que produciremos en una variable cuando seleccionemos por otra. Debemos tener en cuenta que en general las características de crecimiento presentan un alto valor de correlación genética entre ellas. No obstante, siempre existen animales que escapan a la regla y justamente son los que nos interesa determinar cuando estamos necesitando padres que transmitan un bajo peso al nacer y un alto peso al destete. Algunos ejemplos de heredabilidades y correlaciones genéticas de las características carniceras se describen a continuación en la Tabla 3. Tabla 3. Heredabilidades y Correlaciones de las características carniceras Nota: la diagonal representa la heredabilidad de la característica. Por encima de la diagonal están las correlaciones genéticas. Por debajo de la diagonal están las correlaciones accionésicas. Fuente: Doyle Wilson, Iowa State University. 12

14 HERRAMIENTAS DEL MEJORAMIENTO GENÉTICO SELECCIÓN CRUZAMIENTO CONSANGUINIDAD El objetivo general del mejoramiento genético es lograr una población de animales con características genéticas deseables, determinadas fundamentalmente por el mercado donde se comercializarán los productos y el tipo de explotación. Al determinar los caracteres de mayor rentabilidad, podremos elegir los animales más beneficiosos para el establecimiento, que serán los que tengan una alta productividad por unidad de tiempo. El progreso genético esperado depende en gran parte de la habilidad del criador en reconocer aquellos animales que poseen genotipos superiores. Para lograr esto es muy importante cumplir algunos pasos que nos ayudarán a implementar un Plan de Mejora en el establecimiento. 1. Definir el OBJETIVO de cría o tipo de animales a producir (que variables quiero mejorar) 2. CRITERIO de selección en base al objetivo (que información voy a utilizar) Para definir los objetivos y criterios de selección tenemos que identificar los factores que influyen positiva o negativamente sobre la rentabilidad de la empresa y, a partir de allí, elegir aquel sobre los cuáles podemos influir a través de la genética. Es en este momento donde debe diseñarse un Programa de Mejoramiento Genético que se adecue a las condiciones de la explotación, teniendo en cuenta las distintas variables que pueden modificar los resultados, entre ellos: área geográfica, clima, suelo, nutrición, sanidad, manejo y mercado. Luego es muy importante definir en qué variables debe concentrarse cada productor según el tipo de explotación. Para algunos será muy importante la ganancia de Kg de carne en el destete, para otros la facilidad de engorde, y así habrá distintas características que se ajusten a las necesidades de cada productor y cada explotación ganadera. Otro aspecto a considerar es la variabilidad genética de los caracteres contemplados. Ésta permitirá 13

15 obtener una mayor respuesta genética a la selección y por ende, un mayor progreso genético. Además los caracteres deben poder medirse con relativa facilidad, de una forma sistemática, controlada y a un costo accesible. Aquí es donde incorporamos el concepto de mediciones objetivas, fundamentales para una correcta selección de reproductores por las características deseadas. Dada la variación que existe en los sistemas de producción y en los ambientes bio-económicos y sociales en los que se desarrollan los planteos ganaderos, surge la necesidad por parte de cada productor de analizar y revisar periódicamente la definición de sus metas y objetivos de selección. Una vez establecidos los criterios de selección para cumplir con los objetivos planteados, se debe determinar el tiempo y la forma de obtener la información necesaria (registro de caracteres productivos y no productivos). Para esto es necesario establecer un Control de Producción basado fundamentalmente en una correcta toma de datos, los cuales una vez procesados se utilizan para estimar el valor genético de los animales. El primer paso para un correcto Control de Producción es la identificación de TODOS los animales del rodeo. Es importante remarcar que todos deben contar con un número único, permanente e insustituible de identificación. Si ésta no es correcta en cada una de las etapas productivas, la información tomada no será verdadero reflejo del rodeo, y por lo tanto los resultados de la evaluación genética, tampoco lo serán. Luego, se tomarán registros de cada una de las distintas etapas, cada uno indicando identificación del animal. Entre los datos que pueden registrarse se encuentran las pesadas (peso de nacimiento, destete, al año y final), puntajes de facilidad de parto, medición de circunferencia escrotal e información de carcasa mediante la técnica de ultrasonido (Área de Ojo de Bife, Grasa Dorsal y Porcentaje de Grasa Intramuscular). Cabe destacar que cada una de estas mediciones debe ir acompañada de la fecha en que se registra y un código de manejo, para detallar qué animales tuvieron las mismas condiciones de manejo. La información que se utilice, para evaluar el valor de cría de los animales, depende por un lado de la información disponible, del esfuerzo y tiempo que se esté dispuesto a gastar y por otro lado de la característica por la cual se seleccione y de su heredabilidad. Por ejemplo, en características de expresión limitada a uno de los sexos, como producción de huevos o leche, el valor genotípico de los machos no puede ser evaluado por su fenotipo. Se debe entonces utilizar información proveniente de hembras relacionadas genéticamente con el individuo en cuestión. 14

16 SELECCIÓN La selección es la principal herramienta para mejorar genéticamente una población mediante la alteración de la frecuencia genotípica y fenotípica. Las diferencias observadas entre poblaciones de una misma especie con respecto a un carácter en particular, pueden atribuirse por un lado a diferencias genéticas y por el otro, a diferencias del medio ambiente en que se encuentran. Las primeras son fundamentalmente diferencias en las frecuencias de los genes que controlan el carácter y en la distribución de los genes en los individuos. Entonces, el mejoramiento de la producción animal puede realizarse a través del mejoramiento del medio ambiente (nutrición, sanidad, manejo, etc.) que produce resultados inmediatos pero no acumulables o a través del mejoramiento genético que es más lento pero permanente y se va acumulando año a año. El propósito es obtener poblaciones con un genotipo promedio superior, lo que se logra o bien aumentando las frecuencias de los genes favorables, o bien redistribuyendo los genes en combinaciones genotípicas más productivas. Lo primero se logra por la selección y lo segundo por el control del sistema de apareamientos. La selección puede alterar la composición genética de una población a través de un proceso de reproducción diferencial entre individuos de una población, dejando que algunos tengan descendencia y otros no. La selección se puede dividir en dos etapas: 1. Estimación del valor de cría 2. Elección de los progenitores de la próxima generación La estimación del valor de cría es clave a fin de identificar aquellos reproductores que poseen las características deseadas. En producción animal, la mayoría de las características de importancia económica están gobernadas por una gran cantidad de genes y además tiene una gran influencia ambiental. Al observar o medir un animal (Ej: peso al destete) se está evaluando su fenotipo. Ese fenotipo es el resultado del genotipo (composición genética) con la influencia del ambiente (sanidad, nutrición, manejo, etc.) en el cual se desarrolló ese animal. Es por ello que se han desarrollado modelos complejos de estudio cuya función es separar la genética de la influencia ambiental. Los efectos ambientales incluidos en una Evaluación 15

17 Genética permiten corregir los datos de producción. Esto a su vez, permite comparar directamente los valores genéticos obtenidos de todos los animales incluidos en esa Evaluación. Por ejemplo, la edad de parición de una vaca produce un efecto muy variable sobre el peso del ternero al momento de nacer, es por ello que al incluir esta información en la evaluación se trata de neutralizar este efecto. Se distinguen 2 tipos de selección, según cuál sea el agente que la realiza: natural y artificial. La selección artificial es la que realiza el criador basado en los criterios que utiliza en su población para escoger los animales padres de la próxima generación. Es dirigida y controlada. La selección natural es sin intervención del hombre y explica gran parte de la diversidad entre especies y variedades. No es dirigida ni controlada. CONSECUENCIAS DE LA SELECCIÓN Por si misma la selección no origina nueva variación genética. Sus efectos están restringidos a la utilización de la variación ya presente en la población, pudiendo aprovechar cualquier nueva variación que surja espontáneamente por mutación. La selección puede tener dos consecuencias en la población: Cambiar la media genotípica de la población, a través de un aumento de la frecuencia de los genes favorables pertenecientes a la característica y por lo tanto un aumento de los genotipos deseables. Modifica la amplitud de la distribución de los genotipos (Varianza) 16

18 El segundo efecto tiende a reducir la variación genética en la población y como consecuencia la selección se volverá menos eficiente. Inicialmente estamos interesados más que nada en el primer efecto, ya que es el objetivo del mejoramiento genético. TIPOS DE SELECCIÓN 1. Selección fenotípica individual Es el método de selección más directo de ser aplicado y el criterio de selección es el propio fenotipo. Para realizar este método de selección debe ser posible realizar medidas de la característica por la cual se selecciona directamente en los individuos. Este método de selección no es muy eficiente para características de baja heredabilidad. Por lo tanto, lo ideal sería usar este tipo de selección solo para características de alta heredabilidad, como por ej. Altura. 2. Selección por pedigrí El pedigrí ha sido utilizado para juzgar el valor de cría de un animal. Se usan registros de ascendencia y descendencia que proporcionan datos únicamente de parentesco. Registro de animales: los animales pueden ser de GRADO o PEDIGRI. Los animales de GRADO se denominan así cuando no son de PEDIGRI y el registro lo lleva una asociación. Los animales PEDIGRI deben tener los datos de 5 generaciones y debe cumplir con ciertos requisitos. Lo controla la Sociedad Rural Argentina. Equinos (Stud Book) Bovinos (Herd Book) Ovinos (Flock Book) Porcinos (Swine Book) Caprinos (Goat Book) 17

19 Para que el pedigrí pueda servir como herramienta en la selección es necesario que además haya registros de producción de los antepasados. El peso relativo proveniente de un pariente del individuo depende de varios factores: De la posición relativa de ese pariente en el pedigrí, Del grado de parentesco con el individuo, que es una medida del porcentaje de genes que tienen en común, De la exactitud con que ese pariente fue evaluado en su producción. La selección por pedigrí es útil cuando el individuo es aún muy joven para expresar el carácter por el que se selecciona y siempre y cuando haya información suficiente y además exacta de la performance de antepasados relativamente cercanos. Un uso importante de la selección por pedigrí es en el mejoramiento del ganado lechero, como preselección de toros jóvenes para ser probados posteriormente por su progenie. Toritos hijos de toros comprobadamente superiores y de vacas altamente productivas tienen una alto valor de cría esperado. A medida que nueva información va estando disponible esta información preliminar de pedigrí va teniendo proporcionalmente menos valor. 3. Selección por progenie Es el tipo de selección más importante. El criterio de este método es el promedio fenotípico de una muestra no seleccionada de los hijos del individuo. Predicción de valores genéticos de reproductores basados en la información y registros de las progenies de los animales evaluados. Consiste en obtener el valor genotípico a partir de su descendencia y ascendencia. Es el método más confiable para establecer los valores genéticos de los animales, es el más utilizado para características de baja heredabilidad y limitados al sexo, pero también el más costoso por la recopilación y análisis de la información y el aumento del intervalo entre generaciones. En bovinos lecheros, por ejemplo, un toro puede servir al año y medio de edad, al año siguiente nacen sus hijas dos o dos años y medio después comienza su primera lactación que dura casi un año; en total, desde el nacimiento del toro a ser probado hasta que están disponibles los primeros datos de sus hijas, han pasado 6 años. 18

20 La exactitud de la prueba de progenie depende de la heredabilidad de la característica seleccionada y del número de hijos medidos, así como del parentesco entre ellos. Hay que tener en cuenta la distribución-recopilación y análisis de los datos. Se necesita de una institución organizadora que administre la prueba de progenie, administre la base de datos y recopile los registros de información (genealógicos, productivos, reproductivos, morfológicos) MÉTODO BLUP DATOS FENOTIPICOS DATOS GENOTÍPICOS El fenotipo de un animal (producción de carne, conformación de una vaca, kilos de peso al año, producción de leche a 305 días, circunferencia escrotal, etc.) es el resultado de su valor genético más una serie de factores ambientales que influyen sobre su expresión. Mediante la aplicación de una metodología de análisis específica llamada Modelo Animal (Método BLUP) se intenta predecir el valor genético correspondiente a cada animal de la población en estudio, eliminando en lo posible los factores ambientales que influyen sobre esa característica. Estos complejos modelos y cálculos son llevados a cabo por una Unidad Ejecutora, que es la encargada de la evaluación genética y depende de cada una de las Asociaciones de Criadores de las diversas razas. 19

21 Una vez que el productor o la institución encargada, ha recopilado los datos de producción y genealogía, son enviados a la Asociación de Criadores de Holando Argentino (ACHA), donde se realiza el primer control de calidad de la información. Finalizada esta etapa, se envía esa información a la FCV-UNCPBA para realizar los cálculos necesarios y devolver los resultados de la Evaluación Genética en forma de HTP (Habilidad de Transmisión Predicha) a la Asociación. Conociendo estas diferencias entre los animales, los productores están en condiciones de seleccionar objetivamente aquellos ejemplares que cumplan con los objetivos incluidos en su Programa de Selección. La Evaluación Genética de la raza es muy importante en términos objetivos, ya que al descartar la influencia ambiental, permite conocer el componente genético de cada uno de los animales de la población registrada y así compararlos en forma directa. 4. Selección por hermanos 5. En tandem 6. Por niveles independientes de rechazo 7. Por índices de selección 20

22 PLAN DE SELECCIÓN Una vez establecido el Sistema de Control de Producción, incluyendo el registro de genealogía y luego de obtenidas las estimaciones genéticas de los animales del rodeo, cada productor implementará su propio plan de selección. El objetivo del mismo será entonces el de fijar las características deseables para cada caso particular y también disminuir la frecuencia de aquellos genes que influyen negativamente en el sistema de producción. De esta manera se podrá mejorar la calidad genética del rodeo, maximizando el progreso genético, incrementando finalmente la rentabilidad de la explotación ganadera. Hoy hay disponibles diversas herramientas para poner en práctica un plan de selección, por ejemplo: Inseminación Artificial en sus distintas modalidades, elección de los animales que irán a servicio (tanto machos como hembras) a través de sus datos genéticos, seguimiento de los productos (Control de Producción y Evaluación Genética), incorporación de genética de otros rodeos que permitan mejorar o introducir características deseadas, etc. A lo largo del tiempo los genetistas han logrado numerosos avances en el área animal para desarrollar nuevas técnicas de mejoramiento genético hasta llegar a la secuenciación completa del genoma bovino, esto es, el análisis completo del ADN bovino. Es importante entender que todas las herramientas que surgen a partir de estos avances pueden ser utilizadas en forma complementaria. Por ejemplo, la evaluación visual de un animal nos habla de su conformación, aplomos, características raciales y sus aspectos funcionales, pero no nos brinda información sobre cómo trasmitirá a su descendencia caracteres productivos como peso al destete, leche o facilidad de parto. Estos últimos, los estimaremos mediante la Evaluación Genética, que además incorpora el concepto de características heredables y tiene en cuenta la genealogía de cada animal. Cabe recordar que los resultados de las evaluaciones son solo una de las herramientas que el productor puede utilizar para mejorar las características de interés en su sistema productivo. Es por esto que lo prioritario es establecer sus objetivos de mejoramiento para decidir cuál o cuáles serían los reproductores adecuados para su rodeo. Sea cual sea la evolución que siga el mejoramiento genético en los próximos años, el objetivo de los criadores será la búsqueda de las herramientas que permitan obtener los mejores animales para su planteo ganadero, con genes que puedan ser transmitidos a su descendencia y que expresen las características productivas deseadas. 21

23 CRUZAMIENTO El término cruzamientos se aplica al apareamiento de individuos menos emparentados entre sí que el promedio de la población a la que pertenecen. Los más comunes son los cruzamientos entre razas, variedades y líneas cuyo principal objetivo es el aprovechamiento económico del vigor híbrido. La palabra Heterosis fue utilizada por Shull en 1914 para describir el aumento en el vigor o productividad de las cruzas en relación a sus padres. En términos matemáticos VIGOR HÍBRIDO o HETEROSIS es la diferencia entre el valor fenotípico de la cruza y el promedio de los padres: H = MCruza ½ (MP1 + MP2) Donde: M representa medias fenotípicas o genotípicas y P1 y P2 son los progenitores. Con los cruzamientos lo que se logra es aumentar la heterocigosis para todos los pares de genes, cuando los progenitores poseen alelos diferentes. Los cruzamientos modifican las frecuencias genotípicas sin modificar las frecuencias génicas. Hay dos casos de Heterosis: 1) Cuando el promedio de las cruzas no supera la performance media de uno de los padres. 2) Cuando el promedio de las cruzas supera la performance media del padre más productivo. B 1 2 A A B CRUZA AxB CRUZA AxB 22

24 En ambos casos tenemos biológicamente heterosis, pero sólo en el segundo caso hay una heterosis económicamente rentable. La Heterosis es expresada en unidades de medida (kg, cm, g/día, etc.) por lo tanto debemos definir la característica para el cual se calcula la heterosis. La HETEROSIS es para UNA CARACTERÍSTICA. No tiene sentido discutir la existencia o no de heterosis si no se especifica de qué característica se trata. HETEROSIS E INTERACCIÓN GENOTIPO-AMBIENTE El nivel de heterosis puede variar con el ambiente. En la práctica se ha observado que se manifiestan mayores niveles de heterosis en ambientes pobres que en ambientes buenos. Un ejemplo es el ilustrado en la siguiente figura, que representa el cruzamiento de una raza local con una exótica en dos ambientes distintos. La progenie (cruza) está simbolizada como F1 y la segunda generación filial, obtenida de animales F1 apareados entre sí, se indica como F2. Si el ambiente es excelente la raza exótica supera en producción a cualquier cruza. En ambientes más pobres la F1 (cruza) presenta una mayor producción. Figura 6. Heterosis en presencia de interacción genotipo-ambiente. La probable existencia de una interacción genotipo-ambiente es un punto muy importante a considerar en la elaboración de planes de cría no solamente en relación al valor de la heterosis sino también al comportamiento de cada una de las poblaciones parentales por separado. 23

25 TIPOS DE HETEROSIS Hay tres tipos o niveles de heterosis: Heterosis individual: es la mejora en la performance, vigor, en el animal individual (AB) en relación a la media de sus padres atribuida a los genes que el individuo posee (1/2 A, 1/2 B) y no a los efectos maternos, paternos o ligados al sexo. Heterosis materna: atribuible al uso de madres cruza (AB) en lugar de madres de una de las razas parentales (A o B). Se manifiesta en los hijos de madres cruzas a través de un aumento en la producción de leche, un mejor ambiente prenatal, mayor habilidad materna, etc. Heterosis paterna: es la ventaja que se obtiene al usar padres cruza (AB), en lugar de padres de raza pura, medido como performance en la progenie. Esto podría deberse a una mayor fertilidad, calidad de semen, líbido, etc. En bovinos y ovinos la heterosis individual y materna son las más importantes. Un ejemplo es el peso al destete en bovinos, que depende de los genes del ternero para crecer y del ambiente proporcionado por la madre. El genotipo del ternero es una función de los genotipos de su padre y de su madre. El ambiente depende además de los genes de la madre para habilidad materna y producción de leche y el genotipo materno es función de los genotipos de los abuelos maternos. BASES GENÉTICAS DE LA HETEROSIS Así como la depresión endogámica es proporcional al aumento de la homocigosis, la heterosis es proporcional al aumento de la heterocigosis en la población. La heterosis depende de la existencia de dominancia para los alelos favorables de la característica en cuestión. La heterosis es específica para un cruzamiento determinado, dependiendo de la diferencia en frecuencias génicas entre las líneas o razas cruzadas. Frecuentemente se realiza un cruzamiento con el propósito de formar una población base o fundadora, y a partir de esta seleccionar en determinada dirección. 24

26 La diferencia en constitución genética entre la población F1 y F2 radica en la distribución de genotipos y no en la frecuencia génica, habiendo un menor porcentaje de heterocigotas en la F2. Hay bastantes evidencias que soportan la teoría de la dominancia como base de la heterosis. Los casos de sobredominancia son en realidad casos extremos de dominancia, en que el valor del heterocigota excede al homocigota, aunque es clásico mencionar distintas teorías de la heterosis (dominancia, sobredominancia y epístasis). No toda la evidencia experimental es a favor del modelo de la dominancia. En ganado lechero hay evidencias tanto a favor del modelo de la dominancia como de la epístasis, lo que enfatiza la dificultad de extrapolar las informaciones sobre cruzamientos no sólo de una raza a otra, sino también entre diferentes líneas dentro de una misma raza. SISTEMAS DE CRUZAMIENTO objetivos: El uso de los cruzamientos en el mejoramiento animal puede tener tres grandes Sustitución de poblaciones: se realizan cruzamientos absorbentes. Explotación de la complementariedad: se combina en una sola población las características deseables de dos poblaciones parentales. Lleva a la formación de poblaciones base o sintéticas, a partir de las cuales se selecciona simultáneamente por los caracteres que se busca combinar. En la mayoría de los casos resultan en la formación de nuevas razas. Explotación de la heterosis: depende de los efectos no aditivos. Admitiendo la hipótesis de la dominancia como base de la heterosis, estos sistemas de cruzamientos pretenden maximizar el grado de heterocigosis lo que no quiere decir que no hagan también uso de la complementariedad. 25

27 TIPOS DE CRUZAMIENTOS SUSTITUCIÓN DE POBLACIONES CRUZAMIENTO ABSORBENTE: Absorción por una raza exótica El cruzamiento absorbente, también llamado sustitutivo, consiste en la sustitución gradual de una población por el apareamiento en cada generación de reproductores puros de la raza elegida, de modo que se acrecienta en cada generación la fracción perteneciente a la raza cruzante o absorbente. Dentro del margen de posibilidades es posible demostrar que después de seis generaciones pueden hallarse individuos enteramente puros de la raza absorbente, es decir, cuyo genotipo se halle libre de cromosomas de la raza de origen. En la práctica se admite que después de 4 o 5 generaciones los individuos ya pueden admitirse como puros o casi de tal condición de la raza absorbente, siendo factores muy importantes al respecto, el genotipo de los reproductores que se emplean de la raza absorbente, por cuanto la mayor homocigosis de los mismos, transmitirá mayor uniformidad a todas las generaciones sucesivas y acompañado por una cuidadosa elección con rechazo de aquellos individuos que exhiben las características de la raza que se desea suplantar, se puede acelerar en mucho el proceso de depuración. Es el procedimiento más económico, menos riesgoso y más sencillo de suplantar una raza por otra más idónea a las exigencias de la explotación económica o a las condiciones ambientales. F 1 F 2 F 3 F 4 Figura 7. Cruzamiento absorbente (A: raza exótica; B: local) 26

28 En última instancia solo exige la incorporación de reproductores de la raza absorbente, y la elección en cada una de las generaciones de los reproductores más semejantes a la raza absorbente. La aplicación práctica de este sistema solo presenta un problema, elegir con acierto la raza absorbente. A tal objeto deberá tenerse en cuenta la orientación de la explotación y la adopción de la raza a emplear tanto en relación a las condiciones de ambiente (clima, altitud, alimentación, estado sanitario) como a las posibilidades del medio económico donde se pretende realizar su explotación. CRUZAMIENTO ABSORBENTE: Absorción por individuos F1 En ciertas circunstancias no es posible disponer de animales de la raza A (exótica) entonces se usan como padres animales F1 (AB). La heterosis se mantiene en un 50% del máximo posible durante todo el proceso y el porcentaje de genes A va en aumento, acercándose al límite de 50%. A x B 1/2 A 1/2 B x B 1/2 A 1/2 B x 1/4 A 3/4 B 1/2 A 1/2 B x 3/8 A 5/8 B 1/2 A 1/2 B x 7/16 A 9/16 B 1/2 A 1/2 B x 15/32 A 17/32 B Figura 8. Cruzamiento absorbente utilizando animales F1 27

29 EXPLOTACIÓN DE LA COMPLEMENTARIEDAD: Formación de nuevas razas o sintéticas. Durante todo el proceso de formación de las razas, la realización de cruzamientos debe ser acompañada de selección a favor de aquellas características que se buscan al combinar las razas parentales. Beefmaster: ½ Brahman ¼ Hereford ¼ Shortorn Santa Gertrudis: 5/8 Shortorn 3/8 Cebú Brangus: 5/8 Angus 3/8 Brahman Se desarrolla una nueva raza cuando se considera que las razas existentes no proveen las condiciones óptimas desde el punto de vista productivo. Se eligen Las razas que mejor se adapten a los objetivos de selección y se procede a convertir la descendencia del cruce en una población cerrada. Ejemplo: Cruzamiento Alternativo: Se realiza un apareamiento de individuos de razas distintas y sobre la descendencia se emplean alternativamente reproductores de la raza de origen. E x C 1/2 E 1/2 C x C 1/4 E 3/4 C x E 5/8 E 3/8 C Figura 9. Formación de un sintético 5/8 E 3/8 C (E: raza europea; C: raza cebuina). 28

30 EXPLOTACIÓN DE LA HETEROSIS: Son cruzamientos comerciales orientados principalmente hacia el aprovechamiento de la heterosis tanto individual como materna. - Sistemas F1 Son los que utilizan el producto F1 en cada generación, al cruzarse dos razas parentales. Este sistema usado para aves y en gran escala en la cría de cerdos, maximiza la heterosis y da un producto uniforme, pero impone el costo de mantener dos poblaciones o razas puras para usar como padres Figura 10. Cruzamiento simple, entre macho Duroc y hembra Pampa-Rocha (Barlocco et al., 2009) - Cruzamientos entre 3 razas Tienen por objetivo utilizar la mayor habilidad materna de la hembra híbrida. Así, se pueden seleccionar líneas A y B cuya cruza produzca hembras de buena habilidad materna y luego una línea C (línea padre terminal) que por ejemplo, haya sido seleccionada para eficiencia de conversión o calidad de carcasa. Las limitantes que tiene el uso de este sistema está dada por la complejidad del uso de tres poblaciones. Un ejemplo en cerdos donde se realiza un cruzamiento triple (figura 11), es el caso de las exigencias de los animales blancos, ya sea para mejorar la presentación de lechones o para imprimir mejores características productivas. 29

31 Figura 11. Cruzamiento triple (no rotacional) en cerdos. - Cruzamientos fijos entre 4 razas Son realizados combinando A x B = (AB) con C x D = (CD) serían el producto de AB x CD = (ABCD). Es en cierto modo, una aplicación del sistema anterior y utiliza tanto la heterosis individual como la materna y paterna. Puede resultar muy complicado su manejo y está casi restringido a cerdos y aves. - Cruzamientos rotativos o rotacional con 2, 3 y 4 razas Figura 12. Cruzamiento rotativo con 2 razas. Puede ser regular o irregular. 30

32 Permite utilizar la heterosis materna manteniendo un rodeo cruza en forma estable. Los cruzamientos rotacionales dependiendo del número de razas que se utilicen pueden ser dobles (dos razas) o triples (tres razas). Siempre se utilizan razas puras en forma alternada a través de la vía paterna, mientras que las hembras son animales cruza lo cual permite retener un porcentaje importante de heterosis individual y materna. Este sistema tiene como desventaja la complejidad de mantener distintos rodeos y además mantener identificada la paternidad de cada animal. Este tipo de cruzamientos requiere un alto grado de organización. 31

33 CONSANGUINIDAD La consanguinidad (inbreeding) es el apareamiento entre animales que tienen uno o más antepasados en común. Cuanto más cercano sea el parentesco, mayor será la consanguinidad en la progenie resultante. En una población el apareamiento entre parientes se puede originar por apareamientos dirigidos o por el azar (tamaño de la población pequeño). La consanguinidad produce un aumento de la homocigosis en los individuos, lo que trae consigo algunos efectos negativos para los caracteres productivos y reproductivos que denominamos depresión endogámica. - Consecuencias de la consanguinidad: Aumento de la homocigosis en los individuos y disminución de la heterosis. No aumenta el número de alelos recesivos pero los hace evidentes. Fijación de alelos en los subgrupos de individuos más emparentados. En la población se observará: una tendencia a la fijación de los caracteres (en especial aquellos controlados por pocos genes), un aumento del parecido fenotípico entre padres e hijos (mayor prepotencia) y una disminución de la media fenotípica de caracteres cuantitativos, en particular los relacionados con vigor, fertilidad y viabilidad. La aparición de genes recesivos indeseables que afectan a características reproductivas y productivas es de efecto pequeño y su acción se manifiesta en forma gradual. Sin embargo existen otros genes de mayor efecto que se manifiestan en forma más importante, por ejemplo: El gen del enanismo Espina bífida Hidrocefalia Atricosis Defectos de aplomos 32

34 El estudio del pedigrí del animal permite muchas veces sacar conclusiones sobre su probable composición genética. - Utilización de la consanguinidad en la cría animal La consanguinidad puede ser utilizada para formar líneas o familias dentro de una raza, especialmente si la selección se practica paralelamente y se aprovechan diferencias que pudieran existir entre familias. Mucho se ha discutido sobre si conviene o no hacer uso de la consanguinidad en un plantel o una cabaña. Es indudable que un nivel considerable de consanguinidad fue utilizado en las primeras etapas de la formación de prácticamente todas las razas de animales domésticos. Esto permitió cierta uniformidad de las características de conformación del exterior del animal, la mayoría controlados por pocos pares de genes. No ocurre lo mismo para caracteres controlados por muchos genes y que sufren fuertes influencias ambientales. 33

35 TECNOLOGÍA GENÓMICA APLICADA AL MEJORAMIENTO ANIMAL Los avances en genética bovina internacional fueron el producto del esfuerzo conjunto entre productores de la actividad, empresas dedicadas a la obtención de animales mejoradores e instituciones de investigación y educación involucradas con el desarrollo ganadero. En ese contexto, la implementación de distintas tecnologías, han sido el soporte para el crecimiento genético de las poblaciones, siendo la genómica la nueva tecnología incorporada en la mayoría de los programas de mejoramiento genético vigentes. GENÓMICA La genómica es el campo de la genética que intenta comprender el contenido, la organización, la función y la evolución de la información genética del genoma completo. El ADN es la estructura bioquímica básica que contiene la información genética. El ADN está empaquetado en los cromosomas dentro de cada célula del animal. Un gen es una porción del ADN. El lenguaje de la información genética tiene sólo 4 nucleótidos [Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina (T)]. Cuando se secuenció el primer genoma bovino (Bos taurus), en el año 2009, se consiguió conocer el orden exacto en el que aparecen estos cuatro nucleótidos en los cromosomas. Esto significa que se identificaron aproximadamente 3 mil millones de pares de bases. La importancia de conocer ésta secuencia se debe a que la misma determina las proteínas que intervienen en todos los procesos biológicos de los individuos. El ADN se puede extraer, procesar y conservar. Se extrae de células que contengan núcleo, por ejemplo, las más utilizadas son muestras de folículos pilosos, sangre (glóbulos blancos) y semen (espermatozoides). Se procesa mediante la utilización de diferentes métodos, entre ellos la secuenciación que en los últimos años, debido a su elevada demanda y bajo costo, ha dado lugar a las distintas tecnologías 34

36 de secuenciación de alto rendimiento. Estos esfuerzos han sido financiados por instituciones públicas y privadas así como desarrolladas y comercializadas dentro de la empresa privada por las compañías de biotecnología. Marcadores Genéticos Moleculares La mayoría de las características económicamente relevantes en producción animal son de variación continua y están regulados por un número elevado y aún no determinado de genes. Además, para estas variables existe una fuerte influencia ambiental. El uso de la selección genómica aplicada a la producción animal, ha sido potenciado por la identificación de marcadores genéticos en el genoma y la posterior estimación de valores genéticos predichos mejorados genómicamente, que consideran el efecto de estos marcadores. La genómica utiliza los marcadores moleculares para asociar los genes involucrados en las variables de interés productivo, reproductivo, morfológico y de salud. Así, un marcador genético es un polimorfismo del ADN que se puede detectar fácilmente mediante análisis fenotípico o molecular. Dado que los segmentos de ADN que se encuentran próximos entre sí en un cromosoma tienden a heredarse juntos, los marcadores se suelen utilizar como maneras indirectas de seguir la pista del patrón de herencia de un gen que aún no se ha identificado. Con el advenimiento de las técnicas de biología molecular se desarrollaron diversos métodos de detección de polimorfismo genético directamente a nivel de ADN, siendo algunos de ellos los que se mencionan a continuación: RFLP: Polimorfismo de Longitud de Fragmentos de Restricción. El estudio de los polimorfismos de este tipo consiste en el análisis en cuanto a número y tamaño de los fragmentos de ADN que se originan al digerir con enzimas de restricción el material genómico o un fragmento amplificado del genoma. La identificación del polimorfismo se realiza por PCR. Este método se ha empleado en la caracterización de los genes de algunas de las proteínas lácteas bovinas. En animales domésticos se ha realizado este tipo de análisis del ADN desde Los MINISATÉLITES o VNTR: (número variable de repeticiones en tándem). Son secuencias no codificantes e hipervariables del ADN (de una longitud aproximada de entre 6 y 25 pb) repetidos en tándem un número variable de veces (VNTR). Se genera 35

37 de este modo una gran cantidad de alelos diferenciados por el número de repeticiones que posee cada uno. Esto los convierte en marcadores altamente informativos en estudios de análisis de ligamiento y pruebas de identificación. Los MICROSATELITES o SSR (secuencias simples repetidas) o SSLP (polimorfismo de longitud de secuencias simples) o STR (repeticiones simples en tándem). Consisten en pequeñas secuencias de 2 a 5 nucleótidos repetidos en tándem, altamente variables en tamaño. En genomas eucariotas las secuencias de los microsatélites son muy frecuentes, bien distribuidas y mucho más polimórficas que los minisatélites, constituyendo la clase de marcadores moleculares más polimórficos que se conocen. Se ha señalado que los elementos más repetidos en mamíferos son extensiones de dinucleótidos (CA)n y (GA)n y los más típicos constan de copias de una repetición que usualmente no son superiores a 4 pb de longitud. Los microsatélites han demostrado ser los marcadores más informativos para estudios poblacionales a nivel de subespecie. La mayoría de los estudios realizados hasta el momento con este tipo de marcadores se basa en el análisis de frecuencias alélicas. Los microsatélites presentan la ventaja de estar distribuidos al azar, en intrones, regiones codificantes o intergénicas; aunque con una leve tendencia a presentar una mayor densidad en la región distal (telomérica) de los cromosomas. El análisis de PCR se usa de manera rutinaria en casos forenses para generar perfiles de ADN a partir de muestras degradadas o antiguas. Los microsatélites han reemplazado a los VNTR en la mayoría de los laboratorios. Es menos costoso y mucho más rápido. Los SNP: Polimorfismo de nucleótido único. Son considerados la más reciente generación de marcadores moleculares; basados en la identificación de la sustitución de un nucleótido por otro, presentando, en general, dos alelos simples. Su frecuencia oscila entre 1 cada 600 y 1 cada 1000 pares de bases. Constituye una ventaja el hecho de que puedan ser detectados sobre arrays (chips) de fase sólida sin necesidad del empleo de electroforesis en geles. Cada uno de los cuatro nucleótidos puede estar presente en cualquier posición en el genoma, por lo tanto se debe suponer que cada SNP tendría cuatro alelos. Teóricamente esto es posible, pero 36

38 en la práctica la mayoría de los SNP tienen solamente dos variantes, la secuencia original y la versión mutada. Esto se debe a la forma en que estos aparecen y se distribuyen en una población. Si la mutación ocurre en las células reproductivas de un individuo puede ser heredada por uno o más descendientes y después de muchas generaciones establecerse en la población. Los SNP se encuentran tanto fuera de los genes (que no afecten la producción o función de alguna proteína) como en un gen específico, donde pueden ubicarse en regiones codificantes (relacionados con cambios en la cantidad de proteína producidas) o no codificantes (que afectan sólo la secuencia de aminoácidos). Los SNP están siendo empleados como marcadores para el diagnóstico de rasgos específicos por ser abundantes en el genoma bovino, genéticamente estables y de análisis fácilmente automatizable, lo que ha permitido además, su utilización como marcadores para la identificación animal y pruebas de paternidad en ganado bovino. Aplicaciones de la Tecnología Genómica Los marcadores disponibles hoy en los paneles genómicos proveen información que puede ser utilizada para: - Identificación animal y pruebas de paternidad. - Detección de portadores de enfermedades como por ejemplo AM: Artrogriposis, Múltiple, NH: Hidrocefalia, OS: Osteopetrosis, CA: Aracnodactilia Contractural, SN: Sindactilia, MA: Alpha Manosidosis, PSN: Polidactilia, BM: Beta Manosidosis, HI: Heterocromía Iridis, PH: Hipoplasia Pulmonar, TH: Hemimelia Tibial, HY: Hipotricosis, DW: Enanismo, CRY: Criptorquidismo, PR: Protoporfiria, DM: Doble Músculo, EI: Epilepsia Idíopática en bovinos de carne. BLAD (deficiencia de adhesión leucocitaria bovina), CIT (citrulinemia), CVM (complejo de malformación vertebral), DUMPS (deficiencia de uridin monofosfato sintetasa), MF (pie de mula), BY (brachyspina) en bovinos de leche. - Selección asistida por marcadores: Desde 2005 la raza AnGus de la Argentina viene trabajando en la característica terneza en la carne, a través del análisis de cuatro marcadores moleculares (calpastatina2959, calpastatinauog, calpaína316 y calpaína4751) asociados a la misma. 37

39 Se encuentran, en el cromosoma 29, sobre el gen de la calpaína, los marcadores CAPN1316 y CAPN14751, y en el cromosoma 7, sobre el gen de la calpastatina, los marcadores CAST2959 y CASTUoG. En el año 2007 se publicó (Journal of Animal Science 2007, 85: ) un trabajo de colaboración entre el National Beef Cattle Evaluation Consortium NBCEC ( (integrado por las Universidades de Colorado, Cornell, Georgia, Iowa, Kansas y Kentucky), el US Meat Animal Research Center y las Universidades de California, Texas, Louisiana y Nuevo México. Este trabajo, que incluyó a más de 1300 animales, demostró que los individuos con las variantes alélicas (genéticas) más favorables (+) para los marcadores de calpaína y calpastatina tienen una correlación altamente significativa (P<0,001) con la terneza de la carne. Este trabajo fue hecho usando calpastatina2959, calpaína316 y calpaína4751 (GeneSTAR, Australia) y calpastatinauog, calpaína316 y calpaína4751 (Igenity, USA). La Asociación Argentina de AnGus inició trabajos preliminares para evaluar reproductores por terneza. Dado que la capacidad de predecir terneza de los cuatro marcadores parece ser aditiva, a mayor cantidad de las variantes alélicas más favorables, mayor probabilidad de obtener individuos con carne tierna. Los marcadores de terneza se transmiten en forma mendeliana directa. Por lo tanto, los reproductores homocigotas [++] para un marcador, transmiten al 100% de su descendencia la variante alélica más favorable (+), a través de sus gametas. Por su parte, los heterocigotas [+-] transmiten al 50% de sus hijos la variante alélica favorable (+) y al otro 50% la variante alélica no favorable (-). Hay que tener en cuenta que los reproductores homocigotas [--] para un marcador, transmiten al 100% de su descendencia la variante alélica menos favorable (-), a través de sus gametas. - Selección de animales a temprana edad. Los test genómicos pueden ser aplicados a ternero/as, por lo cual los productores pueden conocer el potencial genético muy temprano en la vida del animal. Así, los valores genéticos mejorados genómicamente poseen una importante ventaja cuando son comparados con los métodos tradicionales, los cuales pueden tomar años y requieren información de más hijas en producción que la prueba genómica. Por ejemplo, en la evaluación tradicional ningún animal de un establecimiento comercial proveerá predicciones o valores predichos confiables antes de empezar a producir y/o tener información productiva de sus hijos. Sin embargo, a 38

40 medida que el animal vaya teniendo más información propia, la contribución del valor genómico va disminuyendo y va aumentando el peso del valor genético tradicional. Los resultados de la evaluación genética, complementados con información genómica, son reportados como valores de Diferencia Esperada de la Progenie o de Habilidad de Transmisión Predicha mejorados genómicamente (DEPg o HTPg), los cuales son presentados en las mismas unidades de la evaluación genética tradicional. Un DEPg o HTPg es la mitad de la capacidad genética de producción de ese animal. De esta manera, la información genómica es combinada junto con valores genéticos existentes generando una gran variedad de decisiones de manejo y selección. La incorporación de la información genómica al proceso de evaluación puede realizarse de distintas maneras, mediante el método de pasos múltiples o mediante el método de paso único. Para describir las distintas acciones necesarias para la obtención de valores genéticos mejorados genómicamente, se mencionará el trabajo realizado por el Equipo de Mejoramiento Genético de la Facultad de Ciencias Veterinarias (FCV- UNCPBA), en el marco del convenio entre la FCV-UNCPBA y la Asociación Criadores de Holando Argentino. El objetivo general del trabajo fue incorporar información genómica al proceso de Evaluaciones Genéticas de la raza Holando Argentino. Los objetivos particulares involucraron la incorporación de distintas tecnologías: de pasos múltiples en una primera etapa (octubre de 2013) y de único paso en la segunda etapa (primer semestre 2014). Actualmente (marzo 2014), ha sido finalizada la implementación de la primera etapa (tecnología de pasos múltiples ) con las siguientes acciones: En el primer paso se genotipa una población de animales con prueba de progenie con cierta confiabilidad, llamada Población de referencia. En el segundo paso, se estiman los efectos de los SNP sobre cada carácter en la población de referencia para establecer unas ecuaciones llamadas Ecuaciones de Predicción. En el tercer paso, se predice el Valor Genómico Directo de los animales que no forman parte de la población de referencia, a partir de las ecuaciones de predicción y el genotipo de dichos animales. En el cuarto y último paso se combina el valor genómico directo con el índice de pedigrí o el valor genético tradicional para formar lo que se suele denominar Valor Genético Mejorado Genómicamente. 39

41 Los tres primeros pasos fueron realizados conjuntamente con la empresa Zoetis debido a que disponían de los genotipos de aproximadamente 1100 toros que conformaron la población de referencia. De esta manera, las predicciones mejoradas genómicamente obtenidas en el cuarto paso pueden ser utilizadas para identificar animales superiores con mayor confiabilidad a temprana edad. 40