La implementación de la genómica en programas de mejoramiento genético UNO

Transcripción

1 La implementación de la genómica en programas de mejoramiento genético UNO Dra. Carolina G. Sosa Gutiérrez Directora Laboratorio Nacional de Genómica y Salud Investigadora Tiempo Completo UAEH

2 Mejoramiento genético Es el proceso que involucra el reconocimiento de la variabilidad genética existente en una característica de interés dentro de una población para distinguir y seleccionar a aquellos individuos que por su potencial genético pueden producir un cambio o progreso genético favorable. Parra y Sifuentes (2012).

3 Estrategias para Mejoramiento Genético Selección por Pedigrí Selección por Pruebas de Comportamiento Selección por Prueba de Progenie Selección Asistida por Marcadores

4 Selección por Pedigrí Se usa para elegir un reproductor, el cual no se ha podido probar por su descendencia, o su producción.; se toma en cuenta la producción de sus antecesores inmediatos. Gasque (2008).

5 Selección por Prueba de Comportamiento El comportamiento de un animal es el resultado de la herencia individual y del efecto del ambiente desde el momento de la fecundación hasta que se realizan las mediciones. La proporción de la población debe ser tan grande como sea posible para poder seleccionar un grupo de animales y así identificar a los mejores animales para la prueba.

6 Selección por Prueba de Progenie Se puede evaluar el genotipo de un animal con base en el comportamiento de sus descendientes y esta prueba considerada en Índice de Herencia, su mayor limitación es el tiempo requerido para obtener la información. Son la base de los catálogos de sementales/reproductoras.

7 Mejora Genética Convencional Valores Fenotípicos Pedigrí Selección

8 Mejora Genética Actual Valores Fenotípicos Información Molecular Pedigrí Selección

9 Valoración Genética (BLUP) Corrección de Efectos Ambientales Información Fenotípica del Propio Candidato y de sus Parientes Estima del Valor de Mejora No se necesita información sobre la función o posición de los genes involucrados.

10 Es necesario conocer las relaciones de parentesco entre los animales de la población a seleccionar. A mayor proporción de genes comunes entre candidato pariente, más útil es la información fenotípica de ese pariente, por lo que los parentescos lejanos no son muy informativos. Solo se puede estimar parte de los efectos de los genes (parte aditiva). No se puede aplicar a caracteres difíciles de medir en controles rutinarios (longevidad funcional, resistencia a enfermedades, etc).

11 Selección asistida por Marcadores Las técnicas moleculares son herramientas para estudiar el DNA que un individuo ha heredado de sus padres. En el DNA se encuentran segmentos que han sido denominados marcadores. Puede ser un gen o alguna sección con una ubicación física identificable.

12 Que hacen los Marcadores Moleculares Herramienta moderna y poderosa que aporta información valiosa sobre la estructura genómica. Fundamental para el análisis de genotipos y la selección de los mejores individuos con las características productivas deseadas. Los SNP s con los más comunes actualmente.

13 Aplicaciones de los marcadores de DNA Análisis de asociaciones de marcadores con valores de los caracteres a mejorar. Búsqueda de QTL s o Loci Cuantitativo (años 90 s): regiones del genoma con un efecto importante sobre dicho carácter. Sheep QTLdb: 1,658 QTL de 225 caracteres (Agosto 26, 2017).

14 Marcadores asociados en Borregos

15 Como utilizarlos?? (1ra opción) Detectar uno o varios QTL s Localizar el gen responsable (genes mayores) Aumentar la frecuencia del alelo favorable -Selección -Introgresión

16 Como utilizarlos?? (2da opción) Detectar uno o varios QTL s Estimar el efecto que tienen las variantes de los marcadores sobre el carácter a seleccionar Incorporar los genotipos de los animales para dichos marcadores y sus efectos en los modelos de valoración

17 Selección Genómica Cambio paradigma: utilizar los marcadores como auténticos loci cuantitativos. Utiliza esta información para predecir valor genético de los animales de la población a seleccionar, a partir de los genotipos de los marcadores. Seleccionar a los mejores animales basándose en las predicciones de su valor genético (S. Genómica).

18 Para que la S. Genómica funcione: Es necesario mucho desequilibrio de ligamiento entre los marcadores y los genes causales responsables de los caracteres (deben heredarse conjuntamente). El desequilibrio de ligamiento entre secciones del DNA se produce: -Cuando dichas secciones están ligadas (en el mismo cromosoma y a una distancia inferior a 50cM). -No estando ligadas hay causas de desequilibrio genético en la población (mutación migración, selección o consanguinidad). Revolución de los SNP s

19 Los SNP s son la fuente de variabilidad genética más abundante. Aprox. un SNP cada pb. Millones de SNP s disponibles en un chip para su análisis masivo. Fáciles de analizar(??).

20 Chips de SNP s Equipo para genotipar el DNA

21 Cambio en los esquemas de selección convencionales en los ovinos

22 Estimar los efectos de los marcadores en un grupo de individuos genotipados y medidos en la Población de Referencia. Utilizar estas estimaciones para predecir el valor mejorante de individuos solo genotipados (o genotipados y medidos).

23 Población de Referencia Selección de Candidatos Fenotipos Genotipos Genotipos Ecuación de Predicción Valor Genómico de la Raza W 1 X 1 +W 2 X 2 +W 3 X 3 + Animales seleccionados

24 Como podría la selección genómica cambiar la mejora de mi hato? Toro probado mediante progenie X Transferencia de embriones Toro joven probado genomicamente Cual es mejor???? 5 años después y muchos $$$ Semen DNA 6 meses después y menos $

25 Pirámide del mejoramiento genético En Ovinos, la selección se da de manera escalonada. Genómica Mejoramiento Genético Empadres Selección En Ovinos, con un solo análisis se obtendría la información necesaria para realizarla en un solo paso. Determinación de Paternidad

26 Modos de implementación Selección genómica de hembras y machos. Selección genómica solo de machos jóvenes. Selección genómica de machos jóvenes y valoración por descendencia de los mejores.

27 Ventajas de S. Genómica Mejora de caracteres difíciles de incluir en un programa de selección convencional o con baja heredabilidad. Mayor precisión de los valores genéticos de los reproductores (valoración temprana). Disminuye el intervalo generacional: uso de sementales más jóvenes (60 a 70% de fiabilidad).

28 Estado actual de la implementación de Genómica UNO

29 Resultados de marcadores genéticos 1ra Etapa. LionMAx, MyoMAx y MyoMAxGold RAZAS LOINMAX MyoMAx MyoMax Gold AWASSI BLACK BELLY CHAROLLAIS DORPER DORSET EAST FRIESIAN KATAHDIN LLEYN PELIBUEY POLIPAY TEXEL TOTAL

30 Cuenta con: Evaluaciones genéticas (año). Datos genómicos (11,000 borregos analizados de 8 razas para 23 características y 187 marcadores). Posibilidad de descubrir genes causales y utilizarlos para selección dirigida solamente a dichos caracteres.

31 Búsqueda de marcadores en el Panel Ovino POL MBD5 TRHDE UBR2 RIPK2 RPL7 SMC2 C10RF87CYP2J TGIF1 ADAMTS2 TRPS1 Resistencia Lentivirus Crecimiento y musculo CCDC15 MSL1 Crecimiento y musculos NTN1 Afecta crecimiento y P. leche ZWINT Afecta crecimiento y P. leche PLA2G6 Afecta crecimiento y P. leche PFKFB4 Afecta crecimiento y P. leche TRDN Superovulac ión Crecimiento y p. leche Dermatopar axis Crecimiento fetal LRRC2 ADX SHISA9 TRDN Verificados Malformaciòn musculoesqueletico Carne y crecimiento Carne y crecimiento Infertilidad Infantilismo Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne PRNP SCRG1 GDF9 FGF2 /NUDT6 GTL2 DLK1 Scrapie GRM1 Conversión alimenticia Superovulaciò n Crecimiento y carne Crecimiento y carne Callypege Loin MEF2B,FXANK CAMKMT NAALADL2 CHMP5 LRPPRC Por verificar Malformaci ones PALMD RTCA Solidos en leche Resist. Parásitos Aumento ovocitos SLC35A1 Boroola Afecta crecimiento Marmoleo Paternidad STT3A Resist. Parásitos BM8246 MSTN LSM3 MYO10 Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne Crecimiento y carne HYDIN TSPEAR PIK3R4 KRTCAP3 Malformaci ones Prod. Y calidad Lana Pododerma titis Pododerma titis CDH13 HNRPDL MORF4L1 TFEC SRP68 SRP68 Resist. Parásitos Resist. Parásitos Ovulación Color Regulación proteínas Pro. proteìas

32 Marcadores utilizados en el panel de Gene Position Seq ADCY6 rs C/T ADX rs C/C AR rs C/T ASIP rs C/T CHMP5 rs A/G COL11A1 rs A/C CPVL rs A/G CSN1S1 rs A/G CSN1S1 rs A/G CSN1S1 rs C/T CSN2 rs G/T CSN2 rs A/G CSN2 rs C/T CSN2 rs G/T DDX47 rs C/T DLK1 rs G/T DLK1 rs A/T ovinos Gene Position Seq ESR1 rs C/T ESR1 rs A/G ESR1 rs C/G ESR1 rs A/G FMN1 rs C/T FMN1 rs A/G FMN1 rs C/T GDF3/LOC rs C/T GDF3/LOC rs C/T GDF3/LOC rs C/T GDF3/LOC rs G/T GDF3/LOC rs A/G GDF3/LOC rs C/T GDF3/LOC rs G/T GDF3/LOC rs C/T GDF9 rs C/T GDF9 rs A/C

33 Análisis de los marcadores

34 Resultados Genómica Segunda Fase Importancia Económica MARCADOR PORTADOR FUNCIÓN TGIF1 60 MYO/MSL1 953 ADX/SHISA9 169 MSTN 1 GDF9 0 RTCA/GMR1 143 GLT2 136 Favorecen el DLK1 300 Crecimiento, GDF3 2 Aumento de RPDL 9 Masa Muscular y MARCADOR PORTADOR FUNCIÓN MEF2B/FXANK 230 Asociado a infantilismo Importancia Reproductiva MARCADOR PORTADOR ESR1 9 OXSM 144 PALMD 65 TFeC 167 HAS2 399 CSN1S1 1 LRRC2 177 Prolificidad Importancia Sanitaria No deseados Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular FUNCIÓN Asociados a la Superovulación Asociados a la Producción y Calidad de Leche MARCADOR PORTADOR FUNCIÓN POL 814 Resistencia a Lentivirus FMN1 612 Favorece la Resistencia a STT3A 49 Parásitos Se han analizado 10,531 borregos de 13 razas.

35 No. Marcador Raza 1 TGIF1 Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 2 MYO/MSL1 Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 3 ADX/SHISA9/TRDN Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 4 MSTN Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 5 GDF9 Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 6 RTCA/GMR1/RARB Favorece la Conversión Alimenticia 7 GTL2 Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 8 DLK1 Favorecen el Crecimiento, Aumento de Masa Muscular y Prolificidad 9 GDF3 Favorecen el Crecimiento y Aumento de Masa Muscular 10 LRRC2 Asociado al Marmoleo 11 ESR1 Asociados a la Superovulación 12 CSN2 Asociados a la Producción y Calidad de Leche 13 CSN1S1 Asociados a la Producción y Calidad de Leche 14 PALMD Asociados a la Producción y Calidad de Leche 15 CPVLRPDL Asociados a la Producción y Calidad de Leche 16 OXSM Asociados a la Superovulación 17 TFeC Asociados a la Superovulación 18 HAS2 Asociados a la Superovulación 19 POL Resistencia a Lentivirus, 20 TMEM154 Asociado a la Susceptibilidad a OPP 21 FMN1/STT3A Favorece la Resistencia a Parásitos 22 MEF2B/FXANK Asociado a Malformaciones congénitas

36 No. Marcador Raza 1 TGIF1 CHAROLLAIS, DORPER, HAMPSHIRE, SUFFOLK, 2 MYO/MSL1 CHAROLLAIS, DORPER, HAMPSHIRE, SUFFOLK, TEXEL, 3 ADX/SHISA9/TRDN HAMPSHIRE, KATAHDIN, 4 MSTN CHAROLLAIS, DORPER, TEXEL, 5 GDF9 HAMPSHIRE, SUFFOLK, 6 RTCA/GMR1/RARB HAMPSHIRE, TEXEL, 7 GTL2 HAMPSHIRE, SUFFOLK, 8 DLK1 HAMPSHIRE, PELIBUEY, 9 GDF3 HAMPSHIRE, RAMBOUILLET 10 LRRC2 DORPER, TEXEL, KATAHDIN, 11 ESR1 DORPER, TEXEL, PELIBUEY, KATAHDIN, RAMBOUILLET 12 CSN2 HAMPSHIRE, SUFFOLK, PELIBUEY, KATAHDIN, 13 CSN1S1 TEXEL, 14 PALMD DORPER, HAMPSHIRE, SUFFOLK, PELIBUEY, 15 CPVLRPDL TEXEL, KATAHDIN, 16 OXSM CHAROLLAIS, DORPER, HAMPSHIRE, TEXEL, KATAHDIN, RAMBOUILLET 17 TFeC HAMPSHIRE, PELIBUEY, PELIBUEY, KATAHDIN, 18 HAS2 HAMPSHIRE, SUFFOLK, TEXEL, PELIBUEY, KATAHDIN, RAMBOUILLET 19 POL TODAS 20 TMEM154 TODAS 21 FMN1/STT3A PELIBUEY, KATAHDIN, 22 PRNP TODAS 22 MEF2B/FXANK DORPER, HAMPSHIRE,

37 GRACIAS