Programa Genómico de Semex

Transcripción

1 Programa Genómico de Semex

2 Selección genómica en Semex El avance más significativo en la industria de la inseminación artificial desde la congelación del semen

3 Selección Genómica Tabla 1: Investigación Genómica realizada por Semex y L Alliance Boviteq (LAB) Tipo de marcadores Desde el 2003 hemos concentrado esfuerzos en el área de la investigación de la selección genómica, en cooperación con la Universidad de Guelph, la Universidad de Alberta y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA). Por lo tanto, estamos en una excelente posición para validar, usar y contribuir con esta nueva tecnología. Estamos ahora en el punto donde los resultados son suficientes para justificar el moverse rápidamente en su aplicación. Actualmente, Semex ha comenzado a identificar genomas de muchos toros en prueba, toros jóvenes y vacas. Creemos que más de animales serán clasificados genotípicamente al final de El principal objetivo de Semex con el uso de la selección genómica es incrementar el número y la diversidad de toros élites disponibles para nuestros clientes y permitirles obtener más progresos genéticos en sus rebaños. Esto lo podemos hacer de tres maneras: a) Pre-selección de toros jóvenes basados en su perfil de ADN antes de ser probados. Esto incrementa la oportunidad de seleccionarlos como toros élites. Además, nos permite seleccionar un mayor número de toros jóvenes como candidatos para El manejo de la reproducción en las mejores ganaderías de leche es un arte y una ciencia. En Semex, utilizamos ambos conocimientos para aumentar sus ganancias! que haya más toros disponibles para servicio en el futuro, a través de más familias y con mayores combinaciones de rasgos. b) Podemos usar algunos de los toros con los mejores perfiles de ADN anticipadamente como padres de hijos. Esto implica unos riesgos manejables, pero reduce considerablemente el intervalo generacional entre padre e hijo. Estudios realizados en la Universidad de Guelph, muestran como resultado que el índice de progreso genético puede incrementarse del 40% al 80%. El efecto es particularmente importante para rasgos de baja heredabilidad tales como longevidad y fertilidad de las hijas. c) Planeamos ofrecer del conjunto de Toros de Semex, sementales no probados con los mejores perfiles de ADN, en mercados donde la variabilidad más grande asociada con evaluaciones genómicas no es tan significativa. Otros mercados se beneficiarían de una selección genómica por lo descrito anteriormente en a) y b), mientras continúan usando los toros probados y fiables que Semex siempre ha comercializado. En Semex, además del aprovechamiento de la selección genómica y de ofrecerle sus ventajas, tenemos otra meta. Queremos mantenerle informado de tal manera que usted pueda tomar las mejores decisiones para su rebaño. Para este propósito hemos desarrollado un manual con información de interés, para responder a las preguntas que pueda tener acerca de la selección genómica y su aplicación en Semex. Esperamos que usted lo encuentre interesante y útil.

4 Los Principios Marcador 1 GENES Marcador 2 Todos los genes están compuestos de moléculas de ADN. El sistema completo de ADN de cada animal (lo que llamamos genoma) está contenido en los cromosomas de cada una de sus células y éstas pueden obtenerse de cualquier tejido animal. No es de extrañar entonces que estemos interesados en usar el ADN para mejorar la selección. Algunos rasgos se ven afectados por un simple cambio o mutación en un gen. Ejemplos de esto son la Malformación del Complejo Vertebral (CVM), Deficiencia en la Adhesión Leucocitaria Bovina, (BLAD), o el color rojo en Holsteins. Sin embargo, la mayoría de los rasgos que queremos seleccionar, tales como producción, conformación, longevidad, reproducción y salud, se ven influenciados por pequeñas variaciones en un gran número de genes. Uno no puede seleccionar estos rasgos de forma efectiva haciéndole pruebas al ADN de un animal en uno o dos genes, como hacen actualmente algunas compañías genómicas. Por el contrario, se deben seleccionar a la vez todos los genes que afectan al rasgo. Esto es lo que la selección genómica hace. La selección genómica usa muchos marcadores genéticos, por ejemplo las moléculas en puntos específicos en los cromosomas donde la variación natural se conoce que existe, para marcar cada pequeña región del genoma del animal y para explicar toda la variación genética en estas regiones. Entonces es posible predecir el mérito genético de un animal por rasgos complejos que seleccionamos basados en sus perfiles de ADN, como ejemplo la lista de marcadores de ADN que tiene un animal. Primero se necesita tener muchos animales en los que exista una predicción fiable de mérito genético por cada rasgo de interés. En el ganado de leche, resulta que se tiene este recurso: Toros probados con progenie. Entonces podemos observar la asociación entre los marcadores en los cromosomas de toros probados y sus pruebas. De aquí, podemos calcular el efecto de cada marcador de ADN por cada rasgo. Los méritos genéticos de un animal dependen de sus genes y de cómo son expresados.

5 En Semex tenemos una predicción fiable del mérito genético, nuestra progenie de toros probados. De esta manera es posible extraer ADN de un animal no probado, utilizando pelo, sangre, o cualquier otro tejido, identificarlo genotípicamente (esto es, determinar qué marcador de ADN contiene), sumar los efectos de todos los marcadores y calcular una estimación de los méritos genéticos del animal por cada rasgo. Para aumentar la exactitud de esta estimación, se puede combinar con información existente del rendimiento, tales como el promedio de los padres para un toro joven o novilla, o los registros de lactación de una vaca. Cómo sabemos que esto realmente funciona? Podemos tomar un grupo de toros probados que no fueron utilizados para calcular los efectos del marcador (los toros en valoración), identificarlos genotípicamente y descubrir cómo sus evaluaciones genómicas combinadas, predicen sus pruebas. Si lo predicen mejor que la información del pedigrí, entonces la información genómica ha agregado una cierta exactitud, lo cual es muy útil. Resumiendo, la selección genómica consiste en usar perfiles de ADN para ayudar a predecir el mérito genético de animales y con base a esto seleccionarlos. Se puede usar para cualquier rasgo en los que las evaluaciones genéticas tradicionales ya los han calculado. La exactitud de la selección genómica depende de varios factores, especialmente del número y calidad de los marcadores de ADN usados para identificar genotípicamente los animales, del número de toros probados usados para estimar los efectos del marcador y de los métodos de estimación. Semex forma parte del proyecto de selección genómica de Norte América, el mayor de este tipo en el mundo. Además el proyecto hace uso de los mejores paneles de marcadores y de los métodos de selección genómica disponibles hasta la fecha y por lo tanto, es el más idóneo para dar evaluaciones genómicas exactas. Semex es un socio en el proyecto de selección genómica de Norte América, el más grande de su clase en el mundo.

6 Los Resultados Semex ha participado de forma activa en varios proyectos de investigación genómica en Canadá y en otras partes del mundo. En particular, Semex ha participado en un gran proyecto de selección genómica en Norte América liderado por el USDA. La selección genómica requiere del desarrollo de escenarios genotípicos conteniendo muchos marcadores y la identificación genotípica de muchos toros para estimar sus efectos. Esencialmente, a mayor cantidad de toros mejor. El proyecto USDA lidera el desarrollo de un chip de ADN con marcadores bien espaciados, constituyendo la mejor plataforma para la selección genómica disponible hasta ahora. Más de toros, incluyendo alrededor de de Semex, fueron identificados genotípicamente. Con la selección genómica, la información proveniente de los perfiles de ADN de cada animal se combina con cualquier información de rendimiento disponible para crear una nueva y más exacta evaluación genética. La superioridad de esta evaluación se mide por el incremento en su fiabilidad. Con el fin de medir el incremento en fiabilidad, se clasifica genotípicamente un grupo de toros en valoración, estableciéndose su perfil de ADN y las evaluaciones obtenidas de combinar el perfil de ADN y el promedio de los padres de cada toro se compara con su prueba. Si la evaluación combinada es más exacta en predecir la prueba que el promedio de los padres solamente, entonces el perfil de ADN está agregando fiabilidad y la selección genómica está funcionando. Cuanto más alto sea el aumento en fiabilidad por encima del promedio de los padres, mejores son los resultados de las evaluaciones combinadas, llamadas en la tabla Valor de Crianza Estimado (EBV sigla en inglés) genómico o Valor de Crianza Genómico Estimado (GEBV sigla en inglés), tienen una fiabilidad observada más alta que los promedios de los padres. Tabla 2: Fiabilidad de las evaluaciones genómicas (Proyecto en Norte América) Información basada en un grupo de 1759 toros del proyecto de la USDA. La exactitud del GEBV también se puede medir en términos de equivalencia de hijas. Por ejemplo el número de hijas que el toro necesitaría para poder tener una prueba con la misma fiabilidad que la del GEBV. Como se puede apreciar en la tabla, esto varía un poco de rasgo a rasgo. La información genómica equivale a sumar registros de 18 vacas al promedio de los padres de un toro por rendimiento en grasa, 9 por rendimiento en proteína, 18 por índice de células somáticas, 21 por longevidad (vida productiva), 35 por fertilidad de las hijas Tasa de Preñez de las Hijas (DPR sigla en inglés), y 5 por puntuación final. El incremento en exactitud de la puntuación final es modesto, pero generalmente es más alto para rasgos de tipo individual, particularmente para aquellos relacionados con fortaleza lechera y sistemas mamarios. Una posible razón por el moderado aumento observado en el resultado final es que el USDA no tenía una información de rasgo completa para todas las madres. En Canadá, la información está disponible en todas las madres y esto puede mejorar los resultados.

7 Es importante remarcar que los GEBV no son tan exactos como las pruebas de los toros, especialmente si estas últimas se basan en unas 100 hijas, como buscamos hacerlo en Semex. Un GEBV para producción de proteína es equivalente a una prueba basada en 9 hijas, no 100 hijas. La siguiente tabla muestra cómo el GEBV de un toro puede diferir de su verdadero valor genético, comparado a una prueba o a un promedio de los padres, por rendimiento de proteína. Es claro que un GEBV por rendimiento de proteína es mucho más cercano a un promedio de los padres que a una prueba, en términos de la variación esperada proveniente de un verdadero valor genético de un toro. Por lo tanto, a pesar de todo el entusiasmo y la inevitable excitación acerca de la selección genómica y del GEBV, el hecho es que uno no puede considerar toros con perfiles de ADN y GEBV como probados o probados por ADN. Puesto que el proyecto de Norte América utiliza el mejor panel de marcadores y métodos genómicos disponibles de todo el mundo y la mayor cantidad de toros, esto es aún más cierto para otros países o compañías de selección, que planean vender toros basados solamente en su GEBV. Estos valores no son lo mismo que las pruebas. La fiabilidad en las tablas anteriores se basa en la relación entre las evaluaciones genómicas y las pruebas de los toros en valoración. Éstas muestran la observada o verdadera exactitud del GEBV, en promedio. Sin embargo, se acostumbra a publicar una Tabla 3: Diferencia esperada entre el mérito genético estimado y real en cuanto a la proteína. Tabla 4: Fiabilidades publicadas (teóricas) versus observadas. figura fiable con la evaluación genética de cada animal, por cada rasgo o grupo de rasgos. Esta figura refleja la cantidad de información disponible del animal y de sus relativos que fueron usados para calcular la evaluación. Con el GEBV, la figura de fiabilidad debe reflejar la información genómica así como la información de rendimiento. El USDA ha desarrollado un método para hacer esto, pero actualmente tiende a sobre-predecir la verdadera precisión de los toros. Esto se demuestra en la siguiente tabla, donde el promedio de fiabilidad individual de los toros en valoración se compara a su fiabilidad observada. El único rasgo que no es sustancialmente sobre-predecible es el de rendimiento en grasa. Tanto el USDA como la CDN están buscando métodos para reducir la sobre-predicción y hacer públicas las fiabilidades de los GEBV de cada animal, más en línea con los observados. Mientras tanto, hay que ser cuidadoso al interpretar las fiabilidades individuales de GEBV. Estas pueden dar la impresión de que los GEBV son casi tan precisos como las pruebas de toros. Como hemos visto anteriormente, este no es el caso. No deje que nadie lo convenza de lo contrario. No existen pruebas oficiales actualmente que estén basadas en 9 hijas por proteína y 5 por tipo.

8 Usando selección genómica en su rebaño Usar la selección genómica en su rebaño es realmente más simple de lo que parece. Los EBV genómicos son iguales que los EBV y pueden ser usados de la misma manera. A principios del año 2009, los GEBV serán oficializados y reemplazarán a los tradicionales EBV en USA y Canadá. La única diferencia con los actuales EBV es que la fiabilidad reflejará la exactitud adicional proveniente de la información genómica y habrá una contraseña para indicar si el animal fue identificado genotípicamente. Semex rutinariamente identificará toros genotípicamente. Además serán genotipadas un gran número de vacas élite de los mejores criadores. Las asociaciones de criadores seguramente ofrecerán este servicio a sus miembros. Si las pruebas de ADN se abaratan, como puede ocurrir con el uso de plataformas de ADN conteniendo un menor número de marcadores seleccionados, muchos productores podrán usarlas para seleccionar novillas de reemplazo. La oportunidad más grande será que los productores podrán hacer progresos genómicos más rápidos, particularmente en rasgos de baja heredabilidad como fertilidad, longevidad y eventualmente rasgos de salud, por lo que incrementarán sus rentabilidades. Algunos rebaños grandes pueden usar toros de Semex además de toros probados en progenie. Esto no estará muy lejos de usar grupos de reproductores jóvenes en una significante porción del rebaño. De hecho, la selección genómica será una ventaja real para los productores que estén haciendo uso del Programa de Pruebas de Toros Jóvenes de Semex, en razón a que los toros jóvenes del programa serán pre-seleccionados en sus perfiles de ADN y la oportunidad que tienen de ser elite será mayor. Aquellos criadores que quieran usar los toros más fiables de Semex probados en progenie, pueden beneficiarse de una diversidad de toros élite, tanto en términos de orígenes genéticos como en metas de selección. Semex tiene el compromiso de proveer a sus clientes con todos los beneficios de la selección genómica. Claramente, Semex tiene el compromiso de suplir a sus clientes con todos los beneficios de la selección genómica.

9 Impacto en Selección Pre-selección de la madre de los toros y toros jóvenes Antes de existir la selección genómica, la única información genética disponible para seleccionar toros jóvenes por pruebas de progenie eran sus padres. Ahora, gracias a la selección genómica, Semex puede pre-seleccionar toros jóvenes basados en sus perfiles de ADN antes de que entren a las pruebas de progenie. Esta pre-selección se puede realizar en un número grande de toros jóvenes, con el fin de que éstos al entrar a las pruebas de progenie puedan tener un mayor mérito genético. Esto puede conllevar a una mayor producción de toros élite de Semex y a un incremento en la tasa de progreso genético para los productores que usen estos toros. Para facilitar la pre-selección de toros jóvenes, los perfiles genómicos de muchas madres de toros potenciales se obtendrán en cooperación con los ganaderos. Por lo tanto, los toros jóvenes serán los mejores hijos de las mejores madres y reproductores basados en una combinación de información genómica y resultados de desempeño. Semex ya ha comenzado a identificarlos genotípicamente antes de que ellos entren en el programa de prueba. Solamente en el 2008, nosotros habremos obtenido perfiles de ADN de más de animales. En los años venideros, las clasificaciones genotípicas continuarán en el mismo o mayor número. Intervalos en Generación Probar la progenie de un toro lleva mucho tiempo. De hecho, un toro tendrá 5 ó 6 años de media antes de que sea usado ampliamente. Con la selección genómica, algunos toros jóvenes Hay 5 áreas principales en las cuales la selección genómica puede tener un sustancial impacto. con el mejor GEBV pueden ser usados como padres de hijos. Sus evaluaciones genéticas están muy lejos de ser tan precisas como las de los toros probados, pero debido a que ellos son 3 años menores que los toros probados disponibles al mismo tiempo, tienen un mayor promedio de mérito genético. La utilización de estos toros lideres en GEBV como toros reproductores, puede reducir considerablemente los intervalos de generación y acelerar cambios genéticos. Sin embargo, para limitar el riesgo asociado con el uso de reproductores menos certeros, Semex utilizará muchos de ellos y se asegurará de que una proporción suficiente de hijos se continúe produciendo de los mejores toros probados. Semex supervisará cuidadosamente el índice de éxito de cada categoría de sementales y ajustará sus números basados en los resultados. Cambios genéticos Estudios científicos han mostrado que estos dos acercamientos, la pre-selección de toros jóvenes basada en sus perfiles de ADN y el uso de los mejores para producir parte de la próxima generación de toros, pueden aumentar la tasa de progreso genético del 60% al 80% en la población de vacas cuando se aplican Tabla 5: Tendencias genéticas en las vacas Holstein de Canadá entre juntos. Sin embargo, no hay 1983 y 2003: LPI y sus componentes. duda de que la selección genómica incrementará la tasa de cambio genético. Esto significará más dinero en los bolsillos de los productores que usan toros de Semex. Los incrementos más grandes se esperan en rasgos donde la selección tradicional ha sido más difícil, e.j. rasgos de baja heredabilidad tales como vida en el rebaño y fertilidad. En años recientes, la selección para estos rasgos estaba basada en información de pedigrí, incluso para toros con pruebas de progenie. Como resultado, la selección no era tan precisa y era concentrada alrededor de un limitado número de familias. Con la información genómica, el énfasis en información de pedigríes disminuye y es muy probable que nosotros encontremos más toros superiores y familias que nos permitan tener más progreso en la longevidad de las vacas, fertilidad y en el futuro, rasgos de salud. Usando toros no probados La utilización de perfiles de ADN nos permite evaluar mejor qué rasgos un toro puede transmitir a sus hijas incluso antes de que él tenga hijas. Por lo tanto se abren las puertas para el uso de toros no probados, los cuales pueden ser utilizados a más temprana edad. Sin embargo, aún con miles de marcadores, los perfiles de ADN son todavía menos precisos que las pruebas de toros. Los toros jóvenes con altos perfiles de ADN deben, por lo tanto, ser usados con cautela.

10 EQUIPOS genómicos. Semex continuará ofreciendo toros con pruebas de alta fiabilidad, por ejemplo toros que están probados con 100 hijas. Con el tiempo, estos toros habrán sido todos pre-seleccionados basándose en su ADN antes de que entraran en el programa. En Semex, este proceso ya ha comenzado. La información Genómica será incorporada en las evaluaciones de los toros tanto probados como no probados. Para los toros probados, el uso del ADN aumenta la exactitud de la prueba solo ligeramente en los caracteres heredables (producción, células somáticas, la mayoría de los caracteres de tipo). Sin embargo, el aumento resulta significante en los caracteres de baja heredabilidad (vida en el rebaño, fertilidad de las hijas) como se muestra a continuación. Tabla 6: Fiabilidad de la evaluación genómica en los toros probados La media genómica de los padres (GPA), combina la media de los padres (PA) con el valor directo genómico (DGV) de cada toro, ofreciendo una mayor fiabilidad en comparación con la media de los padres solamente. Alcanza aproximadamente el 70% en grasa y el 42% en conformación, para valores calculados en USA. Los primeros resultados canadienses que da la media genómica de los padres alcanzan el 54% en grasa y el 67% en conformación. Por lo tanto estamos suponiendo un nivel de fiabilidad sobre el 50-65% según varios caracteres, con más baja fiabilidad en los caracteres funcionales. Sin embargo, estos valores no son comparables con una prueba de progenie de 100 hija que nos da un nivel de fiabilidad de aproximadamente el 90%.. En mercados donde la demanda es suficiente, Semex ofrecerá además semen Genomax, es decir toros que tienen un perfil de ADN pero no una prueba basada en su progenie. En esos Equipos los toros individuales tendrán evaluaciones basadas exclusivamente en el pedigree y la información genómica. Por lo tanto estas evaluaciones serán significativamente menos exactas que la de los toros probados según su progenie. Para limitar el riesgo asociado con cada toro individual, los Equipos contendrán un mínimo de 5 toros. Con 5 toros, la fiabilidad de la media del grupo está cerca de la fiabilidad de un toro individual probado con 100 hijas, como muestra la tabla 7. Los grupos de toros del Genomax serán aproximadamente 80%; esto esta más cerca del toro probado que si solo usamos un solo toro evaluado con la media genómica de los padres. En la práctica, esta fiabilidad depende del número de toros en el grupo y del número de dosis por toro ya que dicha fiabilidad aumenta con las oportunidades que el ganadero tiene de obtener hijas de toros diferentes. Tabla 7: Fiabilidad equivalente de los toros del Genomax Semex* La tasa del progreso genético en rebaños que usen toros Semex Genomax depende de la media del mérito genético de los toros que componen el Equipo. Porque los toros de un Equipo Genomax serán altamente seleccionados por su ADN y GEBV, este mérito será alto, y los clientes podrán hacer progresos significativos en la calidad genética y beneficios de sus rebaños. Los Equipos Genomax ofrecerán a nuestros clientes una posibilidad fácil a la hora de tomar decisiones de acoplamientos. Cada Equipo contendrá grupos de toros que beneficiarán al ganadero, paquetes que pueden ofrecer: aumento de la vida en el rebaño, alto tipo, mejora de la fertilidad de las hijas, bajas células somáticas, alta producción además de un sistema mamario y patas de primera calidad. Por Dr. Jacques Chenais, Genetista de Semex Alliance

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