IMPORTANCIA DEL

MEJORAMIENTO GENÉTICO

EN GANADO BOVINO

Vicente E. Vega Murillo

XXXI Reunión Científica Tecnológica Tabasco 2019

Noviembre 8 de 2019

•Introducción

•Caracterización

•Evaluaciones genéticas

•Genómica

•Oportunidades

•Conclusiones

INTRODUCCIÓN

3

4

5

• v

6

En 50 años la población

del mundo requerirá

100% más comida1, y 70% de este alimento debe

provenir de tecnología que mejore la eficiencia

1Food Economics and Consumer Choice (Jeff Simmons, 2008)

Mejoramiento Genético

Se basa en el uso de técnicas y herramientas de seleccióny cruzamientos, dirigidas a encontrar estrategias óptimaspara aprovechar al máximo la variación genética con elobjetivo de mejorar la producción y rentabilidad de lasempresas ganaderas.

CARACTERIZACIÓN

8

•No existe una raza o cruza que seasuperior para todas lascaracterísticas en todas y cada unade las diferentes condiciones deproducción

•Es necesario combinar lacomposición genética de losanimales con los recursosnutricionales disponibles, paralograr la mayor eficiencia posible enla producción

Caracterización

Caracterización

•Las razas de bovinos provienen de muchos lugares yvarían en tamaño, forma y producción de leche o carne.

•La caracterización de las diferencias entre razas esimportante para decidir que razas a utilizar en unprograma de cruzamientos

11

Breed of Founder Broad Breed Categories

British Beef British Dairy Continental

Beef

Continental

Dairy

Zebu

Angus - (AN)

Devon - (DE)Galloway - (GA)

Hereford - (HH)Longhorn - (TL)P. Hereford - (HP)Senepol - (SE)Belted Galloway - (BG)Scotch Highland - (SH)

Murray Grey - (MG)Red Angus - (AR)Shorthorn Polled - (SP)Shorthorn (Beef-Scotch) -(SS)Texas Longhorn - (TL)Dexter - (DR)

Sussex - (SX)Ranger - (RA)Amerifax - (AM)Barzona - (BA)Beefalo - (BE)Luing - (LU)

Lincoln Red - (LR)Kobe (WAGYU) - (KB)Mexican Corriente - (MC)Romosinuano - (RS)Lowline - (LO)Hybrid (Alberta) - (HY)Cumberland (CU)

Tasmanian Grey (TG)

Aryshire - (AY)

Guernsey - (GU)Jersey - (JE)

Milking Shorthorn -(MS)Red Poll - (RP)South Devon - (DS)Welsh Black - (WB)White Park - (WP)

British White - (BW)Canadienne - (CN)Shorthorn (Illwara) -(IS)West Flemish Red -(WF)Danish Jersey (DJ)

Galloway (Dairy) (GD)Kerry (KY)

Belgian Blue - (BB)

Blonde d’Aquitaine -(BD)

Charolais - (CH)Chianina - (CA)Limousin - (LM)Piedmontese - (PI)Marchigiana - (MR)Romagnola - (RN)

Mandalong Special -(ML)Parthenaise - (PA)Maremmana - (ME)Grauvieh - (GI)Aubrac (AU)Yak (YA)

Brown Swiss - (BS)

Gelbvieh - (GV)Holstein - (HO)

Maine-Anjou - (MA)Pinzgauer - (PZ)Salers - (SA)Simmental - (SM)Tarentaise - (TA)Braunvieh - (BU)

Hays Converter - (HC)Norwegian Red - (NR)Normande - (NM)Beef Friesian - (BF)Beef Brown Swiss - (SB)Danish Red & White -(RW)

Dutch Belted - (DL)Gronninger - (GR)Red & White Holstein -

(WW)Red Dane - (RD)Eringer - (ER)Meuse-Rhine-Issel -

(MI)Buelingo - (BQ)Flamand - (FA)Fribourge - FR)Rotbunte - (RO)American Lineback -

(LD)Abondance (AB)Alpine (AL)Campine Red Pied (CP)Danish Black & White(DB)Friesian (Dutch) (DF)

Rouge du Nord (DN)Friesian (Belgium) (FB)Fleckvieh (FL)Rouge Flamand (FM)East Flemish Red Pied(FP)

Canadian Lineback (LK)Montebeliard (MO)Pie Rouge de l’Est (PR)Semepol (SL)Shaver Beef Blend (SV)

Brahman - (BR)

Africander - (AF)Tuli - (TI)

Indu Brazil - (IB)Gyr - (GY)Guzerat - (GZ)Ankole-Watusi - (AW)American Breed - (AE)Bonsmara - (NS)

Nellore - (NE)Red Brahman - (RR)Sahiwal - (SW)Taurindicus - (TN)Murrah - (MU)Tabapua - (TB)

Razas de Bovinos

!!!! Más de 800 razas estánreconocidas a nivel mundial ¡¡¡¡

Raza

Crecimiento y

talla madura

Proporción

musculo – grasa

Edad a la

Pubertad

Producción

de leche

Charolais XXXXX XXXXX XXXX X

Chianina XXXXX XXXXX XXXX X

Limousin XXX XXXXX XXXX X

Simmental XXXXX XXXX XXX XXXX

Hereford XX XX XXX XX

Holstein XXXX XXX XX XXXXX

Suizo Pardo XXXX XXXX XX XXXX

Jersey X X X XXXXX

Brahman XXX XXX XXXXX XX

Brangus XXX XX XXXX XX

Sahiwal XX XXX XXXXX XXX

St Gertrudis XX XXX XXXXX XXX

Adaptado de Cundiff et. al (1996)

RAZAS AGRUPADAS EN TIPOS BIOLÓGICOS CON BASE EN 4 CRITERIOS

PRODUCCION ANUAL DE KILOS DE BECERRO DESTETADO POR EL USO DE VACAS CRUZADAS

0

20

40

60

80

100

120

CEBU PROMEDIO CRUZAS Angus x Cebú Charolais x Cebú Hereford x Cebú Suizo Pardo x Cebú

Incremento potencial de 52% en la producción de carne

SOBREVIVENCIA DE VACAS BRAHMAN Y CRUZAS F1Bos taurus X Bos indicus

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.90

1.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Sob

reviv

enci

a

Años

Bhm Ang Hfd Ch SP

0

2

4

6

8

10

12

14

16

. BHM . ANG . HFD . CH . SP

%

Fertilidad Mortalidad Habilidad Materna Otras

CAUSAS DE DESECHO DE VACAS BRAHMAN Y

CRUZAS F1 Bos taurus x Bos indicus

NUMERO DE BECERROS ACUMULADOS AL DESTETE DE 3 A 11 AÑOS DE VACAS BRAHMAN Y CRUZAS F1 Bos taurus X Bos indicus

0

1

2

3

4

5

6

7

3 4 5 6 7 8 9 10 11

# B

ecer

ros

Años

Bhm AngxC HfdxC ChxC SPxC

PESO AL DESTETE ACUMULADO DE 3 A 11 AÑOS DE VACAS BRAHMAN Y CRUZAS F1 Bos taurus X Bos indicus

0

200

400

600

800

1000

1200

3 4 5 6 7 8 9 10 11

Kg

Años

Bhm AngxC HfdxC ChxC SPxC

PRODUCCIÓN DE CARNE POR VIDA PRODUCTIVA POR EL USO DE VACAS CRUZADAS

CEBU PROMEDIO CRUZAS Angus x Cebú Charolais x Cebú Hereford x Cebú Suizo Pardo x Cebú

Las vacas cruzadas son más productivas

que las Cebú: (68.21%)

Heterosis

19

20

Estimadores de heterosis, efectos maternos y directos para producción total de lechepor lactancia (PTL, kg), duración de la lactancia (DL, d), producción de leche por día(PLD, kg/d), producción de leche por día interparto (PLI, kg/d) y peso de la vaca alparto (PP; kg).

ContrasteLineal

PTL DL PLD PLI PP

Heterosis 422.92 ± 179.04a -0.67 ± 12.36 1.38 ± 0.33a 1.48 ± 0.32a 2.19 ± 6.73

Maternos 794.44 ± 482.18 80.75 ± 34.105a -0.2 ± 0.89 1.11 ± 0.88 6.94 ± 18.78

Directos 3686.91 ± 2052.12 342.90 ± 152.07a -1.3 ± 3.73 2.67 ± 4.21 79.35 ± 83.14

Heterosis para parámetros de la curva de lactación

21

150

200

250

300

350

400

450

30 60 90 120 150 180 210 240 270 300

Ho x SP Holstein SP x Ho Suizo Pardo

Parámetros

a= Producción inicial

b= Pendiente al pico

c= Pendiente al final

El cruzamiento mejora las características de baja heredabilidad

• La heredabilidad describe la proporción de las diferencias observadas en unacaracterística que son debidas a efectos aditivos de los genes

• Características de baja heredabilidad como la reproductivas o la longevidadresultan en una mayor heterosis.

Característica Heredabilidad Heterosis

Reproductivas Baja Alta

Crecimiento Media Media

De la Canal Alta Baja

EVALUACIONES GENÉTICAS

23

MODELO GENETICO

F = G + E

F = A + D + I + E

F = A + D + I + Ep + Et

Modelo Animal:

y= Xb + Za + e

ESTIMACIÓN TRADICIONAL DE VALORES

GENÉTICOS

l=se2/sa

2

Mejoramiento Genético

La selección genética basada en el uso de los registros deproducción y procedimientos estadísticos, permite identificara los individuos con mayor mérito genético para producciónde leche y carne o ambos lo que permite aumentar larespuesta a la selección o la mejora de la producción.

La primera evaluación genética en ganado de carne en Méxicose realizo en 2001 para la raza Simmental

28

AsociaciónPeso

NacimientoPeso

DestetePeso Año Talla

Circunferencia Escrotal

Permanencia Productiva

Fertilidad Vaquillas

Leche

Simmental-Simbrah X X X X X X XCharolais-Charbray X X X X X X XBrangus Rojo X X X X X XSanta Gertrudis X X XTaurindicus XHolando Cebú X X X X

29

0

1

2

3

4

5

6

-50

-45

-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5 10 20 50 100 200 500 1000

Kg.D

ías

Número de progenie

Respuesta directa (RDS) esperada a la selección

RDS EPP RDS IEP RDS PA2P

EPP = Edad al primer parto, IEP = Intervalo entre partos y PA2P = Peso al destete acumulado al segundo parto.

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

5 10 20 50 100 200 500 1000

Kg.

Día

s

Número de progenie

Respuesta correlacionada (RCS) esperada a la selección

RCS IEP RCS PA2P

EPP = Edad al primer parto, IEP = Intervalo entre partos y PA2P = Peso al destete acumulado al segundo parto.

GENÓMICA

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• El genoma es la totalidad de lainformación genética que poseeun organismo o una especie enparticular.

• Comprende en ADN contenidoen el núcleo, organizado encromosomas y el genomamitocondrial.

• El termino fue acuñado porHans Winkler en 1920, como unacrónimo de la palabra gene ycromosoma.

29 autosomas y un cromosoma sexual

14,000 genes en común con todos los mamíferos 80 % de los genes compartidos con humanos

Un SNP (polimorfismo de un solo nucleótido) es una variación en la secuencia de ADNque afecta a una sola base.

Son el tipo de variación más frecuente en el ADN, constituyen hasta el 90% de todaslas variaciones genómicas.

Cualquier base del ADN podría ser sustituida por cualquier otra, pero, en la práctica,la mayoría de los SNP sólo tienen dos variantes o alelos.

36

Los SNP no tienen porqué formar parte de los genes; pero, si están biendistribuidos a lo largo del genoma, muchos de ellos estarán próximos azonas del ADN responsables de caracteres de interés (estarán asociados agenes).

El objetivo será identificar estas asociaciones entre los SNP y las distintascaracterísticas que interesa estudiar en los individuos; por eso se diceque los SNP son “marcadores genéticos”.

¿Porque son importante los SNP´s?

37

Podemos considerar que el “efecto” de este SNP es debido a que se transmiteconjuntamente con un determinado gen que afecta la producción del peso alnacimiento.

Ejemplo del efecto de un SNP en el mérito genético de una característica.

• Simplificación de la purificación y replicación del ADN

• Desarrollo de tecnologías rápidas y baratas de secuenciación

1: Conocimiento de la estructura genética decaracterísticas

2: Mejoramiento de la predicción de la evaluacióngenética y Predicción de valores genómicos directos.

Usos potenciales de la Genómica

1: Conocimiento de la estructura genética decaracterísticas

40

GWAS Ganado De Doble Propósito

Grafica tipo Manhattan de los efectos estimados para los marcadores usando el genoma completo de las características: a) DBW, b) DWWD, c) DWWM y d) DYW en ganado Simmental.

44

En los GWAS, se

encontraron 22, 25, 28 y

42 SNP asociados a las

características DBW,

DWWD, DWWM y DYW,respectivamente

INTRAMUSCULAR FATMARBLING SCORE

SHEAR FORCE

COLD TOLERANCEFEED EFFICIENCY

AVERAGE DAILY GAINCALVING EASE (MATERNAL)

MILK DECENOIC ACID CONTENTSHEAR FORCE

BODY WEIGHT (WEANING)UDDER SWELLING SCORE

CALVING EASE

BODY WEIGHT (WEANING)TICK RESISTANCE

MILK CAPRYLIC ACID CONTENTMILK CAPROIC ACID CONTENT

MILK PALMITOLEIC ACID CONTENTMILK MYRISTOLEIC ACID CONTENT

MILK CAPRIC ACID CONTENTMILK CAPRYLIC ACID CONTENTMILK CAPROIC ACID CONTENTMILK CAPRIC ACID CONTENT

SUBCUTANEOUS FATRESIDUAL FEED INTAKE

SCROTAL CIRCUMFERENCE

MILK MYRISTOLEIC ACID CONTENTMILK PALMITOLEIC ACID CONTENT

CAPRIC ACID CONTENTPELVIC AREA

MILK PALMITOLEIC ACID CONTENTOMEGA-3 UNSATURATED FATTY ACID CONTENT

MILK PALMITOLEIC ACID CONTENTMILK MYRISTOLEIC ACID CONTENT

CALVING EASE SHEAR FORCELONGISSIMUS MUSCLE AREA

SHEAR FORCE

SHEAR FORCEMARGARIC ACID CONTENT

MILK BETA-CASEIN PERCENTAGE

QTL

Grafica de Manhattan del análisis de asociación de haplotipos identificados en un estudio de casos y control de Cooperia punctata.

Los resultados sugieren la existencia de SNP´s asociados con la

resistencia al nematodo, principalmente en el cromosoma 23.

García-Ruíz et al., 2019

Análisis de la expresión del gen HSP60 en bovinos de laraza Simmental expuestos a estrés calórico paraidentificar individuos resilientes a altas temperaturas.

Guzmán Rodríguez et al., 2019

2: Mejoramiento de la predicción de laevaluación genética y Predicción de valoresgenómicos directos.

49

Matriz de Relaciones Genómicas

• La matriz numérica de relaciones (A) esta basada en el pedigrí: es un promedio derelaciones asumiendo el modelo infinitesimal.

• “Las relaciones reales” difieren debido al tamaño finito del genoma

(Hill and Weir, 2010).

• La matriz A es la esperanza de la realización de la matriz

• SNP son mas informativos que A

•Dos medios hermanos podrían tener una correlación entre 0.20 a 0.30

• Se requiere muchos marcadores para obtener esta relación mas precisa

Realizado vs esperado

•Con G, nosotros estimamos la matriz de relaciones REALIZADA

•A es una matriz de relaciones ESPERADAS

E(G)=A

Mejoramiento de la predicción de la evaluación genética.

52

• Tradicional

Genómico

• Se reemplaza la Matriz de relaciones aditivas (A)

(tradicionalmente construida con información de Pedigrí)

por la Matriz de relación genómica (G).

Mejoramiento de la predicción de la evaluación genética.

54

• Tradicional

Genómico

Densidad de marcadores

777,962 ~150,000 ~27,000

Ensayo InfiniumHD InfiniumHD InfiniumHD

Guía de uso Infinium Super Infinium Ultra Infinium

Tiempo de escaneo por muestra

iScan+: ~7minHiScanSQ: ~7min

BAR: ~7miniScan: ~1min

HiScanSQ: ~1min

BAR: ~7miniScan: ~1min

HiScanSQ: ~1min sec

BovineHD GGP - HD GGP - LD

Paneles disponibles para bovinos

56

Análisis automatizado de SNP

AAAB

BB

Determinación del Genotipo

Población de referencia

“Ecuaciones de predicción”

Muestra biológica (sangre)

Predicción de valores genómicos directos

Laboratorio Genotipado

Análisis Estadístico

58

• Identificación de animales con mayor contribución genética marginal ycon Diferencias Esperadas en la Progenie (DEPs) para todas lascaracterísticas incluidas en las evaluaciones genéticas que se realizancon ganado Simmental-Simbrah, para integrar la población dereferencia.

• Esta población se caracterizó genéticamente con un panel de altadensidad.

59

• Utilizando las DEPs y los genotipos de los animales en la población dereferencia, se desarrollaron los procedimientos para predecir valoresgenómicos directos para animales jóvenes a partir de su caracterizacióngenética.

• La aplicación de esta tecnología permitirá identificar, a edades tempranas ycon mayor certidumbre, animales genéticamente superiores paracaracterísticas de importancia económica y acelerar el mejoramientogenético en la población Simmental-Simbrah.

La primera evaluacióngenómica en México serealizo en 2018 paraSimmental – Simbrah.

Evaluaciones Genómicas

OPORTUNIDADES

61

•Desarrollo de índices de selección para crecimiento yreproducción en diversas razas.

•Creación de poblaciones de referencias en diversas razas

•Desarrollo de fenotipos y genotipado de animales de diversasrazas para características de la canal, eficiencia alimenticia ytolerancia al estrés calórico.

62

CONCLUSIONES

63

• El mejoramiento genético de los hatos en el trópico no constituye un evento aislado conrespecto a otros factores como la sanidad, alimentación, manejo del rebaño, entre otros.

• Cualquier programa de mejoramiento genético debe ir acompañado de mejorasambientales que permitan a los animales expresar su potencial genético.

• La caracterización de razas, las evaluaciones genéticas y genómicas son herramientasútiles para el mejoramiento genético animal.

• El fenotipo es y seguirá siendo la pieza de información mas importante.

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GRACIAS

Vicente E. Vega Murillo

XXXI Reunión Científica Tecnológica Tabasco 2019

Noviembre 8 de 2019

IMPORTANCIA DEL

MEJORAMIENTO GENÉTICO

EN GANADO BOVINO

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