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Herramientas modernas de selección:
las evaluaciones genéticas nacionales
Jorge I. Urioste
2016
¿Qué sabemos sobre estimación de
mérito genético (A)?
iA
P
A
Pi
Depende de h2 , cantidad
de información fenotípica e
información genealógica
ASESOR/AEMPRESA
AGROPECUARIA
RENTABILIDAD
CORTO Y LARGO
PLAZO
INFORMACION
DECISION
ACCION
Un avance de 4° año:
Con los pies en el predio:
2
Algunas decisiones genéticas
• Vendedores de Toros (Cabañas)
¿Qué características seleccionar?
¿Cómo realizar los apareamientos?
• Compradores de toros (est. comerciales)
¿Dónde comprar?
• En ambos casos, la evaluación genética
es un insumo para la toma de decisiones
Evolución en los métodos
Simples criterios de estándar racial, apreciación visual o puramente genealógicos
Desarrollo de registros productivos dentro de establecimiento
Centrales de prueba para reproductores
Los métodos de selección han ido variando con el tiempo:
Evolución… (2)
• Tecnología de modelos
mixtos (BLUP), introducida
en 1991 a Uruguay por la
Facultad de Agronomía
(Sistema Nacional de
Evaluación de Reproductores
Aberdeen Angus).
• 25 años después, existen evaluaciones genéticas consolidadas de este tipo en razas vacunas y ovinas. Los Desvíos Esperados en la Progenie (DEP o
EPD, en inglés) han venido para quedarse.
1991
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Evaluaciones nacionales
• Logro fundamental: La generación de Diferencias Esperadas en la Progenie (DEPs o EPDs) en diversas características a través de evaluaciones nacionales
• Inicialmente, asociadas a la cantidad de producto
Ovinos: peso de vellón y peso del cuerpo
Vacunos para carne: peso al destete y a los 18 meses
Vacunos para leche: producción de leche
Caso particular: características de tipo en ganado
lechero
El menú de hoy:
• Introducir la idea de las evaluaciones
genéticas nacionales
• Ubicar la evaluación genética en el
contexto general de programas de mejora
• Desarrollar los principales conceptos
vinculados a las evaluaciones nacionales,
especialmente el uso de las DEP como
herramienta de selección
Puntos a resaltar
• Componentes de un plan de mejora genética
• Qué es e implica una evaluación genética
• Qué características registrar, y por qué
• Conceptos: DEP/EPD, precisión, grupo contemporáneo, conexión genética
• El modelo básico, con ejemplos
• Tendencias genéticas
• Percentiles
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Un programa integral de
mejora
Cualquier consideración sobre la evaluación
genética debe basarse en que ésta es parte
integrante de un programa integral de
mejoramiento genético
Objetivos y
criterios de
selección
MEDICIÓN
EVALUACIÓN
SELECCIÓN
USO
POBLACIÓN
Genes “empaquetados”
en animales
Programa de
Mejora Genética
Aumenta
frecuencia
de alelos
positivos
II. Qué es evaluación?
• Predicción del mérito genético de los
animales a partir de observaciones
(medidas, registros)
• En una evaluación nacional: quiénes?:
Todos los individuos pertenecientes a una
población registrada (machos y hembras;
jóvenes y viejos; con y sin registros)
→ Gran diferencia con métodos anteriores!
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¿Qué implica?
• Identificación única del animal
• Información genealógica
• Información productiva y reproductiva
(características a analizar)
• Información ambiental (lotes de manejo,
edades, sexo, época de nacimiento, etc.)
• Almacenamiento en Base de datos
DATOS GENEALOGÍA
EVALUACIÓN B.L.U.P.(Modelo Animal)
MACHOSHEMBRAS HIJOS
RODEOS
IA IA IA
... ...
IA
Esquema de Sistema Nacional de Evaluación
La realidad en números redondos
(Urioste, 2010):
80 productores
ovejeros,
105.000 ovinos
evaluados
230 productores
ganaderos,
385.000 vacunos
de carne evaluados
860 productores lecheros,
370.000 vacunos de leche
evaluados
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¿Qué se debe registrar?
1. Fenotipo (P) de los animales y de susparientes: pesos, alturas, producciones, días, etc.
2. Factores ambientales: Identificación de establecimiento, Fechas, estación
en que suceden los eventos (nacimiento, destete,etc.)
Medidas de manejo (lotes de pastoreo,suplementación, épocas de entore, encarnerada,esquila, etc.)
3. Factores genéticos: Identidad única del animal
Información genealógica de parientes
Qué características registrar?
Ej. Bovinos de carne
• Peso al nacimiento: relacionado a facilidad de parto
• Peso al destete:
relacionado al crecimiento del animal y a la capacidad maternal de su madre
• Peso a los 18 meses:
relacionado al crecimiento del animal (potencial peso de faena) y su habilidad de consumo
Qué características registrar?
• Circunferencia escrotal:
relacionada a la fertilidad de las
hembras
• Características de res (ultrasonido)
• Facilidad de parto
• Otras?
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Evaluaciones Genéticas
nacionales o poblacionales
• Predicción de la superioridad /
inferioridad genética de un animal
• Se presenta a través de la diferencia
esperada de la progenie (DEPs o EPDs)
• Resuelve un viejo problema: cómo
comparar animales en distintas
circunstancias ambientales
Conceptos
• DEP
• Precisión
• Grupos Contemporáneos
• Tendencias genéticas
• Percentiles
DEP / EPD: medida de mérito
• Expresada como diferencia de la progenie de un
animal con respecto a la de un reproductor
promedio (o una base predeterminada) en la
unidad de la característica (siempre
comparamos!)
• ½ del Valor de Cría
• Es la herramienta más fiable actualmente para
comparar u ordenar la superioridad de los
animales
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DEP / EPD: medida de mérito
• Su valor es relativo a una base arbitraria (ej:
media de la población en un año dado)
• Debe complementarse con la Exactitud o
Precisión (cuán cerca estamos del Verdadero
Valor Genético)
Precisión o exactitud
• Medida de la
confiabilidad o
riesgo de la
predicción de la DEP
(Accuracy, en inglés)
• Depende de:
heredabilidad de
la característica
cantidad de
información
disponible (nº de
hijos)
Los valores varían entre 0
(nada preciso) y 1
(totalmente preciso)
DEP poco
preciso
DEP muy
preciso
Precisión o exactitud
• Variantes:
Precisión B.I.F.
(ganado de
carne)
Repetibilidad
(ganado de
leche)
• Representan el
mismo concepto,
pero son variantes
más conservadoras
Los valores varían entre 0
(nada preciso) y 1
(totalmente preciso)
DEP poco
preciso
DEP muy
preciso
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Utilidades de la DEP
• Auxilia al criador en la elección de los
reproductores, permitiendo alterar el
desempeño medio de sus rodeos en la dirección
e intensidad deseadas
• Permite prever el desempeño de los hijos de los
toros en comparación con los hijos de otros
toros
• Se debe tener en cuenta el objetivo de
selección
(Ej. Criador DEP para PD; ciclo completo DEP para
peso a sobreaño)
Toro DEP (kg)
A +9,94
B +6,50
C +5,30
D +7,70
Toro A+3,44 kg en relación a B
+4,64 kg en relación a C
+2,24 kg en relación a D
+9,94 en relación al “toro
promedio”
Diferencias esperadas en la progenie para
peso al año de edad
• Identificación del Grupo contemporáneo:
animales que han experimentado las mismas
condiciones ambientales (igual rodeo, año, mes,
lote) con respecto a la expresión de una
característica
efecto responsable de la mayoría de las
diferencias ambientales
Se registra en las planillas de toma de datos
Otras exigencias de la
Evaluación
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• Conexión entre establecimientos: Utilización
de algún toro en común con otra cabaña
Imprescindible para poder participar en la
evaluación genética poblacional
Permite hacer comparables los animales de
diferentes cabañas (dentro de cada
evaluación)
Otras exigencias de la
Evaluación
III. ¿Cómo se hacen los cálculos?
• Considera toda la información productiva disponible:
(animales vivos e información histórica).
• Considera parentescos entre animales.
• Tiene en cuenta las diferencias en “oportunidades”
que tuvieron los animales para producir.
• Estima simultáneamente las DEPs (animales), y los
efectos ambientales (rodeo, año, lote, etc.).
Procedimiento estadístico
sofisticado (miles de ecuaciones)BLUP (Modelo
Animal)
Metodología de modelos mixtos
• Modelo matemático que representa el animal
(genética) y todos los factores que lo afectan
(ambiente)
(el modelo genético básico!)
• Estadísticamente, trata al animal como
muestreado de una población (efecto
“aleatorio”), y a los efectos ambientales como
efectos “fijos” (niveles conocidos dentro de cada
efecto)
Cada animal mencionado y efecto ambiental
considerado se representa con una ecuación
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Inclusión de Efectos Fijos
• Aquellos factores con efectos cuantificables,
sistemáticos o no sistemáticos
Cálculo simultáneo de factores de corrección
(generalmente aditivos).
Ajuste por regresión (edad, largo de lactancia);
pueden hacerse previamente a la evaluación.
• Ejemplos: sexo, edad de la madre, año, rodeo,
estación, mes de nacimiento, etc.
Efectos genéticos?
• El animal
• Toda la información de sus parientes a través
de una matriz de parentescos
Método Tabular!
• Conocimiento de las varianzas y covarianzas
genéticas (h2, rA) de las características
evaluadas para la población correspondiente
(concepto poblacional)
Animal Padre Madre Edad
(meses)
Mes Año PE12
(cm)
1 7208 2265 11 10 1 32
2 1265 5421 12 10 2 33
3 4892 1987 13 11 2 34
4 3175 6452 12 11 1 31
5 2586 3789 11 11 1 33
PE12 = + mes + año + b*edad + valor de cría + error
De los datos al análisis:
Genética Ambiente Fenotipo
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Matriz de incidencia de efectos fijos
X
Matriz de incidencia de los efectos genéticos
Z
3233343133
=
1 1 0 1 0 111 1 0 0 1 121 0 1 0 1 131 0 1 0 1 121 0 1 1 0 11
M10M11A1A2b
+
1 01
11
0 1
u1u2u3u4u5
+
e1e2e3e4e5
Vector de efectos fijos
Vector de efectos
genéticosu
y = X + Zu + e
MODELO ANIMAL en forma
matricial:
Inversa de la
matriz de
parentesco
(incluye también
parientes)
(1-h²)/h²
Soluciones de los efectos fijos
X’X X’ZZ’X Z’Z + A-1
û =X’yZ’y
Valor Genético Aditivo
Resolución a través de las Ecuaciones de los
Modelos Mixtos
MODELO ANIMAL en forma
matricial: y = X + Zu + e
Resultado final
• Los resultados obtenidos a través de las
ecuaciones de los Modelos Mixtos son:
Las soluciones de los efectos fijos (ambiente)
Las predicciones de los valores de cría
(genética)
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Ejemplito de evaluación:
700
580
Rodeo 2
7
6
580
700
Rodeo 1
3
5
“Toro de
referencia”
Soy
el 4
El ejemplito en un archivo:
Caravana Gr. Contemp. Peso
3 1 580
5 1 700
6 2 580
7 2 700
Media fenotípica de c/rodeo = 640 kg.
1 2
3 4
567
También conocemos la
genealogía:
Rodeo 1 Rodeo 2
Toro de
conexión
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Archivo de genealogía
1 - -
2 - -
3 1 2
4 - -
5 4 2
6 4 3
7 4 3
Animal Padre Madre
Ecuaciones
• 2 para el efecto del rodeo
• 7 para todos los animales (con y sin
datos)
1 2
3 4
567
Resultado de la evaluación:
0-8
-12
12
8
-10.66.6
P3=580
P7=700 P6=580 P5=700
R1=640
R2= 642
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Modelo Animal, resumen
Ventajas:
• Corrige por consanguinidad, apareamientos
preferenciales, efectos ambientales
• Estima Valores genéticos para efectos directos y
maternos, para madres, madres e hijos con o
sin registros de producción
• Calcula el mérito genético del animal para un
conjunto de características (rA)
• Permite la comparación directa entre animales
de diferentes edades (ej. Toros jóvenes y viejos)
IV. Catálogos
• Toda la información genética se resume
en catálogos (públicos) e informes
individuales (privados)
– Individuo y su genealogía
– Propietario / criador
– DEP y precisión por característica
– Nº de hijos
– Tendencias genéticas
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Tendencias genéticas
• Ha funcionado la selección como herramienta?
Las tendencias genéticas muestran el trabajo efectivamente realizado.
• Subproducto de la evaluación
=PGA!
Tendencias genéticas
Tendencias genéticas en peso al
destete
-4,00
-3,00
-2,00
-1,00
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999
Año de nacimiento
D.E
.P.,
kg
Población Cabaña 2
• Subproducto de la evaluación: Evolución de los DEP promedio por año
• Permite compararcada cabaña con el desarrollo general de la población
Ejemplos de tendencias en
ganado de leche
Kg leche Kg proteina
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Ejemplos de tendencias en
ganado de carne
0,000
0,200
0,400
0,600
0,800
1,000
1,200
1,400
1,600
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
AOB GRASA CIRC. ESC.
Peso al nacimiento y a los 18 meses (A. Angus)
Área ojo del bife, circunferencia escrotal, grasa dorsal (Hereford)
Peso al Nacimiento
-0,40
-0,20
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Año Nacimiento
DE
P P
N K
g
Peso 18 Meses
-2,00
3,00
8,00
13,00
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Año NacimientoD
EP
P18 K
g
Ejemplos de tendencias en
ovinos
Diámetro de fibra y peso del cuerpo en Corriedale
Índices de selección en Merino y Corriedale
Percentiles
Percentil Peso al
Nacer
Peso al Destete
Directo
Habilidad
Lechera
Peso 18
Meses
Circunf.
Escrotal
Área Ojo
del Bife
Grasa MAR
5 -0,88 14,75 4,40 22,95 0,72 1,796 0,091 0,096
10 -0,56 12,86 3,41 19,85 0,58 1,454 0,068 0,076
20 -0,20 10,59 2,29 16,00 0,40 1,044 0,040 0,052
30 0,05 8,93 1,56 13,25 0,28 0,748 0,021 0,036
40 0,25 7,53 0,91 10,87 0,17 0,491 0,007 0,023
50 0,44 6,22 0,33 8,67 0,08 0,267 -0,006 0,012
60 0,63 4,94 -0,24 6,46 -0,02 0,043 0,019 0,000
70 0,83 3,59 -0,85 4,02 -0,12 -0,184 0,032 -0,012
80 1,08 1,89 -1,60 1,29 -0,23 -0,446 -0,048 -0,026
90 1,42 -0,43 -2,77 -2,62 -0,40 -0,819 -0,072 -0,047
95 1,71 -2,27 -3,82 -5,72 -0,54 -1,136 -0,093 -0,063
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Percentiles
• valores máximos (valor superior) y mínimos (valor inferior) de DEP para cada rasgo en la población y valores límites de DEP para cada percentil.
• Estos límites nos permiten ubicar un determinado animal en el contexto poblacional.
• Por ejemplo, un toro A que presenta una DEP para peso a los 18 meses de 17 Kg, pertenece al 20% superior de la población para ese carácter, cuyo límite inferior es 16,00 Kg.
• Para el peso al nacimiento (PN) los valores se encuentran invertidos: aquellos animales que producen menores pesos al nacer se consideran superiores.
Resumen:• Disponibilidad de sistemas nacionales
de evaluación genética
• Uso extendido de las DEP en la comercialización de reproductores en Uruguay, tanto en ovinos como bovinos
• Selección potenciada por el uso masivode información
Mejor estimación del valor de cría (parientes, rA entre caracteres)
Separación de los efectos genéticos y ambientales
• Avance genético comprobable
Páginas útiles
• Ovinos:• http://www.geneticaovina.com.uy/
• Bovinos de carne:• http://www.geneticabovina.com.uy/
• Holando:• http://www.geneticalechera.com.uy/