Manuel Ortiz Labrín M.V.

Jefe Lab. Marcadores Moleculares

CIA CENEREMA

Facultad de Cs. Veterinarias

Universidad Austral de Chile .

APORTE DE LA GENÉTICA EN LA

MEJORA DE SÓLIDOS LACTEOS

PATERNIDAD Y/O MATERNIDAD

CARACTERIZACION GENETICA

MARCADORES MOLECULARES

MICROSATELITES

IDENTIFICACION

ANALISIS FORENSE MOLECULAR

QTL

SOLIDOS LACTEOS B-

CASEINA

Perfil Genómico

SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES

• Utiliza marcadores genéticos (genes) asociados a rasgos de interés productivo.

• Provee oportunidad para intervenir rasgos difíciles de mejorar.

• Permite la identificación de animales portadores de los genotipos deseados.

• Permite el aumento de las frecuencias genéticas en los genes seleccionados.

Marcadores genéticos que influencian la producción de sólidos lácteos:

• Caseínas constituyen el 80% del aporte de proteínico de la leche y suministra aminoácidos esenciales y aporta de Calcio y fosforo. Altamente digeribles.

• Lacto-globinas, principalmente la β- Lactoglobina que constituye el 35% del suero de la leche, son menos digeribles y pueden producir una reacción alérgica en seres humanos.

VARIACION DE PROTEINAS DE LA LECHE EN MAMIFEROS

Diacilglicerol-O-aciltransferasa 1 (DGAT1), es un componente esencial de la maquinaria metabólica involucrada en la síntesis del aporte graso en lácteos y cuya actividad desempeña un rol modulador en la tasa de producción de proteínas.

El genotipo de determinadas razas incide en sus cualidades productivas.

Variantes Alélicas de marcadores genéticos

de la Leche

Proteínas

Variantes

Alélicas

mayoritarias

Otras variantes observadas

y poco frecuentes

Ø αS1-Caseína B , C -

Ø Β-Caseína A1, A2 A3,A4, B, C, D, E, F, H1, H2,I,G

Ø K-Caseína A, B E

Ø Β-Lactoglobina A, B C

Ø α-Lactoalbumina A, B, C -

Ø Diacilglicerol-O-

Aciltransferasa 1 (DGAT 1)

K, A -

K-Caseina

• El alelo B esta directamente relacionado con:

• Mayor producción

• Mayor contenido proteico de la leche

• Mayor rendimiento en producción de quesos

• Menor tiempo de coagulación

• Cuajado mas firme

• Mejor estabilidad al calor (UHT)

Frecuencia genotípica y alélica de la Kappa-Caseina

K-Caseina

El alelo B es raro en los rebaños lecheros más populares (Holstein Fresien) por lo que es factible incrementar su frecuencia alélica en un programa de mejoramiento genético.

Correlación entre el porcentaje de proteína y los haplotipos de la k-CN

K-Caseina

Micrografia de electrones de gel cuajado desde K-Caseina AA y BB.

Β-Lactoglobina

• La variante A (Animales AA) está Asociada con un mayor nivel de B-LG en el suero

de la leche y con un menor contenido de caseína y grasas.

• El homocigoto para el alelo B (Animales BB) esta asociado con un menor contenido

de B-LG y un mayor contenido de proteínas totales, Caseina y grasas en la leche.

Parámetro Efecto genotípico

Genotipos AA AB BB

Grasa Total [%] 5.41 5.37 5.48

Proteína Total [%] 3.98 3.97 3.99

Caseína como una proporción del total

de proteínas

0.76 0.77 0.78

Peso de solutos totales [Kg] 422.6 421.0 420.8

Rendimiento diario de leche [Litros] 15.81 16.09 15.84

Berry SD. et al.2010.New Zealand Veterinary Journal.

DGAT1 El homocigoto para el alelo K (animal KK) correlaciona con un aumento en el contenido

porcentual de proteínas y grasas.

Item Efecto de Genotípico

Genotipo AA KA KK

Rendimiento Leche [Kg/día] 11.6 11.3 10.5

Rendimiento Proteínico [g/día] 334.9 330.8 316.8

Rendimiento Graso [g/día] 399.4 409.7 413.2

Rendimiento solubles no grasos [

g/día ]

957.7 929.1 882.5

Rendimiento de solutos Totales

[g/día]

1,353.

3

1,334.

3

1,306.3

% Proteínas 2.90 2.97 3.04

% Grasas 3.5 3.7 4.0

% Solutos no grasos 8.2 8.3 8.4

% Solutos totales 11.68 11.98 12.53

Molee A. et al. 2011. Tropical Animal Health and Production.

Diacilglicerol-O-Aciltransferasa 1

Consta de dos alelos A y K, siendo los animales homocigotos KK aquellos mejor

evaluados en la producción de leches con un mayor aporte en el porcentaje de

proteínas y grasas totales.

Numero total de

bovinos

Alelos

DGAT1

Genotipos

227 Cruza

Holstein K A KK KA AA

Frecuencia 0.36 0.64 0.115 0.480 0.405

Molee A. et al. 2011. Tropical Animal Health and Production.

OBJETIVOS

• Implementar algunos marcadores de QTL (Quantitative Traits Loci) para producción de sólidos en leche.

• Utilización de muestras de pelo, para hembras y machos y muestras de semen para toros de inseminación.

• Colaborar en la selección de reemplazos de la empresa lechera, mediante este tipo de marcadores

Extracción de ADN

Chelex - 100 al 5% + proteinasa K [20mg/ml ] Extracción diferencial.

Apoyo Técnico

Maebashi Institute of Animal Science

Division of Animal Genetics

Livestock Improvement Association of Japan

PCR-SSP:

Maebashi Institute of Animal Science

Reacción de polimerización en cadena con Partidores de secuencia específicos.

Partidor fluorescente

Fluoroforo - FAM PCR 1 °

PCR

-

SSP

Genotipificación.

Partidores

Templado Gen de interés

Otros genes

Enzima

Genotipificación

Alelo A

DGAT1

Alelo A

k - Cas

Alelo B

K - Cas

Alelo A β - Lac

Alelo B

Β - Lac

Electroferograma

Diagrama de trabajo

Bulbo piloso Semen

Extracción del DNA

1 ° Amplificación especifica de

los alelos

2 ° Amplificación especifica con

Partidores marcados

Electroforesis capilar de la

muestra.

Lectura de los alelos

presentes. Informe

3 Hrs 1:30 Min ~17 Hrs ~23 Min ~10 Min

Informe de Análisis

Procesamiento de

Muestras, Extracción de

DNA

o

Centro de Inseminación Artificial Facultad de Ciencias Veterinarias

Informe Análisis de QTL's para Bovinos Lecheros

Nombre o Razon social: Ricardo Hagedorn

Sector (localidad): Parcela 1, Reumén RUP: Total de muestras: 6

N° Lab. DIIO

serie Raza DGAT1 K-CASEINA B-LACTOGLOBULINA

1 953-

4812 O.C. AA AB AB

2 953-

4814 O.C. AA BB AB

3 953-

3524 O.C. AA AA AB

4 953-

4815 O.C. AA AB BB

5 623-

2891 O.C. KK AB AA

6 953-

3523 O.C. AA AA AB

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

JERSEY HÍBRIDO JERSEY

MONTBELIARDE

HOLSTEIN FRIESIAN FRISÓN

NEGRO OVERO

COLORADO

Manuel Ortiz Labrín M.V.

Jefe Lab. Marcadores Moleculares

CIA CENEREMA

Facultad de Cs. Veterinarias

Universidad Austral de Chile .

ANALISIS DEL MARCADOR

B - CASEINA EN BOVINOS

β-Caseína

Durante décadas, se tiene conocimiento que buena parte de

las proteínas de la leche presentan diferentes variantes

génicas o polimorfismos. Las variantes génicas A1 y A2 del

gen de la beta-caseína (CSN2) son las más comunes.

El alelo A2 representa el gen original, que codifica por la β-CN

Animal Biotechnology Centre, National Dairy Research Institute, Karnal-132 001 ( Haryana) India

Estudio evolutivo de la forma original de b-caseína en

ganado lechero.

Variante genética β - Caseína

Variantes genéticas

Alelos de B-Caseina y sus mutaciones

Peligros potenciales de BCM-7

Referencias.

McLachlan CNS. 2001. Beta-casein A1, ischaemic heart disease mortality, and other illnesses. Medical

Hypotheses 56:262-72.

Laugesen M, Elliott R. 2003. Ischaemic heart disease, Type 1 diabetes, and cow milk A1 beta-casein. New Zealand Medical Journal 116(1168).

Swinburn B. 2004 Beta casein A1 and A2 in milk and human health. Report to New Zealand Food

Safety Authority. Available at www.nzsfa.govt.nz

Knivsberg A-M, Reichelt KL, Hoien T, Nodland M. 2002. A randomized, controlled study of dietary intervention in autistic syndromes. Nutritional Neuroscience 5:251-261.

Cade R, Privette M, Fregly M, Rowland N, Sun Z, Zele V, Wagemaker H, Edelstein C. 2000. Autism

and schizophrenia: intestinal disorders. Nutritional Neuroscience 3:57-72.

A2 Corporation 2006. 2006 Annual Report. Available at www.a2corporation.com

Truswell AS. 2005. The A2 milk case: a critical review. European Journal of Clinical Nutrition 59:623631.

Woodford KB. 2006. A critique of Truswell’s A2 milk review. European Journal of Clinical Nutrition. 60(3):437-

439.

Hanusová E, Huba J, Oravcová M, Polák P, Vrtková I (2010) Genetic variants of beta-casein in Holstein Dairy

Cattle in Slovakia. Slovak J Anim Sci 43: 63–66.

EFSA Scientific Report. “DATEX working group on the potential health impact of beta-casomorphins and related peptides.” 231(2009): 1-107 . Print

Devil in the Milk: Illness, Health, and the Politics of A1 and A2 Milk (Kindle Edition)

Published September 19th 2011 by Chelsea Green Publishing

Frecuencia de alelos por raza

PRODUCTOS EN MERCADO MUNDIAL

FRECUENCIA B-CASEÍNA ALELOS A1 A2 EN OVERO COLORADO.

FRECUENCIAS GENOTIPICAS

B - CASEINA FRECUENCIA ABSOLUTA FRECUENCIA RELATIVA

A1A1 16 0 , 53

A1A2 11 0 , 37

A2A2 3 0 , 10

TOTAL MUESTRAS 30

FRECUENCIAS ALÉLICAS

ALELOS FRECUECNCIA ABSOLUTA FRECUENCIA RELATIVA %

A1 21 , 5 0 , 72 71 , 67

A2 8 , 5 0 , 28 28 , 33

TOTAL MUESTRAS 30

FRECUENCIA B-CASEÍNA ALELOS A1 A2 EN HIBRIDOS DE JERSEY .

FRECUENCIAS GENOTIPICAS

B - CASEINA FRECUENCIA ABSOLUTA FRECUENCIA RELATIVA

A1A1 14 0 , 02

A1A2 495 0 , 65

A2A2 257 0 , 34

TOTAL MUESTRAS 766

Diagrama de trabajo

Método ACRS-RFLP para B-caseína

FRECUENCIAS ALÉLICAS

ALELOS FRECUECNCIA ABSOLUTA FRECUENCIA RELATIVA %

A1 261,50 0 , 34 34 , 14

A2 504,50 0 , 66 65 , 86

TOTAL MUESTRAS 766

Bulbo piloso Semen

2 Hrs 50 Min ~17 Hrs ~15 Min ~5 Min

Procesamiento de Muestras,

Extracción de DNA

o

ELECTROFEROGRAMAS

A1

ELECTROFEROGRAMAS

A1A2

ELECTROFEROGRAMAS

A2

Conclusiones

• El uso de la técnica antes descritas permite la clara identificación de las variantes alélicas de los genes de

la -Caseína, -Caseina, -Lactoglobulina y DGAT1 bovinas, para caracterizar el rebaño lechero.

• La proporción de alelos deseados, es baja, por lo que el manejo de la selección asistida por marcadores, permitiría cambiar esta proporción, en distintas poblaciones intervenidas genéticamente.

• El método utilizado, es aplicable a bovinos independiente del sexo y edad.

• La selección asistida por marcadores, resulta ser una herramienta certera y precoz, para dirigir las

estrategias de inseminación artificial a usar, en programas de mejoramiento genético.

GRACIAS

Manuel Ortiz Labrín

M.V.

Jefe Lab. Marcadores

Moleculares CIA CENEREMA

manuelortiz@uach.cl Fono: 63-2293283 - 2216215