Tema 13 (2017)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Veterinaria + Ciencia y Producción Animal - 2º curso
Asignatura Mejora Animal
Año del apunte 2017
Páginas 11
Fecha de subida 22/08/2017
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Descripción

Mejora Animal

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13.
La biotecnología genética 13.1.
Los marcadores moleculares Son puntos de cambio en la secuencia de ADN de dos animales, son lo que también se pueden llamar mutaciones.
Marcador molecular = mutación = polimorfismo denota lo mismo. Si cogemos dos individuos de la misma especie, secuenciamos el genoma y lo comparamos veríamos que la mayoría de la secuencia es igual, menos una parte que es lo que llamamos mutaciones.
99.8% idéntica.
0.2% diferente (mutaciones).
o Silenciosas (neutras): no crean ningún cambio en el animal.
o No silenciosas (fenotipo): sí que afectan al fenotipo del animal. Una parte de estas mutaciones afectará a las características que seleccionaremos.
Queremos ser capaces de identificar estas mutaciones no silenciosas para seleccionar a los animales. Cuando realizo un genotipado lo que estoy haciendo es leer en esa posición concreta que base de ADN hay.
Nuestro objetivo es buscar diferencias en el genoma, por lo tanto, animales que sean muy diferentes fenotípicamente, tendrán diferencias en el genoma mientras que en una línea comercial los animales son mucho más parecidos y como no tenemos tantas diferencias fenotípicas es esperable que tampoco tengan ninguna diferencia en el genoma.
Este es el típico plan de mejora de una especie productiva.
*En este paso están todos los animales por su producción, pero también puedo evaluar por su genética. Puedo combinar la producción de los parientes para hacer mis evaluaciones genéticas.
EVG: el valor genético.
13.1.1.
Es el cambio de un solo nucleótido por otro en un punto en concreto del genoma.
C A El más frecuente es la sustitución, pero también podemos encontrar pequeñas inserciones o deleciones, donde en un punto en concreto un animal tenga un nucleótido de más o uno de menos.
Mayoritariamente bialelicos: solo hay 2 versiones.
Alta densidad (abundantes: 1 cada 1.000bp).
Muy estables (tasa de mutación baja -1x10-9).
58 La neutralidad depende del caso (zonas codificadas o no codificadas).
Análisis por métodos automatizados, por eso es el que más se usa.
En las imagines vemos los chips snips que son portaobjetos donde puedo genotipar.
13.1.2. Microsatélites (Repeticiones en tándem) Repeticiones de 2-4 nucleótidos; cambio en el número de veces que se repite una secuencia pequeña.
Multialélico (muy polimórficos): hay más de dos formas posibles para cada una de estas repeticiones.
Menor densidad.
Distribución no homogénea: los microsatélites se encuentran en lugares donde la cromatina está súper condensada (telómeros y centrómeros), por el medio no es demasiado habitual encontrarlos.
Tasa de mutación más elevada (1x10-5).
Neutros.
Análisis por métodos semi-automatizables.
13.1.3. CNV (Repeticiones en número de copias) Duplicaciones de segmentos grandes de ADN (Kb-Mb).
Multialélicos (moderadamente polimórficos).
Densidad desconocida.
Distribución no homogénea.
Detección por métodos automatizables: hace falta validarlos.
59 13.1.4. Métodos de selección Herramientas de bajo procesado (low through-put).
o Estudio de genes/proteínas uno a uno (técnicas clásicas: Southern, northern y westers blotting: PCRHerramientas de medio procesado (medium through-put).
o Macroarrays de mRNA, PCR cuantitativa a tiempo real, primera extensión.
o Equipos de secuenciación automática.
o Equipos de genotipados en formato 96/384.
Herramientas de alto procesado (high through-put).
o Microarrays o microchips de DNA genómico, marcadores moleculares, mRNA, miRNA, proteínas.
o Sistemas de espectrofotometría de masas.
o Sistemas de secuenciación en cámaras de nanofluidos (secuenciación masiva): secuenciamos muchos marcadores pero lo hacemos en pocos individuos porque es caro.
13.2.
Aplicaciones en la detección de QTL Un QTL (quantitative traït loci) son regiones que están asociadas a caracteres cuantitativos, zonas del genoma donde hay algo importante para un carácter cuantitativo. Hay unos 20.000 genes en el genoma de un cerdo, para reducir el número de genes a estudiar, se hace un estudio QTL.
Ssc: Sus scrofa En rojo los SNPs y en amarillo los microsatélites.
Haremos un seguimiento del crecimiento y después haremos un análisis estadístico para ver si hay un gen más frecuente en los animales que crecen más.
La línea roja es la probabilidad de que el marcador esté asociado al crecimiento. En este ejemplo el micro5 es el que tiene más.
Los marcadores se encuentran al lado de un gen que afecta al crecimiento, la información del marcador la puedo usar porque irá junto a ese gen.
13.3.
Mapas genéticos Descripción lineal y relativa de los marcadores y/o genes existentes de un cromosoma. Basado en el hecho de que dos marcadores muy próximos se heredan juntos con más probabilidad que dos marcadores lejanos.
60 13.3.1. Mapas de ligamento Orden y localización de los marcadores moleculares asignados a un cromosoma, basado en el análisis del desequilibrio de ligamento.
Se basan en contar las recombinaciones.
La distancia se mide en Morgans (M).
1cM = 1 recombinación de cada 100 meiosis.
Marcadores: o Microsatélites (Sw1514).
o SNPs en genes (ESR1, CGA).
13.3.2. Mapas físicos Se usaban para poder ordenar los cromosomas en trozos más pequeños, llamados BACs.
Actualmente, se trabaja con lo que se llama ensamblaje de las secuencias.
Ordenación y secuenciación de los genes a la más alta densidad.
Estructural real del material genético.
Hay varios niveles; el nivel más alto es a nivel de secuencia.
Distancias medidas en 106 bp (Mb).
Los mapas de ligamento y los físicos suelen estar vinculados.
13.3.3. Mapas citogenéticos Enviamos una sonda (trozo de ADN) para saber qué cromosoma está en el gen.
13.3.4. Mapas comparativos A partir de todos los anteriores, se pueden combinar entre sí y comparar. Todos los mapas son comparables y se pueden establecer lazos entre ellos.
61 13.3.5. Resumen tipos de mapas 13.4.
Citogenético Ligamento Citogenético Secuencia Estrategias para buscar genes La lista de genes candidatos es: Posicionales.
Fisiológicos.
Funcionales.
Cuando he encontrado el marcador, no los puedo integrar en un esquema de mejora. Debo estudiar la pliotropia (mirar si este marcador afecta a otros caracteres).
62 13.5.
Selección con marcadores moleculares Los caracteres poligénicos están definidos sobre la suma de varios genes que cumplen el genoma.
Los caracteres cuantitativos están controlados por muchos genes que difieren en la medida de los efectos. Encontrar los genes es difícil, por lo que se empieza trabajando con marcadores atados a los genes con efectos mayores.
Cuando hago un análisis QTL el que hago es identificar los efectos más grandes. QTL es un marcador que tiene un efecto relativamente grande sobre el carácter que estoy estudiando.
MAS (marker-assisted selection): Marcador cerca de un QTL.
GAS (gene-assisted selection): Marcador en el gen causal.
Comprobación de la genealogía.
Trazabilidad valor añadido en los productos.
Mejorar los índices de selección (MAS, GAS).
o Mejorar la precisión.
o Aumentar la intensidad de selección.
o Reduce el intervalo generacional.
Nueva fuente de variabilidad genética dentro de la población.
Nuevos objetivos de selección.
Nuevas oportunidades en ganadería.
o Mejora de productividad de los rebaños.
o Mejora de la calidad de los productos animales.
o Aplicaciones en la salud humana y animal.
o Aplicaciones en la conservación de especies y el medio ambiente.
63 13.5.1. Ventajas de los marcadores moleculares Muy beneficiosos en caracteres que: o Son difíciles de medir.
o Son difíciles de mejorar por selección tradicional.
o Con una h2 baja como los reproductivos, sobretodo en hembra, caracteres de prolificidad.
Ejemplos: o Necesitan el sacrificio del animal.
o Solo se pueden medir en un género: producción lechera/huevos (nos ayudaría tener información molecular antes de matar al animal.
o Se medirán tarde en la vida del animal: prolificidad a lo largo de la vida útil de una hembra.
o Caros o difíciles de medir: resistencia a enfermedades.
13.5.2. Uso de la genética molecular en mejora animal Seleccionar por QTL.
Seleccionar directamente (genes candidatos/genes mayores).
Seleccionar indirectamente (marcadores).
Los chips de marcadores son portaobjetos donde medimos una serie de marcadores simultáneamente. En cada uno de los recuadros hay 20.000 pozos con información del marcador molecular.
Pongo ADN 13.6.
inoculo + lavados fotos programa informático lee los resultados.
Selección genómica 13.6.1. ¿De dónde sale esta nueva metodología? Se basa en la selección simultánea por muchos marcadores.
Proyectos Seq-genoma aumenta el SNP es esperable que algunos estén en DL con QTL.
Media: 10-20 SNP-cM.
Coste: aproximadamente 100- AA 2 AB 1 BB 0 X 0.05 + 0.001 64 Asigno un valor genético/productivo a los animales a partir de la ecuación directamente.
13.6.2. ¿Cómo funciona? Cojo una población de referencia, les saco un trozo de cola y con el ADN saco la información genómica; también mido todo lo información de producción con la de los SNPs (cada una contribuye en la producción total). Voy a la segunda generación, saco la cola y micho los chips; la paso por la misma ecuación y decido que animales me quedo.
Se basa en la selección simultánea por muchos marcadores.
¿Qué se necesita? o Una población de referencia.
Genotipada Fenotipada Cuantos más animales, más precisión.
o Elaboración de una ecuación predictiva para los GEBV.
o Genotipar una nueva población (relacionadas con la población de referencia).
o Estimación de los GEVB en la población nueva.
o Selección de 13.6.3. Limitaciones Después de 3-4 generaciones no sirve, las recombinaciones disminuyen la variabilidad.
Se aplican las ecuaciones en poblaciones distintas a las que se hacen servir para estimar los efectos.
El DL depende de la raza/línea solución: utilizar referencias multiraza.
Hace falta re-estimar los efectos de los SNPs regularmente ¿por qué? o GEBV se basa en las predicciones de los efectos de los SNPs en DL con los QTL.
o La selección cambia el patrón de este DL.
o Si el DL es incompleto, fijar el marcador no fijará el QTL.
65 o o Por eso, aun consiguiendo fijar el marcador, una cierta cantidad de varianza de QTL no será capturada para la selección siguiente bajará la precisión del índice.
Se recomienda re-estimar los efectos cada 3-4 generaciones.
13.6.4. Coste Depende de la tecnología: o 50000 SNPs: aproximadamente 250o 50 SNP: aproximadamente 20Si SG funcionase con pocos SNPs esquemas de selección (unicarácter).
Multicarácter 30 caracteres, aproximadamente 1.500SNPs.
o Coste 15.000: aproximadamente 40.000 SNPs.
13.6.5. Aplicaciones en vacas de leche En vacas sale a cuenta porque la inversión te durará 24 años que es cuando llegaremos a su cuarta generación.
Aplicación de métodos de IA y MOET.
o Depende > 80% IA o Cambio de material genético entre países y entre compañías de IA evaluación de reproductores.
Índice de selección multicarácter.
o Rasgos funcionales: fertilidad, sanidad, SCS.
o Rasgos productivos: producción leche, % grasa, % proteína.
o Rasgos morfológicos: conformación ubre, extremidades.
Precio muy elevado de los reproductores.
o Para aumentar la precisión del Índice de Selección las compañías de IA hacen Test de Progenies.
o Los toros jóvenes necesitan información de aproximadamente 100 hijas, que aportan datos para el EBV cuando empiezan a producir.
o Solo 1 de cada 10 machos evaluados se usan finalmente.
o Muy costoso en temas de dineros y tiempo.
Intervalo generacional muy largo.
El SG reduce el intervalo generación y aumenta la respuesta a la selección.
Cogemos el pedigrí y los datos y hacemos un BLUP.
Para aumentar la precisión del índice de selección se combina: o Información individual.
o Información de los parientes (hermanos, hijos, etc.).
Los métodos clásicos funcionan bien con: o Caracteres de h2 media o alta.
o Animales con información productiva.
Los métodos clásicos funcionan peor con: 66 o o Caracteres de h2 baja o limitantes a un sexo.
Animales jóvenes (sin información productiva ni de parientes).
Información molecular Especies productivas información de miles de SNPs.
Los SNPs tienen mayoritariamente dos alelos posibles.
En las estrategias de Selección Genómica se genotipan los posibles reproductores por miles (o millones) de SNPs distribuidos por todos los cromosomas.
Métodos de selección genómica El genotipado nos permite tomar una imagen del genoma del animal.
Se puede combinar con información productiva individual y de los parientes.
Ventajas: o Mejora la precisión del índice de selección.
o Reduce el intervalo generacional.
Seleccionar animales antes de ser productivos.
Reducir el número de animales de los que se hace un test de progenie.
o Reduce la acumulación de consanguinidad entre generaciones.
Selección familiar selección individual.
Ej.: mismo valor genético para hermanos hijos del mismo padre (sin información individual).
o Aumenta la respuesta a la selección.
Una vez se han calculado los efectos del SNPs, esta información se puede usar durante varias generaciones.
Hasta un límite hay recalcular cada 3-4 generaciones vacuno de leche = 20-30 años.
13.7.
Ejemplos en especias ganaderas 13.7.1. Gen Booroola Raza altamente prolífica.
Debido a la mutación de un solo gen.
Herencia autosómica codominante.
Aumenta la tasa de ovulación y el tamaño de la camada.
Disminuye la estacionalidad.
Mutación del receptor BPMR1B que se expresa en ovario.
13.7.2. Gen Miostatina Mutación del gen GDF8.
o o o o o o o Hiperplasia >>> hipertrofia.
Aumenta un 20% la masa muscular.
Carne más tierna.
Disminuye un 10% la masa ósea.
Disminuye la grasa y aumenta un 11% el PUFA.
Disminuye la resistencia al estrés por calor.
Disminuye la fertilidad y aumentan los partos distócicos.
13.8.
Los caracteres que sería más importante tener información molecular son: % grasa intramuscular, producción de leche (L), resistencia al PRRS, fertilidad y puesta de huevos.
67 13.8.1. Esquema de un proceso de selección genómica 68 ...

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