Tesis:
Evaluación de alternativas para la mejora del programa de selección de la raza ovina manchega mediante simulación genética
- Autor: SMULDERS RAMIREZ, Juan Pablo
- Título: Evaluación de alternativas para la mejora del programa de selección de la raza ovina manchega mediante simulación genética
- Fecha: 2006
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AGRONOMOS
- Departamentos: PRODUCCION ANIMAL
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: JURADO GARCIA, Juan José
- Resumen: En España existen diversos programas de mejora genética vinculados a razas ovinas lecheras, entre los cuales se encuentra el de la raza ovina Manchega (ESROM), cuyo diseño responde a un esquema tipo de selección, donde se distinguen un grupo de rebaños asociados a un núcleo de selección, que es donde se realiza todo el trabajo de mejora genética (control y registros productivo, evaluación genética y difusión de la mejora). Ha existido consenso en que este "esquema tipo" se aproxima al óptimo en términos de respuesta genética. No obstante, desde los círculos de ganaderos y técnicos asociados al ESROM, han surgido diversas interrogantes, asociadas a las decisiones y estrategias propias de la instauración y evolución del esquema. Entre ellas están los niveles óptimos de utilización de inseminación artificial, del sistema de prueba de progenie y del tamaño del núcleo de selección. Adicionalmente y dado el advenimiento acelerado de las metodologías moleculares, se han agregado controversias y nuevas alternativas de aplicación, cuyos efectos sobre el ESROM son desconocidos y requieren de algún grado de predicción. En este contexto se encuentran la incorporación de criterios selectivos asociados al aumento de la resistencia genética al Scrapie y la implementación de un sistema de prueba de progenie de machos de monta natural, basado en pruebas de exclusión de paternidades mediante el uso de marcadores moleculares de ADN. Existen metodologías que permiten estudiar el comportamiento de sistemas complejos entre las cuales están las técnicas de simulación y específicamente, las de simulación genética. El objetivo de la tesis fue plantear un modelo de simulación acorde a las características del ESROM, para estudiar el esquema de selección actual, evaluar las consecuencias genéticas de la incorporación de los criterios asociados con la resistencia al Scrapie y de la prueba de progenie de machos de monta natural, considerando sus esquemas alternativos de aplicación. CAPÍTULO 1: Simulación del esquema de selección de la raza ovina Manchega (ESROM): estructuración del modelo, evaluación del sistema de Inseminación Artificial y del impacto del tamaño del núcleo de selección. La raza ovina Manchega es una raza autóctona española. Se estima que en la actualidad posee un censo de 1,5 millones de ovejas, de las cuales solo 0,8 millones son ordeñadas periódicamente. El esquema de selección de la raza (ESROM), se inició en el año 1988 y en el año 2004 estaba constituido por 106 rebaños con 103.887 ovejas. En el mismo periodo se inseminaron artificialmente 32.719 ovejas en 89 rebaños y se controlaron 56.430 lactancias en 90 rebaños. El progreso genético anual obtenido por el ESROM desde su implementación, corresponde a 0,84 por ciento en relación a la media fenotípica inicial. Debido a una serie de razones, fue necesario estructurar una herramienta específica que permitiese estudiar el comportamiento del sistema real, para lo cual se optó por utilizar las técnicas de simulación. El objetivo de este estudio fue desarrollar un modelo de simulación genética basado en el sistema real del ESROM, con el fin de determinar el efecto que sobre la consanguinidad y el progreso genético pudieran tener los distintos niveles posibles de utilización de la inseminación artificial (IA), la cantidad de carneros testados por año, el número de ovejas que se aparean con ellos y adicionalmente el tamaño del Núcleo. Se planteó un modelo de simulación infinitesimal aditivo, basado en los parámetros genéticos y fenotípicos y en las características propias del ESROM y de la raza ovina Manchega. La característica considerada como objetivo de selección fue la lactancia estandarizada a 120 días (120 TMY). Se utilizaron diversas variables de entrada asociadas a los criterios de selección, niveles de utilización de IA y tamaño del núcleo de selección, entre otras. El modelo consistió en diversas rutinas que involucraron la generación de la población base, la clasificación y asignación de apareamientos de animales adultos, la selección de corderos y la evaluación genética periódica mediante la metodología BLUP, utilizando un modelo animal con medidas repetidas. El progreso genético anual y el nivel de consanguinidad media de las hembras nacidas en el último año simulado con evaluación genética, fueron las variables elegidas para evaluar y comparar la respuesta de las distintas alternativas en estudio. Los resultados generales indicaron que el modelo tuvo un comportamiento lógico, dentro del área de respuesta esperada. Los progresos genéticos verdaderos de las hembras estuvieron en el rango de 0,59 por ciento a 2,11 por ciento por año en relación a la media fenotípica inicial y las consanguinidades medias de las hembras, observadas en el 17 de simulación, entre 0,218 por ciento y 1,879 por ciento. En líneas generales, las mejores respuestas se dieron cuando el uso de IA total fue igual o mayor al 50 por ciento, cuando se testaron un mayor número de machos nuevos por año y cuando el tamaño del Núcleo superó los 30 rebaños (9.000 ovejas). Adicionalmente, la intensidad con que se seleccionan los machos de monta natural tuvo un gran impacto sobre el progreso genético obtenido, especialmente cuando el uso de inseminación artificial fue bajo. El aumento del tamaño del núcleo de selección afectó positivamente al progreso genético y favoreció la disminución de la consanguinidad, sin embargo, se puso en evidencia que a partir de un tamaño inicial de 9.000 ovejas, y en las condiciones utilizadas en el modelo, se podría establecer un esquema de selección operativo. Aparentemente, los factores más relevantes sobre la respuesta genética se asociaron con la intensidad de los criterios de selección utilizados, el nivel de uso de IA y en menor medida, el tamaño del núcleo de selección. CAPÍTULO 2: Cambios genéticos esperados del Programa Nacional de Genotipado Ovino. El Scrapie es una enfermedad neurodegenerativa de etiología priónica que afecta a ovinos y caprinos. Pertenece al grupo de las encefalopatías espongiformes transmisibles (EETs), al igual que la EBB del bovino, cuya transmisión a los humanos es plenamente conocida y ha generado la consideración de todas las EETs como enfermedades de riesgo para la salud humana. A partir de 1970 surgen evidencias de la base genética de la enfermedad y de la naturaleza proteica del agente causal (PrP), secuenciándose el gen que la codifica (Prnp). Además, se describió la asociación de algunos polimorfismos (SNPs) con la resistencia/susceptibilidad a la enfermedad, ubicados en los codones 136(A/V), 154 (R/H) y 171 (Q/R/H), cuyos haplotipos más comunes se describieron como los alelos ARR, ARQ, ARH, AHQ y VRQ. A fines del año 2005, se instauró en España el Programa Nacional de Genotipado Ovino, con el fin de fomentar el aumento de la resistencia al Scrapie. Esto llevó al ESROM a incorporar en su programa de mejora criterios de selección a favor del alelo de resistencia al Scrapie (ARR). El objetivo de este estudio fue evaluar, mediante simulación genética, los efectos del nuevo programa de mejora genética por resistencia a Scrapie del ESROM, sobre el progreso genético de la producción de leche, la consanguinidad y las frecuencias génicas del gen Prnp. Al modelo de simulación genética del ESROM se le adaptaron rutinas complementarias de restricción de apareamientos y selección de corderos, respondiendo a una estrategia moderada (MOD) y otra intensiva (INT) de selección por resistencia al Scrapie. Ambas estrategias se probaron sobre dos escenarios de selección por producción de leche, el esquema histórico (630) y un esquema hipotético intensivo (747). En el escenario del esquema histórico se realizaron dos pruebas base de comparación, una sin modificar el criterio de selección de los machos de monta natural (BASE630) y otra modificándolo, utilizando el mismo criterio de los machos de IA (BASE636). Se simularon 30 años, aplicando en todas las pruebas los criterios base respectivos, desde el año 1993 al 2003 y las modificaciones por Scrapie, desde el 2004 en adelante. Se encontraron algunas diferencias significativas(s) y no significativas(ns) entre los progresos genéticos anuales de las hembras, obtenidos entre los años 1997 y 2019, de +0,23s Kg/año y -0,01ns Kg/año al comparar la estrategia moderada MOD636 y la intensiva INT636 con respecto a la prueba BASE630 (1,32±0,09 Kg/año) y de -0,19s Kg/año y -0,43s Kg/año, cuando se las comparó con la prueba BASE636 (1,74±0,11 Kg/año). La consanguinidad al año 2019, fue mayor en las pruebas MOD636 e INT636, en el orden de +0,27 por ciento y +0,75 por ciento con respecto a la pruebas base BASE630 (1,26 por ciento ±0,10 por ciento y de +0,06 por ciento y +0,54 por ciento con respecto a la prueba BASE636 (1,47 por ciento ±0,24 por ciento). En las pruebas asociadas al escenario hipotético intensivo, hubo un claro efecto negativo de -0,38s Kg/año y -0,66s Kg/año de la prueba MOD747 e INT747 respectivamente, con respecto a la prueba BASE747 (2,26±0,10 Kg/año). En todas las estrategias asociadas a la selección por resistencia al Scrapie se observaron cambios drásticos de las frecuencias del gen Prnp. Las frecuencias del alelo ARR aumentaron de un 15 por ciento inicial a 40 por ciento -66 por ciento (año 2010), disminuyendo las del alelo ARQ de un 76 por ciento inicial a 54 por ciento -30 por ciento (año 2010). Los alelos ARH, AHQ y VRQ tendieron a desaparecer. En un contexto optimista, el progreso genético de las hembras no se vio afectado e incluso aumentó, consecuencia de la mejor selección implícita de los MMN, con respecto prueba BASE630. También se puso de manifiesto una disminución importante de la variabilidad genética del gen Prnp y un aumento moderado de las consanguinidades. No obstante, en un contexto pesimista o en esquemas hipotética o históricamente más intensivos, las pérdidas de progreso genético en leche podrían llegar a estar en torno al cuarto o medio punto porcentual por año, respecto de la media fenotípica inicial. CAPÍTULO 3: Impactos de la inclusión de la prueba de progenie de los reproductores de monta natural de los rebaños sobre el ESROM. En la actualidad, un 60 por ciento de las hembras de reposición del ESROM son hijas de padres de monta natural existentes en los rebaños, no identificándose dichas paternidades en la genealogía. Además, se ha determinado la existencia de un margen para mejorar los resultados del programa de mejora genética, existiendo concordancia en que el sistema de selección y utilización de los machos de monta natural (MMN) de los rebaños, sería una de las áreas más sensibles para lograr dicha mejora. El advenimiento y disminución de los costos de los métodos y técnicas moleculares, específicamente en el contexto de la exclusión de paternidades basada en microsatélites de ADN, ha proporcionado al ESROM la posibilidad de identificar los padres de monta natural y establecer sistemas de prueba de progenie de los mismos. Para establecer un sistema de prueba de progenie de los MMN, es necesario considerar las características y limitaciones de las pruebas de exclusión de paternidades, la forma de cómo se utilizará la información de las paternidades y la disponibilidad de manejos reproductivos que sean posibles de aplicar en los rebaños del ESROM. Adicionalmente, se hace necesario evaluar el impacto esperado sobre el progreso genético y la consanguinidad, producto de la implementación de un sistema con dichas características. Los objetivos de este trabajo fueron evaluar, mediante simulación genética, los impactos sobre el progreso genético y la consanguinidad, producidos por diversas alternativas de utilización de la prueba de progenie de los padres de monta natural, identificados mediante técnicas de exclusión de paternidades, incluyendo la búsqueda de propuestas plausibles de manejo reproductivo, y considerando además la capacidad de reemplazo de los niveles actuales de utilización de la inseminación artificial. Al modelo de simulación del ESROM se le adaptaron las estrategias reproductivas de monta dirigida con sincronización de celos (MD), monta por lotes con machos celadores (ML) y una opción de grupos de apareamiento denominada monta adelantada (MA), asumiendo su complementariedad con las pruebas de exclusión de paternidades. Todas las pruebas realizadas incluyeron una etapa común, entre los años 1993 y 2003, basada en los criterios selectivos y manejos asumidos como históricos en el ESROM, aplicando variaciones sobre estos parámetros a partir del año 2004 en adelante. Se establecieron tres pruebas base de comparación, caracterizadas por la utilización de un 35 por ciento de IA, para un núcleo de selección constituido por 30 rebaños de 300 ovejas, que representaron la proyección de la situación histórica, actual y potencial del ESROM, variando únicamente los criterios selectivos utilizados. Los progresos genéticos anuales de las hembras, obtenidos entre los años 2007 y 2019 fueron de 1,48±0,13 Kg/año (situación histórica), 1,79±0,11 Kg/año (situación actual) y 1,99±0,12 Kg/año (situación potencial). Se evaluó el impacto neto de adicionar la prueba de progenie de MMN sobre cada una de las pruebas base de comparación, utilizando MA y combinaciones de criterios de selección homologables a cada una de ellas, observándose efectos positivos sobre el progreso genético de las hembras, de +0,27 Kg/año (situación histórica), +0,11 Kg/año (situación actual) y +0,03 Kg/año (situación potencial), los cuales fueron decrecientes según aumentaba la intensidad de selección de cada prueba base modificada. También se evaluaron las tres alternativas de manejos reproductivos, en el contexto del uso de las combinaciones de criterios de selección más intensivos para cada caso, obteniéndose progresos genéticos anuales de 2,02±0,11 Kg/año (MA), 1,90±0,11 Kg/año (MD) y 1,96±0,15 Kg/año (ML), existiendo diferencias significativas solamente en MD con respecto a MA, ML y la situación potencial antes descrita. Adicionalmente, se evaluó la capacidad de reemplazo de la IA en una serie de pruebas, que incluyeron la utilización de un 25 por ciento de IA. La implementación del sistema de prueba de progenie de machos de monta natural tuvo efectos positivos sobre los progresos genéticos, sin embargo, los resultados obtenidos fueron, en general, iguales o inferiores a los producidos por la intensificación de las combinaciones de criterios de selección utilizados. Adicionalmente, no se observaron grandes diferencias entre las tres estrategias reproductivas evaluadas. Las consanguinidades observadas se mantuvieron dentro de límites aceptables. Los resultados obtenidos en este estudio, permiten aseverar que la opción óptima de implementación del sistema de prueba de progenie de MMN en el ESROM, debiera complementar el uso de criterios selectivos más intensos en la generalidad de los rebaños con el establecimiento y calibración de estrategias reproductivas plausibles, que permitan el reconocimiento efectivo de los padres de monta natural, en aquellos rebaños que utilicen dicha alternativa.