Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.

Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.

Selección y estimación de parámetros genéticos en bovinos lecheros

La estimación de parámetros genéticos en bovinos lecheros requiere ajustar modelos estadísticos para datos longitudinales (modelos de regresión aleatoria y/o medidas repetidas). Es esencial en regresión aleatoria determinar el orden correcto de los polinomios que describen los coeficientes aleatorios en el tiempo. Tradicionalmente, esta tarea se desarrolló empleando criterios de selección como AIC o BIC, que no siempre logran dilucidar claramente el modelo apropiado. Esta tesis introduce el criterio PAL para la selección del orden del polinomio en modelos de regresión aleatoria, empleando una penalización adaptativa de la función de verosimilitud. Comparativamente, PAL presentó un desempeño superior a AIC y BIC, y su aplicación a datos de producción produjo un modelo parsimonioso, con buena bondad de ajuste y habilidad de predicción. Se abordó además el problema de estimar parámetros genéticos bajo un modelo de medidas repetidas para caracteres que muestran distribución asimétrica. Para evitar desvíos del supuesto de normalidad de los errores, se presentó un modelo alternativo basado en asumir una distribución Normal asimétrica. Se implementó un enfoque bayesiano con muestreo de Gibbs en datos de intervalos entre partos. Incluyendo un parámetro adicional, se obtuvieron estimaciones más precisas de los parámetros genéticos. Estos desarrollos metodológicos estuvieron motivados por los desafíos que enfrenta actualmente el programa de mejoramiento genético de la raza Holstein en Colombia. Entre ellos, figura también el impacto de introducir toros extranjeros provenientes del programa de selección genómica norteamericana. En este marco, se estimó el progreso genético esperado en la población comercial colombiana. Los cálculos reflejaron que utilizar toros genómicos jóvenes se traducirá en una respuesta genética acelerada y en una disminución de la diferencia genética entre el hato comercial y el núcleo del cual provienen.

Selección y estimación de parámetros genéticos en bovinos lecheros

La estimación de parámetros genéticos en bovinos lecheros requiere ajustar modelos estadísticos para datos longitudinales (modelos de regresión aleatoria y/o medidas repetidas). Es esencial en regresión aleatoria determinar el orden correcto de los polinomios que describen los coeficientes aleatorios en el tiempo. Tradicionalmente, esta tarea se desarrolló empleando criterios de selección como AIC o BIC, que no siempre logran dilucidar claramente el modelo apropiado. Esta tesis introduce el criterio PAL para la selección del orden del polinomio en modelos de regresión aleatoria, empleando una penalización adaptativa de la función de verosimilitud. Comparativamente, PAL presentó un desempeño superior a AIC y BIC, y su aplicación a datos de producción produjo un modelo parsimonioso, con buena bondad de ajuste y habilidad de predicción. Se abordó además el problema de estimar parámetros genéticos bajo un modelo de medidas repetidas para caracteres que muestran distribución asimétrica. Para evitar desvíos del supuesto de normalidad de los errores, se presentó un modelo alternativo basado en asumir una distribución Normal asimétrica. Se implementó un enfoque bayesiano con muestreo de Gibbs en datos de intervalos entre partos. Incluyendo un parámetro adicional, se obtuvieron estimaciones más precisas de los parámetros genéticos. Estos desarrollos metodológicos estuvieron motivados por los desafíos que enfrenta actualmente el programa de mejoramiento genético de la raza Holstein en Colombia. Entre ellos, figura también el impacto de introducir toros extranjeros provenientes del programa de selección genómica norteamericana. En este marco, se estimó el progreso genético esperado en la población comercial colombiana. Los cálculos reflejaron que utilizar toros genómicos jóvenes se traducirá en una respuesta genética acelerada y en una disminución de la diferencia genética entre el hato comercial y el núcleo del cual provienen.

Estimación de heredabilidades y correlaciones genéticas para caracteres funcionales mediante análisis de supervivencia en Holstein Colombiano.

Las evaluaciones genéticas para caracteres funcionales requieren metodologías como el análisis de supervivencia (SA), que contemplen registros pertenecientes a hembras que no han presentado el evento de interes (descarte o prenez) al momento de la evaluacion. Así, los objetivos de esta tesis fueron: 1) analizar los factores que afectan el riesgo de descarte en vida productiva (VP), y de concepción en días abiertos (DA) e intervalo primer-último servicio (IP), 2) estimar parámetros genéticos de dispersión para los caracteres evaluados. Se emplearon 44652 registros de lactancia de 15706 vacas Holstein Colombiano, ajustando un modelo animal frágil Weibull para VP, con el número de partos (NP), producción de leche (PL) y edad al primer parto (EPP) como efectos fijos. En el caso de DA e IPU se emplearon 14789 servicios de 6205 vacas, ajustando un modelo de datos agrupados con efectos fijos de NP, EPP y número de servicios (SC). En todos los casos se incluyeron efectos aleatorios de animal y de hato. Tanto PL como NP tuvieron gran influencia en la VP, al igual que NP en DA e IPU. Se estimaron valores de h2 de 0,104, 0,086 y 0,1013 para VP, DA, e IPU, respectivamente, asi como correlaciones genéticas simples (rs) entre el nivel de PL con VP y DA de ƒ{0,03 y 0,47, respectivamente. Teniendo en cuenta tanto los valores de cría expresados como riesgo relativo, asi como la magnitud de rs, un aumento en PL conllevaría a disminución en el riesgo de descarte y aumento en el riesgo de concepción, dando lugar a aumentos en la VP y reducción en DA. Las h2s estimadas sugieren la existencia de variabilidad genetica para VP, DA e IPU en Holstein Colombiano, sirviendo de sustento para la implementación de evaluaciones genética de la raza, aprovechando las ventajas de metodologías como SA.

Tamaño efectivo por subdivisión en los rodeos del núcleo selectivo de una raza

La variabilidad genética presente en una población es un tema central en la genética de poblaciones. El conocimiento de la estructura poblacional y de los factores endógenos y exógenos que influyen en los apareamientos hizo que varios autores obtuvieran distintas expresiones para estimar la variabilidad presente en una población. Sin embargo ninguna de estas expresiones es aplicable a una población de bovinos de carne, subdividida en rodeos, donde existe suficiente información sobre los apareamientos no aleatorios. Se obtuvieron tres expresiones para: 1) la consanguinidad promedio (F), 2) la coancestría promedio entre dos individuos dentro de un rodeo y 3) la coancestría promedio entre dos individuos de distintos rodeos. Se resolvió el sistema para F y se igualó a 1/2Ne. De esta forma se obtuvo una expresión para el tamaño efectivo que es función de probabilidades que pueden ser estimadas con precisión en una base de datos. El valor hallado de 106,04 para el Brangus Argentino se encuentra en el rango 50 a 150, intervalo en el cual se hallan la mayoría de los estimadores de Ne en otras razas bovinas.

Infiltración del agua en un suelo de un establecimiento de producción animal intensiva : factibilidad de predicción de la misma empleando el modelo de Green y Ampt y funciones de pedotransferencia

El objetivo de este trabajo fue evaluar la eficiencia del modelo de Green-Ampt en la predicción de la infiltración del agua en el suelo haciendo uso de funciones de pedotransferencia (FPT) de Saxton y Rawls (SR), Wösten y Nemes (WN) y las del programa Rosetta (ROS) y analizar el efecto de la carga animal sobre este proceso, por medio de los modelos empíricos de Mezencev (Mez) y el de Swarzendruber (SW), en un establecimiento de producción animal. El estudio se llevó a cabo en un establecimiento sito en la localidad de Marcos Paz, Pcia. de Bs.As. Se eligieron dentro del predio, cuatro grupos de sectores de acuerdo a la intensidad de carga (Ic) : nula (testigo), media, alta y muy alta. El proceso de infiltración se relevó por medio de anillos de Muntz hasta alcanzar la tasa de infiltración básica (TIB). Se tomaron muestras para determinar la densidad aparente (DA), carbono total (CT), humedad gravimétrica (H), conductividad hidráulica saturada (Ks) y se midió la resistencia a la penetración (Rp). Se llevaron a cabo en total 70 ensayos de infiltración y los resultados permitieron concluir que: 1) La carga animal produjo solamente efectos notorios de disminución de la TIB para muy alta Ic. 2) El modelo de SW resultó describir el fenómeno desde el punto de vista físico mejor que el de Mez. 3) La predicción del modelo de GA resultó satisfactoria utilizando las FPT de WN, pero no con las de SR o ROS. 4) Los valores de Ks medidos resultaron entre 5 y 10 veces mayores que los correspondientes de TIB. 5) La TIB dependió sólo de las variables Ic, DA y CT en un modelo de regresión lineal

Quimeras transitorias en la producción de embriones bovinos

La transmisión de genética superior y consecuente generación de numerosas crías idénticas de alto valor, permitiría aumentar rápidamente la cantidad y calidad del ganado vacuno. Con este fin, optimizamos la técnica de fecundación in vitro (FIV), la cual nos permitió obtener altas tasas de embriones y preñeces. La selección del toro y la realización de experimentos de FIV con semen sexado, consiguieron aumentar los rendimientos por pajuela y la producción de embriones del sexo deseado en nuestras condiciones. También exploramos un sistema eficiente de criopreservación de embriones libres de zona pelúcida (LZP) por vitrificación, con resultados de sobrevida similares al grupo control con ZP. En este sentido, mediante la desagregación de embriones en estadio de 2 y 4 células, y el posterior cultivo LZP, fue posible incrementar la cantidad inicial de embriones. Si bien la TO en presuntos cigotos de FIV permitió generar embriones de mayor tamaño, también afectó severamente tanto la competencia de los embriones como la de sus blastómeras individuales. Sin embargo, la complementación troboblástica de blastómeras más avanzadas desagregadas demostró ser una alternativa innovadora para la clonación embrionaria. Este procedimiento se realizó electrofusionando embirones producidos por FIV en estadío de 2 células, que luego se agregaron con una única blastómera transgénica, generando lo que llamamos quimeras transitorias. Al emplear los embriones aneuploides y más jóvenes fue posible dirigir el destino de cada tipo celular, orientándolos hacia los tejidos extrembrionarios (que se descartarían en el momento del nacimiento), y soportando el desarrollo de una blastómera individual destinada al macizo celular interno (MCI). Por lo tanto, durante el desarrollo de esta Tesis fue posible desarrollar un sistema completo y original de clonación embrionaria, basado en la producción, multiplicación y criopreservación de embriones bovinos LZP.

Lactancias extendidas en sistemas de producción lechera argentinos

En la Argentina los sistemas de producción de leche utilizan animales mejorados genéticamente para producir en condiciones de dietas muy suplementadas en planteos productivos de base pastoril con suplementación. En estos sistemas el objetivo es obtener un parto por vaca por año pero son muy pocos los tambos que llegan a cumplirlo porque se atrasa el momento de la concepción prolongando las lactancias. El objetivo del trabajo fue investigar los factores que influyen en la productividad de tambos ubicados en el centro de la provincia de Santa Fe y las razones que determinan la duración de las lactancias en estos tambos con el fin de analizar estrategias de manejo que consideren el uso de lactancias extendidas para lograr aumentos de productividad sostenibles. Adicionalmente se exploraron aquellos factores reproductivos asociados al largo de lactancia, como determinante de los litros totales producidos por vaca. Se analizó información de 1620 vacas de once tambos, recolectada en junio de 2008. Para cada tambo y para el conjunto de tambos se estimaron los valores promedio y desvío estándar del porcentaje de vacas secadas antes de los 365 días en lactancia (DEL), porcentaje de vacas vacías con más de 200 DEL y los servicios por vaca hasta confirmar preñez. En las vacas que cerraron su lactancia durante el periodo julio 2007 - junio 2008 (n igual a 892) se estimó la producción de leche acumulada al fin de la lactancia (PT), la producción de leche diaria (PD) y el valor de DEL. Además se estimó la producción de leche por hectárea y la carga animal. Los datos se analizaron por regresión lineal. Para explorar la relación entre PT con PD y DEL se hizo un análisis de regresión múltiple. En los casos analizados el aumento en la duración de la lactancia sería consecuencia de un atraso en el logro de preñez con un impacto relativamente bajo sobre la productividad de los sistemas.

Análisis de los componentes de la respuesta a la selección en un núcleo con generaciones superpuestas seleccionado mediante BLUP bajo un modelo animal

p.39-48

Quimeras transitorias en la producción de embriones bovinos

La transmisión de genética superior y consecuente generación de numerosas crías idénticas de alto valor, permitiría aumentar rápidamente la cantidad y calidad del ganado vacuno. Con este fin, optimizamos la técnica de fecundación in vitro (FIV), la cual nos permitió obtener altas tasas de embriones y preñeces. La selección del toro y la realización de experimentos de FIV con semen sexado, consiguieron aumentar los rendimientos por pajuela y la producción de embriones del sexo deseado en nuestras condiciones. También exploramos un sistema eficiente de criopreservación de embriones libres de zona pelúcida (LZP) por vitrificación, con resultados de sobrevida similares al grupo control con ZP. En este sentido, mediante la desagregación de embriones en estadio de 2 y 4 células, y el posterior cultivo LZP, fue posible incrementar la cantidad inicial de embriones. Si bien la TO en presuntos cigotos de FIV permitió generar embriones de mayor tamaño, también afectó severamente tanto la competencia de los embriones como la de sus blastómeras individuales. Sin embargo, la complementación troboblástica de blastómeras más avanzadas desagregadas demostró ser una alternativa innovadora para la clonación embrionaria. Este procedimiento se realizó electrofusionando embirones producidos por FIV en estadío de 2 células, que luego se agregaron con una única blastómera transgénica, generando lo que llamamos quimeras transitorias. Al emplear los embriones aneuploides y más jóvenes fue posible dirigir el destino de cada tipo celular, orientándolos hacia los tejidos extrembrionarios (que se descartarían en el momento del nacimiento), y soportando el desarrollo de una blastómera individual destinada al macizo celular interno (MCI). Por lo tanto, durante el desarrollo de esta Tesis fue posible desarrollar un sistema completo y original de clonación embrionaria, basado en la producción, multiplicación y criopreservación de embriones bovinos LZP.

Conservación de subproductos de mataderos para la alimentación animal

p.279-284

La optimización de la carga animal en la invernada vacuna

p.107-113

Estimación de heredabilidades y correlaciones genéticas para caracteres funcionales mediante análisis de supervivencia en Holstein Colombiano.

Las evaluaciones genéticas para caracteres funcionales requieren metodologías como el análisis de supervivencia (SA), que contemplen registros pertenecientes a hembras que no han presentado el evento de interes (descarte o prenez)al momento de la evaluacion. Así, los objetivos de esta tesis fueron: 1)analizar los factores que afectan el riesgo de descarte en vida productiva (VP), y de concepción en días abiertos (DA)e intervalo primer-último servicio (IP), 2)estimar parámetros genéticos de dispersión para los caracteres evaluados. Se emplearon 44652 registros de lactancia de 15706 vacas Holstein Colombiano, ajustando un modelo animal frágil Weibull para VP, con el número de partos (NP), producción de leche (PL)y edad al primer parto (EPP)como efectos fijos. En el caso de DA e IPU se emplearon 14789 servicios de 6205 vacas, ajustando un modelo de datos agrupados con efectos fijos de NP, EPP y número de servicios (SC). En todos los casos se incluyeron efectos aleatorios de animal y de hato. Tanto PL como NP tuvieron gran influencia en la VP, al igual que NP en DA e IPU. Se estimaron valores de h2 de 0,104, 0,086 y 0,1013 para VP, DA, e IPU, respectivamente, asi como correlaciones genéticas simples (rs)entre el nivel de PL con VP y DA de ƒ{0,03 y 0,47, respectivamente. Teniendo en cuenta tanto los valores de cría expresados como riesgo relativo, asi como la magnitud de rs, un aumento en PL conllevaría a disminución en el riesgo de descarte y aumento en el riesgo de concepción, dando lugar a aumentos en la VP y reducción en DA. Las h2s estimadas sugieren la existencia de variabilidad genetica para VP, DA e IPU en Holstein Colombiano, sirviendo de sustento para la implementación de evaluaciones genética de la raza, aprovechando las ventajas de metodologías como SA.

Determinación de la variabilidad animal como parámetro indicador de resistencia a la Mosca de los Cuernos (Haematobia irritans)

p.227-230