Este documento resume conceptos clave de biología molecular y su aplicación en la mejora genética ovina. Explica diferentes tipos de marcadores genéticos como genes, QTL y SNPs, y cómo estos se pueden usar en selección asistida por marcadores o selección genómica. También describe varios estudios que identificaron genes y QTL asociados con características como prolificidad, composición de la carcasa y resistencia a enfermedades. Finalmente, discute el potencial de la selección genómica para acelerar el pro

1. Algunas experiencias del uso de
biología molecular y perspectivas
de futuro
Elly Navajas
Sustainable Livestock Systems Research Group
Scottish Agricultural College
Dorian Garrick
Department of Animal Sciences
Iowa State University
III Seminario sobre Mejoramiento Genético en Ovinos
Termas del Arapey, Uruguay - Junio 2008

2. En esta charla ..
• Recapitulando
• gen, marcadores y QTL
• Marcadores genéticos disponibles
• y su utilización actual
• Selección genómica
• el nuevo desafío
• Resumen y comentarios finales

3. Algunos conceptos
• Marcador Molecular
• región del ADN que por su proximidad física con
los genes aporta información sobre la expresión de
la característica
• Gen
• región del ADN que determina y transmite la
característica hereditaria de padres a hijos
• QTL (locus de carácter cuantitativo)
• región del ADN que afecta una característica
cuantitativa

4. Clasificando MAS
• Tipo de marcador
• Relación entre la característica y el objetivo de
selección

5. Tipo de marcador
• El marcador es el gen
– Selección asistida por el gen (GAS)
• El marcador está próximo (ligado) al gen o al
QTL
– Selección asistida por el marcador (MAS)

6. Objetivos de selección
• Un programa de mejora incluye
– Meta
– Objetivo de selección
• Lista de las características que definen la meta de
la mejora genética
• Énfasis (económico) relativo de las características
en la lista
– Criterio de selección
• Información que permiten la estimación de las
DEPs para las características en el objetivo

7. Objetivos de selección
• Un objetivo de selección ideal que incluye todos
los caracteres que influyen la meta
• Un objetivo de selección “de trabajo” ignora los
caracteres para los cuales no contamos DEPs
• Para aquellos caracteres para los cuales existen
DEPs
– Algunos son precisos (ej medidos
directamente)
– Otros son menos confiables (ej. baja
heredabilidad, limitados a un solo sexo, de
medición tardía)

8. QTL y Objetivos de selección
• Es útil distinguir si el QTL influye una
característica que
– no está típicamente en el objetivo de trabajo
– con DEPs precisas
– con DEPs disponibles pero con menor
precisión
• O el QTL influye un carácter cualitativo

9. Resumen de ejemplos de MAS
Objetivo de selección Gen/QTL
No Cualitativo Gen N
Scrapie
No Sin DEP Pietín (MAS)
Sí DEPs confiables
Sí DEPs Booroola
con menor Inverdale
precisión Myostatin (MAS)
Carwell (MAS)
TMQTL (MAS)
Eczema facial (MAS)
Parásitos gastrointestinales (MAS?)
Aquellos no indicados como MAS son ahora GAS

10. • Característica cualitativas que no están en el
objetivo de selección

11. Gen N
• Encontrado en Romney, ahora llamado HH1
• Drysdales tienen fibra medulada
• Fibra ideal para la fabricación de alfombras
• Los media sangre Drysdale presentan un manto
al nacer diferente lo cual facilitó selección (GAS)
Drysdale NN
Romney nn

12. Scrapie
• En NZ:
– Una barrera no arancelaria a las exportaciones al
Reino Unido y otros países de la UE
– Determinación de las frecuencias de los genes
en cabañas de algunas razas
• Alta frecuencia del gen ARR en NZ Coopworth,
Romney y Corriedale
• RU y otros países de la UE:
– Planes de erradicación a través de la selección
en contra de los genes desfavorables

13. Scrapie: Encefalopatía Espongiforme Transmisible
(EET) que afecta a ovejas y cabras
Resistencia/Susceptibilidad asociada con el gen
de la proteína prión (PrP)
Polimorfismos en codones 136, 154, 171
haplotipos ARR ARQ ARH AHQ VRQ
resistencia susceptibilidad
PLANES NACIONALES DE ERRADICACIÓN
Selección basada en genotipos PrP
frecuencia del VRQ frecuencia del ARR

14. Planes para erradicar scrapie
• Preocupación en la ovinocultura
• Asociaciones desfavorables del gen PrP con otros
caracteres importantes (producción, fitness)
• Aumentos de niveles de consanguinidad
• Que sucedería si surgen otros tipos de scrapies
• Medida de precaución
• Bancos de semen

15. ‘Estrategias óptimas para erradicar el scrapie’
• Defra, 10 instituciones, £ 2 millones
• Asociaciones del genotipo PrP con otros caracteres
– Majadas experimentales: 4 razas
– Majadas comerciales: 10 razas
• Solo asociaciones de menor importancia
en características de la oveja
• Conclusión: Impacto mínimo de la
selección contra de VRQ o a favor de ARR (B. Villanueva, SAC)

16. Estrategias óptimas para crear bancos de semen
Métodos desarrollados para determinar
• Número de pajuelas requerido para restaurar
en el futuro un haplotipo determinado en un
tiempo dado
• Contribuciones óptimas por carnero para
mantener variabilidad genética en otros loci

17. Pietín
• Producido por infección bacteriana
– Daño de las pesuñas puede ser categorizado (usando
escalas) lo que permite una selección fenotípica
– La mayoría de los cabañeros evitan la enfermedad
• uso de vacunas
• Resistencia genética asociada con DQA2 (MHC)
• Test comercial disponible (MAS)
• Difícil que el efecto sea cuantificado por cabañeros
• En validación en Uruguay y RU

18. Proyecto sobre Pietín en el Reino Unido
• Objetivos
– Validar el conocimiento existente (DQA2) sobre
resistencia genética
– Expandir la búsqueda a otros marcadores
– Estimar los parámetros genéticos entre pietín y
otros caracteres de importancia económica
– Predecir los beneficios económicos de aumentar la
resistencia al pietín a través de la mejora genética
• En colaboración con otros institutos en RU, NZ y Aus
(J. Conington, SAC)

19. Pietín: validación en el RU
• Aprox 14000 animales medidos:
• Majadas experimentales: Blackface y Mules
• Majadas comerciales: Blackface y Texel
• Hasta ahora, sólo algunos resultados son públicos
• resistencia al pietín es heredable en ovejas pero no en
corderos
• baja repetibilidad (+ de una medida mejora la
eficiencia de la selección)
• Efecto de la forma de análisis :
– Enfermo vs. sano: heredabilidad baja
– Usando escala: heredabilidad alta

20. • Características en el objetivo para las cuales se
suele contar con DEPs que son más precisos

21. • Características en el objetivo para las cuales se
cuenta con DEPs de menor precisión
– Baja heredabilidad
• Fertilidad, prolificidad
– Caracteres difíciles de medir
• se expresan en un solo sexo
• de expresión tardía en la vida del animal
• requieren mediciones post faena

22. Inverdale
• Una copia del gen se asocia con un óvulo extra o
0.6 corderos más
• Dos copias del gen produce ovarios
subdesarrolados e infertilidad
• El gen (BMP15) está localizado en el cromosoma
X

23. Uso del Inverdale
• En uso en NZ
– 1000 carneros con test fueron usados a nivel
de producción en 2005 (Dodds et al., 2007)
• ≈ 200.000 to 300.000 ovejas
• Programas de introgresión a partir de Romney
en Australia y Escocia
– Inverdale está siendo estudiado en SAC
– Interacción con nutrientes en Gales

24. Eczema facial
• Ingestión de una micotoxina que produce daño al
hígado
– Exposición a la enfermedad es problemática
• Investigaciónes han identificado QTLs
• Test comercial está siendo prometido en NZ “en
dos años”

25. Características de carcasa
• 4 genes que afectan la calidad de la carcasa han
sido identificados
– Callipyge
– Carwell
– TM QTL
– Miostatina

26. Callipyge
• Primer gen relacionado con carcasa en ovinos
• GTL2, ubicado en el cromosoma 18
• Produce hipertrofia muscular:
• aumenta peso de músculo en el cuarto trasero
• reducción del contenido de grasa
• Forma de herencia: sobredominancia polar
• se manifiesta solo si el gen es heredado por vía
paterna
• Efecto muy negativo en la terneza de la carne

27. Carwell
• Identificado originalmente en Poll Dorset
• Aumenta:
– área del ojo del músculo en 10%
– peso del longissimus en 8%
• En el cromosoma 18, próximo al callipyge
• Landcorp (NZ):
– uso MAS (marcadores flanqueando al gen) para
crear una línea de (terminal ?) Carwells +
selección por crecimiento y composición de
carcasa medida por CT
• Comercializado como LoinMax®

28. QTL en Texel
• En Texel (NZ): QTL significativo en cromosoma 2
– posición: próximo al gen Miostatina (GDP8)
– ↑ peso de la pierna: 3.3%
– ↑ muscularidad: 2.2%
– ↓ peso de la grasa en la pierna: 10%
– sin efecto en las medidas por ultrasonido
• Comercializado como MyoMAX®
• Texel en Bélgica:
– QTL similar
– determinaron que Miostatina es el gen causante

29. TM-QTL
• QTL en Texel para musculosidad identificado en la
población comercial del Reino Unido
• Localizado en el cromosoma 18
– ↑ profundidad del longissimus (ultrasonido) en 4-
8%
– ↑ área del ojo del músculo en 8-14%
(Walling et al., 2004) (efecto similar al Carwell)
• Validation in progress in UK
– “El efecto de TM-QTL y otros QTLs en el
rendimiento carnicero y calidad de carne en
ovinos, y su evaluación usando análisis por video
imagen (VIA)”
(L.Bünger, SAC)

30. OBJECTIVOS (1)
• Evaluación de efectos directos e indirectos
• de TM-QTL, LoinMA® y MyoMAX ®
• en Texel, y
• corderos cruza (Mules xTexel,y
Welsh Mountain x Texel)
• Introgresión
• TM-QTL y MyoMax® en raza pura
Inverdale-Texel y
• TM-QTL en otras razas puras (ej. Suffolk y
Charollais)

31. Efectos directos e indirectos
• Efectos directos: características de carcasa
– Rendimiento carnicero, muscularidad, contenido graso
– Evaluadas a través de conformación y engrasamiento,
VIA, disección, Tomografía
• Efectos indirectos:
– Calidad de carne: terneza, grasa intramuscular, panel
sensorial
– Salud y comportamiento animal
• Maternal: comportamiento parto y post parto, distocia
• Corderos (nacimiento a la faena) : vitalidad y sobrevivencia

32. Algunos resultados del TM-QTL
• ↑ Profundidad del longissimus (6.7%), ancho (3.0%),
area (5.1%)
• Confirma efecto original identificaco en Texel puro
• ↑ Rendimiento músculo (5.8%) y carne vendible (1.8%)
• Sin efecto en el cuarto trasero
• ↑ Rendimiento carnicero de la carcasa (9%)
• TM-QTL podría resultar en beneficios a la ovinocultura,
siempre y cuando no existan efectos adversos en calidad
de carne y/o bienestar animal
• Superioridad de la calidad de la carcasa, detectada por la
clasificación de carcasa?
(Macfarlane et al., 2008)

33. En víspera de una Revolución
• Selección genómica
• Ahora fortalecida a través de dos herramientas a
nivel molecular
• Secuenciamiento del genoma que ha permitido la
identificación de SNP (marcador molecular)
• Tecnologías que permiten la caracterización
confiable y simultánea de MILES de SNP
– ej bovinos: $191 por 54k SNP chip
• Para ovinos 60k SNP chip disponible en breve
(SNP = polimorfismo de un solo nucleótido = variación que afecta a un
solo nucleótido (A,T, C, G))

34. Selección genómica
• MAS/GAS están basadas en DEPs calculados en
usando la información fenotípica y de pedigre,
más el efecto de los QTLs que hayan sido
descubiertos para la característica
• Selección genómica está basada en DEPs para
fragmentos del cromosoma que se identifican
usando un número muy grandes (decenas de
miles) de SNPs
– DEP de un animal se calcula sumando los valores de
cada fragmento identificado
– Incluye QTLs con efectos grandes y chicos

35. Predicción del mérito genético
Mérito
Genético = Σ estimaciones de los efectos
60.000 SNPs
Genotipo para 60,000 SNPs en todo el genoma
SNPs QTL
Par de cromosomas
Meuwissen et al. 2001

36. Predicción genómica
• Un proceso en dos etapas
– Estimación del efecto de los SNPs usando una
base de datos de referencia que comprende
unos mil animales genotipados con un chip
denso en SNP
– Estimación del mérito de un nuevo animal
basado en el conocimiento de su genotipo,
multiplicado por los efectos estimados para
cada uno de los alelos en cada SNP

37. Progreso Genético con Selección Genómica
• Progreso genético:
– precisión de los DEPs: similares o mayores
que en la selección tradicional
– intervalo generacional más corto
• Estudios por simulación, pocos con datos
experimentales
• Resultados son promisorios ...

38. Comentarios finales
• Existen análisis de marcadores, disponibles
comercialmente, que están relacionados con
caracteres económicamente importantes
– son pocos
– en muchos casos de efecto pequeño
• La genética molecular en ovinos ha progresado más
lentamente que en otras especies

39. Comentarios finales
• Generalmente, los “usuarios” quieren poner mucho
énfasis en los QTLs en seguida que éstos están
disponibles en el mercado
• Algunas consideraciones
• Solo válidos para la población (y ambiente) donde se identificaron
los QTLS o genes
• La magnitud de los efectos de los QTLs depende del background
genético y puede variar entre razas (a veces sobre-estimados)
• Pueden haber efectos indirectos en otras características
• Un QTL explica solo una fracción de la varianza genética (máx?
10%?) → efectivo desde el punto de vista económico?

40. Comentarios finales
• Validación de los marcadores
– Cómo y quién evaluará si un marcador es útil?
• validación de la magnitud del efecto del QTL
• en todas las razas?
• quién financia?
– No existe un mecanismo formal del validación en el RU
• validaciones actuales realizadas por los institutos de
investigación son apoyo financiero de agencias de gobierno,
industria y empresas comerciales, en colaboración entre varias
universidades/investigadores
– USA: en bovinos, poblaciones experimentales, empresa financia el
genotipado
– NZ: realizado por AgResearch

41. Comentarios finales
• Muchos más QTL son conocidos pero no son
publicados
• Patentes
• Aún en no está resuelto como manejar en una evaluación genética
un portafolio grande de QTLs
• Muchos más QTLs existen pero no son encontrados
con las estrategias utilizadas hasta ahora
– SNPs y la selección genómica
– Resultados alentadores
– Investigación alrededor del mundo en marcha
– Nuevos “juegadores”

42. Comentarios finales
• Marcadores moleculares pueden proveer
información útil tanto al cabañero como a
productores
• aumento de la tasa genética en las cabañas
• reducir la diferencia genética
• Registros productivos y pedigre siguen siendo
importantes
• DEPs siguen siendo la mejor herramienta de selección
• Estudios de detección y validación están basados en el uso
combinado de información fenotípica y molecular
• Referencia constante: objetivos de selección

43. 43
Agradecimientos
• SUL and INIA
• Dorian Garrick
• Colegas del SAC: Beatriz Villanueva, Rami
Sawalha, Lutz Bünger, Jenny Macfarlane, Eli Rius y
Jo Conington
MUCHAS GRACIAS