Artículo de Revisión

Contribución de la mejora genética animal a la resiliencia de los sistemas ganaderos

Rodrigo Alfredo Martínez^{1  *} 

¹Director de Investigación y Desarrollo, Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria, AGROSAVIA, C.I. Tibaitatá, Mosquera, Colombia.

RESUMEN

Este trabajo tiene como objetivo presentar una revisión de los trabajos realizados en las razas criollas en aspectos de conservación, caracterización y selección utilizando información genómica, para las características tradicionales, pero también incluye variables relacionadas con tolerancia a enfermedades y adaptación como el índice de tolerancia al calor y el coeficiente de adaptación, que permiten tener poblaciones con mayor productividad pero conservando sus capacidades adaptativas a las condiciones tropicales, por ende serán más resilientes a la variabilidad climática. Adicionalmente, el trabajo expone las estrategias de selección para razas de reciente introducción como son la raza Cebú Brahman y la raza Simmental, realizado con la participación de las asociaciones de productores y enfocado a la multiplicación de animales genéticamente superiores, utilizando herramientas reproductivas de última generación, respondiendo de manera efectiva a las necesidades de adaptación o resiliencia impuestas por el cambio en las condiciones medioambientales que se dan en las regiones tropicales.

Palabras-clave: Genética; resiliencia; razas criollas; Cebú Brahman; Simmental

USO Y DESARROLLO DE LAS RAZAS CRIOLLAS COLOMBIANAS Y SU APORTE A LA RESILIENCIA DE LOS SISTEMAS PRODUCTIVOS

Programas de conservación. En Colombia los programas de conservación fueron establecidos desde la mitad del siglo pasado. Pero solo a partir del compromiso adquirido en el convenio de Diversidad Biológica de Rio de Janeiro (1993), se establecieron oficialmente los Bancos de Germoplasma de la Nación desde el año 1994, para las razas bovinas criollas, Romosinuano, Costeño con Cuernos en el Centro de Investigación Turipaná, en Montería, Córdoba, Samartinero, en el Centro de Investigaciones La Libertad en la ciudad de Villavicencio, Departamento del Meta y un núcleo de la raza Blanco Orejinegro en el Centro de Investigación El Nus, Antioquia. Posteriormente, para multiplicar y promocionar estas razas, se desarrolló un Programa de Fomento (2005-2015) que permitió el incremento de la población de animales, llegando a vincular 113 ganaderías donde se generó una base de datos con más de 6.000 registros productivos (^{Vásquez et al., 2012}).

En el año 2012 se inició la creación de dos nuevos bancos de germoplasma uno para la raza Casanare, el cual cuenta actualmente con 200 animales y ha permitido mantener la variabilidad genética de esta raza, y el otro para la raza Hartón del Valle, en el Valle del Cauca, el cual cuenta actualmente con 147 animales, conformados en 5 grupos familiares. Finalmente, en el año 2016 se creó el banco de germoplasma de la raza Chino Santandereano, integrado por 40 animales. Estas poblaciones por su comprobada tolerancia a los ambientes tropicales constituyen una importante alternativa para contribuir a la resiliencia de los sistemas ganaderos en Colombia y las regiones tropicales del mundo.

Programas de caracterización productiva y genómica en razas criollas. En estas poblaciones se ha registrado durante más de 30 años información de crecimiento (ganancia de peso desde el nacimiento hasta los 24 meses), características reproductivas (intervalo entre partos, edad al primer parto, circunferencia escrotal, etc.), características de adaptación (índice de tolerancia al calor, coeficiente de adaptabilidad, carga de garrapatas, etc.) y características de tipo productivo, con la cual se generó una base de información productiva para análisis genéticos.

PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENÉTICO DE RAZAS CRIOLLAS EN COLOMBIA

Desarrollo de pruebas de comportamiento y selección de toros superiores. Desde el año 2011 se han realizado anualmente pruebas de comportamiento de toretes en crecimiento en las razas Romosinuano y Blanco Orejinegro, donde se inicia con animales de 17 meses y finaliza a los 24 meses, los animales son seleccionados mediante un índice compuesto, que incluye velocidad de crecimiento, adaptación, reproducción y tipo (^{Quiceno et al. 2011}). Actualmente se registran más de 360 toros evaluados (55 toros por prueba), 28 toros seleccionados en cada una de las razas y 26.200 pajillas criopreservadas por raza, que actualmente están siendo utilizadas por ganaderos.

Creación de núcleos de selección. Esta actividad tuvo como objetivo establecer unos núcleos base para el mejoramiento de las razas criollas Romosinuano, Costeño con Cuernos, Sanmartinero y Blanco Orejinegro, como fuente variabilidad genética para la selección de animales de alto valor genético para los sistemas de producción ganadera. Actualmente los grupos poblaciones están cercanos a los 400 animales en cada núcleo de selección y se realizan apareamientos dirigidos, utilizando toros de las pruebas de comportamiento con seguimiento a los índices de consanguinidad y a los valores genéticos para las características bajo plan de mejora. Los resultados indican tendencias genéticas crecientes para el crecimiento y se mantienen estables los valores genéticos promedio para las características reproductivas.

Implementación de herramientas de selección genómica. Se estableció la población de referencia, a partir de las bases de datos, seleccionando aquellos animales con mayor representación en el pedigrí, con información fenotípica completa en la base de datos y con mayores valores de exactitud en las valoraciones genéticas. Para la genotipificación, se utilizó una tecnología de genotipado a gran escala, utilizando un total de 3 200 animales genotipados con un chip de 56K, 7k y 26k y para la imputación se utilizó un procedimiento implementado con FImpute (^{Sargolzaei et al. 2014}).

Inicialmente se realizaron análisis de asociación Genómica, con el fin de determinar efecto SNPs específicos sobre los pesos desde nacimiento hasta los 24 meses, encontrando una región importante sobre el cromosoma BTA14 entre 24 y 26 Mbp, en una región donde se encuentra el gen PLAG1 (^{Martínez et al. 2016}). Por su parte, para las características reproductivas se halló un marcador sobre BTA4, dentro del gen de la Leptina, así como un marcador dentro del gen POU3f sobre el cromosoma BTA9, los cuales se encontraron significativamente asociados con el intervalo entre partos en las razas Romosinuano y Blanco Orejinegro.

Resultados de la valoración genómica. Actualmente se cuenta con una población de referencia por cada raza con información productiva y genómica completa. Se encontró un incremento en los valores de exactitud por uso de información genómica, pasando de 0.55 a 0.6 para el peso al nacimiento y de 0.25 a 0.37 en peso al destete, que representan incrementos reales que van del 18 % al 25 % para las características de peso al nacimiento y peso al destete, respectivamente (^{Martínez et al. 2014}). Igualmente, esta información es utilizada para estimar los valores genéticos para las poblaciones de la Red nacional de productores comerciales y asociaciones para dinamizar la valorización y el mejoramiento genético de estas razas. La selección de poblaciones de las razas criollas para características de crecimiento, buscando mantener su buen desempeño reproductivo y teniendo en cuenta variables como el coeficiente de adaptación y el índice de tolerancia al calor, permitirán poblaciones resilientes a la variabilidad climática y a las condiciones medioambientales difíciles predominantes en las regiones tropicales, como la tolerancia a parásitos y enfermedades, como uno de los principales enfoques en este programa de mejoramiento genético en razas criollas en Colombia.

PLATAFORMA GENÓMICA EN LA RAZA CEBÚ BRAHMAN

Metodología. Para seleccionar la población de referencia en la raza Cebú Brahman, se consideraron 35 ganaderías, localizadas en 3 regiones naturales, llanos orientales, valles interandinos y costa norte, y se partió de la Base de datos histórica de la Asociación Colombiana de Criadores de Ganado Cebú- Asocebú, la cual cuenta con un total de 1 027 600 registros genealógicos en más de 7 generaciones efectivas. Con el fin de consolidar la población de referencia, se realizaron análisis de contribución efectiva de los individuos utilizando PEDIG (^{Boichard et al. 2002}), lo que permitió vincular un total de 85.000 animales en la genealogía para la plataforma genómica en la raza Cebú Brahman. La base de datos consideró características de crecimiento, conformación evaluada por ultrasonido, reproducción, clasificación linear, con un total de 165 000 datos de información fenotípica. Se genotiparon un total de 4 250 animales de la raza utilizando un chip especialmente diseñado para la raza Brahman, GENESEEK 76k y GENESEEK 26k, para el proceso de imputación se utilizó el software FImpute (^{Sargolzaei et al. 2014}). Para los análisis genómicos se utilizó la metodología de modelos mixtos reemplazando la matriz A-1 por una matriz H que considera contribuciones genómicas para los individuos genotipados, utilizando la metodología Single Step Genomic BLUP (Best lineal unbiased predictor), mediante el grupo de programas BLUPF90 (^{Misztal et al. 2009}).

Capacidad predictiva. Con el uso de información genómica de aproximadamente 4,250 animales genotipados, de los cuales fueron 895 machos y 3 165 hembras, donde se seleccionaron toros con más de 10 hijos y se utilizaron los 700 animales más jóvenes genotipados para hacer la validación cruzada, como resultado se obtuvo una alta capacidad de predicción, evidenciado por un alto valor de correlación (R2=0.85) entre los valores genéticos y los valores genómicos para la población de validación. En cuanto al incremento en la exactitud de la predicción basado en información genómica, se encontró que la exactitud sin información genómica para la población sin información genómica varía entre 0.17 a 0.30, la cual se incrementa para la población genotipada hasta valores de exactitud entre 0.30 y 0.47, con incrementos promedio del 37 %. Finalmente se estimaron los efectos del uso de la programación de apareamientos, para selección de padres en 20 ganaderías, haciendo el piloto de selección (^{Martínez et al. 2018}).

ESTRATEGIA DE SELECCIÓN EN LA RAZA SIMMENTAL EN COLOMBIA

Este es un emprendimiento que apenas inicia, en este caso la Asociación de criadores de la raza Simmental aportó la información que consiste en bases de información genealógica (N=1 600), datos crecimiento (N=18 000), producción y calidad de leche (N=7 500), clasificación lineal (N=1 250) y por último se dio el genotipado de una fracción de la población de ganado Simmental de Colombia (N=700) utilizando un chip de mediana densidad que contiene un total de 30 mil SNPs.En el análisis de la información genealógica del ganado Simmental de Colombia se incluyeron un total de 27 985 animales, que se registraron por la asociación entre los años 1995 a 2017, distribuidos en 11932 machos y 14 658 hembras, los cuales correspondieron a un total de 3 282 padres y 9 378 madres. Con esta información se permitió estimar la calidad de pedigrí de la raza Simmental en Colombia, donde se encontró que a la sexta generación se alcanzó un 60 % del pedigrí completo, en la estimación del intervalo generacional se obtuvo un valor promedio de 9.5 años para los machos y 6.5 años por intervalo para las hembras. Por otra parte, al estimar las tendencias de los valores de consanguinidad en la población en los últimos 7 años, se encontró una tendencia creciente, pasando de 0.01 a 0.016, además de estimar las tendencias en el tamaño efectivo de la población Simmental que pasó de Ne=75 hasta Ne=97.5 en el año 2016 y la contribución de líneas genéticas de ganado Simmental, se evidenció una tendencia creciente de las líneas de leche tanto en machos como en hembras, lo cual indica que la mayor parte de la población se ha enfocado en la especialización productiva en Colombia.En cuanto a los parámetros productivos en la raza Simmental, se encontraron para las características reproductivas de edad al primer parto (n=3 413) un valor de 1.165 ± 501 días e intervalo entre partos (n=3 077) con un valor promedio de 388 ± 157 días. Respecto a la producción de leche a 305 días (n=1 721) con un valor promedio de 4.591 ± 1.754 litros, para porcentaje de grasa (n=2 440) un valor promedio de 3.9 % + 0.57 % y finalmente, para el porcentaje de proteína (n=2 820) un valor de 3.4 + 0.28 %. La base genómica de la raza Simmental inicialmente estuvo construida por un total de 710 animales genotipados con un total de 80 machos y 630 hembras (Amaya et al., 2018). Esta información ha permitido llevar a cabo análisis de consanguinidad y parentesco más precisos y dará la oportunidad de realizar una evaluación genética con inclusión de información genómica para la selección temprana de animales basada en la plataforma genómica de la raza.

Laboratorio de reproducción animal c.i. Tibaitatá. Creado para poder realizar la multiplicación de los individuos superiores identificados mediante las herramientas de selección genómica previamente descrita. Este laboratorio cuenta con una Certificación ICA para producción de material reproductivo por métodos totalmente in vitro, y se ha trabajado en el desarrollo de capacidades en superovulación y producción de embriones por metodologías de fertilización in vitro (FIV), optimización de medios de cultivo y procedimientos de criopreservación para la producción de embriones de alto valor genético y a bajo costo (Puros y cruces -Leche-), para transferencia directa a celo detectado. Además de desarrollar estrategias de capacitación de personal en técnicas de transferencia de embriones. A partir de estos desarrollos, se han podido obtener más de 2 000 embriones de las razas criollas, Cebuinas y Simmental que se utilizan para promover y difundir el progreso genético de estas razas seleccionadas en las condiciones tropicales, contribuyendo así a la resiliencia de los sistemas ganaderos para ser utilizados en regiones tropicales del mundo.

CONCLUSIÓN

Existen técnicas de última generación que permiten obtener un conocimiento más preciso de la estructura genética de las poblaciones y del control genético de las características, así como identificar marcadores y regiones del genoma que tienen un efecto importante en el control fenotípico y que pueden ser utilizados en conjunto con la información tradicional para valoración genómica que aceleran la ganancia genética, y que combinadas con estrategias de biotecnología reproductiva pueden hacer más eficientes los sistemas de producción.

REFERENCES

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Sargolzaei, M., Chesnais, J. P. & Schenkel, F. S. 2014. A new approach for efficient genotype imputation using information from relatives. BMC Genomics, 17(15): 478-480 (DOI: 10.1186/1471-2164-15-478).

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Recibido: 31 de Enero de 2018; Aprobado: 05 de Febrero de 2018

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