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Raul W. PonzoniDepto. Producción Animal y Pasturas

Facultad de Agronomía-UdelaR

• Por qué hacer mejora genética?

• Qué hacer con todo esto que aprendí?

• Por donde empiezo o por donde puedo empezar a intervenir cuando ya hay un programa en marcha?

• Por qué mejora genética ?• Un enfoque sistemático para el

establecimiento e implementación de un programa de mejora genética

• Métodos de selección: opciones• Conclusiones• Un programa en fotos

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• Tienen el poder de modificar los animales para que se adecuen a cierto propósito o ambiente

• Pueden aumentar la productividad, la consistencia de la producción, y las ganancias son permanentes

• Ofrecen soluciones cuando emergen amenazas por patógenos

• Resultan en alto retorno a la inversión• Ayudan a manejar la consanguinidad y el

tamaño efectivo de la población

• La mejora genética puede tener carácter permanente

• Las ganancias por selección no son impresionantes a nivel de una población

• Pero son espectaculares cuando se acumulan en el tiempo y se expresan en miles o millones de individuos

Estas propiedades hacen que la mejora genética constituya una de las más poderosas y

económicas vías de aumentar la eficiencia de la producción animal

• La mejora genética típicamente tiene lugar en una fracción pequeña de la población, que se multiplica y disemina al sistema de producción

Flujo de genesPrograma de selección (Cabañas)

Establecimientos multiplicadores

Producción (majadas, piaras o rodeos generales)

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• La mejora por cruzamientos no es permanente, hay que re-crearla cada generación (las razas compuestas son un intento de perpetuar los beneficios de cruzar)

• Los cruzamientos organizados son una práctica que libera un potencial de mejora en el recurso genético usado en el sistema de producción

• El potencial está ya latente en las razas puras, pero no se expresa hasta que las razas en cuestión se cruzan entre si

Con cruzamientos, el nivel de productividad aumenta respecto de la utilización de las mismas razas, de

los mismos recursos genéticos, en forma pura

• La mayor parte de la producción animal se deriva de razas y variedades mejoradas

• Crecientemente esas razas y variedades están involucradas en programas formales de evaluación genética

• Durante la implementación de dichos programas, a menudo se identifican limitaciones, y éstas apuntan a necesidades de investigacion, desarrollo y transferencia de tecnología

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.

Potential Of Selective Breeding

1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000

100

200

300

Prod

uctiv

ity, %

(Ref

. 194

0)

Year

Norwegian salmon

Cattle

TropicalFinfish (GIFT)

(Modified after Eknath et al., 1997)

Systematic selective breeding has led to tremendous gain in productivity

over the last decades in various species.

Pig

Chicken

• Si se implementa bien, integra otras disciplinas

• AdvertenciaMuchos opinanLos que saben y tambien otrosA veces, la desorientacion y falta de comprension se elevan a la categoria de ‘punto de vista’Con paciencia y buenos modales, el genetista debe continuamente informar a criadores y a transferencistas

• Descripción del sistema(s) de producción y comercialización

• Elección de raza, variedad y sistema de cría• Formulación del objetivo de seleccion• Desarrollo de criterios de selección• Diseño del sistema de evaluación genética• Selección de animales y del sistema de apareamiento• Seguimiento del programa y comparación de

alternativas• Sistema de multiplicación y diseminación de los

animales mejorados

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• Debemos pensar cuál es el sistema de producción y comercialización en que se insertará el programa de mejora genética

• Este paso incluye especificaciones tales como:Naturaleza del ambiente de producción (tipo de suelo, tipo de campo, tamaño de la empresa), desafíosAlimentación (campo natural, pastura mejorada, suplementación)Edad y sexo de los animales comercializados, mercado(s) Importancia relativa de lana y carne en ovinosAmbiente social

• A menudo, la elección de raza o de variedad a ser usada ya está hecha, está dada por las circunstancias

• La elección correcta puede equivaler a varias generaciones de selección

• Las razas y variedades deberían adecuarse al sistema de producción

• El ideal sería poder basar todas la decisiones en experimentos bien diseñados (caros pero muy útiles) de comparación de razas y variedades (y sus cruzas)

• La falta de esta información a menudo lleva a tener que apelar a la experiencia de producción y al sentido común, y arriesgar cometer errores

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• El conocimiento de parámetros fenotípicos y genéticos es importante en la determinación del sistema de cría (heterosis, heredabilidad y correlaciones entre rasgos, interaccion GxA)

• La complementariedad entre razas también influye en la elección (por ejemplo en los cruzamientos terminales)

• Descripción del sistema(s) de producción y comercialización

• Elección de raza, variedad y sistema de cría• Formulación del objetivo de selección• Desarrollo de criterios de selección• Diseño del sistema de evaluación genética• Selección de animales y del sistema de apareamiento• Seguimiento del programa y comparación de

alternativas• Sistema de multiplicación y diseminación de los

animales mejorados

• Debe incluir todos los rasgos que influyen en el ingreso o en los costos de producción en el sistema

• El objetivo de selección indica la dirección del programa de mejora, dicta ‘a dónde ir’

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• Puede formularse como:Una manifestación acerca de la intención de obtener cierto cambio genéticoUna función matemática (requiere derivar el valor económico de cada rasgo en el objetivo)

• OvinosPeso de vellónDiámetroReproducciónPeso corporalResistencia a parasitosis internas

• Bovinos de carne (raza britanica)ReproduccionPeso de animales a faena• Componente directo• Componente materno

Calidad de la carcasaConsumo de alimento de las diferentes categorias

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• Criterios de selección son las características que registramos y usamos para tomar decisiones de selección

• Deben estar fuertemente relacionadas con los rasgos en el objetivo de selección, pero no necesariamente son idénticas

Ovinos• Peso de vellón sucio o limpio

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• Diámetro

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• CV

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• Peso corporal

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me

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Ovinos• Peso de vellón sucio o limpio

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• Diámetro

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• CV

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me• Peso corporal

• Al año o como borrega(o) ~ 16 me

• La intención es tomar los registros a edad temprana, con la esperanza de que esten altamente correlacionados con expresión de los rasgos en animales adultos

• Ajustes por factores ambientales• Día de nacimiento• Tipo de nacimiento o de crianza (e.g. único,

mellizo)• Edad de la madre (borrega, adulta)

• Los criterios de selección pueden combinarse en un ‘Índice de Seleccion’ que los combina de forma óptima

• Descripción del sistema(s) de producción y comercialización

• Eleccion de raza, variedad y sistema de cría• Formulación del objetivo de selección• Desarrollo de criterios de selección• Diseño del sistema de evaluación genética• Selección de animales y del sistema de apareamiento• Seguimiento del programa y comparación de

alternativas• Sistema de multiplicación y diseminación de los

animales mejorados

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• Suponemos que los rasgos en el objetivo y los criterios de selección ya se han definido

• El ambiente en que se efectúa la selección debería ser lo más próximo posible al ambiente de producción

• Dependiendo de la posibilidad de identificar los individuos, de conocer su genealogía, podemos usar alguna forma de selección individual, de prueba de progenie, o basarnos en una evaluacion poblacional usando toda la informacion disponible (estimaciones BLUP de mérito genético)

• Suponemos que los rasgos en el objetivo y los criterios de selección ya se han definido

• El ambiente en que se efectúa la selección debería ser lo más próximo posible al ambiente de producción

• Dependiendo de la posibilidad de identificar los individuos, de conocer su genealogía, podemos usar alguna forma de selección individual, de prueba de progenie, o basarnos en una evaluacion poblacional usando toda la informacion disponible (estimaciones BLUP de mérito genético)

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• Es costosa

• Hace que se confunda merito genetico con habilidad para hacer que el animal luzca bien

• Enfatiza rasgos de armonia y belleza que poco o nada tienen que ver con el merito genetico de los animales para produccion

• Merino Dohne no participaba, ahora si

• Suponemos que los rasgos en el objetivo y los criterios de selección ya se han definido

• El ambiente en que se efectúa la selección debería ser lo más próximo posible al ambiente de producción

• Dependiendo de la posibilidad de identificar los individuos, de conocer su genealogía, podemos usar alguna forma de selección individual, de prueba de progenie, o basarnos en una evaluacion poblacional usando toda la informacion disponible (estimaciones BLUP de mérito genético)

Ejemplo de ovinos• Tatuajes • Flock Testing

Dentro de cada cabaña Dentro de un grupo contemporáneo

• Pruebas de comportamientoAnimales participantes cada Año

• Centrales de Prueba de ProgenieCarneros padres participantes dentro de añoTransición: Análisis combinado

• Evaluación Poblacional Todos los animales (datos + genealogía)Diferentes: Años, majadas, categorías

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• Idealmente, destinaríamos a la reproducción solo los animales más destacados en mérito genético

• En la práctica, la tasa reproductiva es limitada y es necesario hacer un balance entre la intensidad de selección y el tamaño efectivo (Ne) de la población

• Necesitamos un Ne relativamente grande para:

Contar con variación genética en el largo plazoPoder manejar la consanguinidad [ΔF = 1 / (2Ne)]Aumentar el límite de selecciónQue la respuesta a la selección sea predecible

• Las evaluaciones genéticas poblacionales ayudan enormemente, idealmente, la población no es ya la propia cabaña, sino todas las de la raza que participan en la evaluación

• Existen maneras de optimizar el balance entre intensidad de selección y aumento de la consanguinidad en la población

• En algunos servicios de evaluación genética se brinda la oportunidad de preparar listas de apareamientos dirigidos que apuntan a maximizar la ganancia genética con un límite en la consanguinidad resultante

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• Descripción del sistema(s) de producción y comercialización

• Elección de raza, variedad y sistema de cría• Formulación del objetivo de selección• Desarrollo de criterios de selección• Diseño del sistema de evaluación genética• Selección de animales y del sistema de apareamiento• Seguimiento del programa y comparación de

alternativas• Sistema de multiplicación y diseminación de los

animales mejorados

• Es esencial constatar que el programa esté funcionando bien (i.e. estimaciones de tendencias genéticas, conducción de pruebas de campo)

• A menudo existirán alternativas razonables a explorar en los pasos recién descritos del programa

• Generalmente no es posible probar todas las alternativas en el campo, pero se puede usar la teoría genética y económica para predecir los resultados

• La mejora genética típicamente tiene lugar en una fracción pequeña de la población, que se multiplica y disemina al sistema de producción

Flujo de genesPrograma de selección (Cabañas)

Establecimientos multiplicadores

Producción (majadas, piaras o rodeos generales)

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• Es importante recordar siempre esta estructura• Los establecimientos multiplicadores pueden no existir

(e.g. razas terminales)• De poco vale esmerada selección en el ápice si la mejora

no se trasmite a la base

Flujo de genesPrograma de seleccion (Cabañas)

Establecimientos multiplicadores

Producción (majadas, piaras o rodeos generales)

• Descripción del sistema(s) de producción y comercialización

• Elección de raza, variedad y sistema de cría• Formulación del objetivo de selección• Desarrollo de criterios de selección• Diseño del sistema de evaluación genética• Selección de animales y del sistema de apareamiento• Seguimiento del programa y comparación de

alternativas• Sistema de multiplicación y diseminación de los

animales mejorados

• Existen abundantes oportunidades de mejora genética en todas las especies que se crian en el pais

• El marco general presentado permite proceder de una manera sistemática, poniendo todas las actividades en contexto y en adecuada perspectiva

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• Establishing a base population, sampling fish from a number of sources

• Controlling reproduction, and rearing of the resulting progeny so that environmental effects are controlled

• Individual identification of each fish• Testing in a range of environments• Selection of genetically superior fish based on its own

performance record, as well as its relatives’ performance

Founder populations

Wild: Egypt, Ghana, Kenya, Senegal Farmed: Israel, Singapore,

Taiwan,Thailand

GIFT Project

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Founder populations

Wild: Egypt, Ghana, Kenya, Senegal Farmed: Israel, Singapore,

Taiwan,Thailand

GIFT Project

Founder populations

AFRICAWild: Egypt, Ghana,

Kenya, Senegal

ASIAFarmed: Israel, Singapore,

Taiwan,Thailand

GIFT Project

PROJECT AIMS

In general termsTo genetically enhance the performance of

farmed TilapiaTo develop a technology applicable also to other

aquatic animals

Two essential pre-requisitesControl of reproductionIdentification of families and individuals in some

way

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Aerial view of Jitra Research Station

CONDITIONING HAPA FOR SELECTED BREEDERS BEFORE MATINGNG

Mating hapa preparation

Mating hapa for a pair of selected breeders

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Assessment of reproductive maturity before mating

Genital papilla of ready to spawn

female (RS)

MATING PERIOD…

QUIET PLEASE!!!

A female with eggs in her mouth!!!

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Eggs present in female’s mouth…

Successful mating!!!

In 3 days eggs will hatch

Transfer eggs from female’s mouth to bucket

Collect as many eggs as possible from the female’s mouth

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Nursing hapas

Each family of fry is nursed in at least 3 replicates. Stocking density: 200/hapa

Fry transferred to rearing hapas (B-net) after 30 days

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Rearing hapas

Final nursery stage before tagging

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Fish Breeding and Genetics Group, AQ

• Indice convencional (informacion individual, de hermanos enteros, y de medios hermanos)

• A partir de 2002, BLUP

• Gradualmente fuimos hacia seleccion dentro de familias (hermanos enteros) [mayor intensidad de seleccion no resulta en aumento de consanguinidad]

Inbreeding (F): greater values associated with lower fitness, although magnitude of effects varies between populations

Effective population size (Ne): lower values increase variability of response to selection and reduce both annual and total response to selection

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1. Estimate genetic merit for growth rate

2. Order families and individuals within each family on genetic merit

3. Select best male from best family and assign to it the best female from best family

4. Check for F in potential progeny; if zero or low, OK, if not, assign to best female from second best family; check for F, and so on

5. Repeat the process with male from second best family, and so on, until 50 to 60 males have been selected

Select for high genetic merit for growth rate, avoid inbreeding in potential progeny, and do not select more than one male or more than two females per family, except if essential to maintain numbers

Regression of rate of co-ancestry on spawning season = 0.0057

Ne = 1 / (2)(0.0057) = 88

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Mate allocation was very successful in containing inbreeding• Average = 0.0214• Maximum = 0.0328• No sign of reduction in fitness, no deformities

Realized Ne = 88

Mate allocation was very successful in containing inbreeding• Average = 0.0214• Maximum = 0.0328• No sign of reduction in fitness, no deformities

Realized Ne = 88 What does this mean?

• Number of generations to extinction• (1.5)Ne

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• Number of generations to extinction• (1.5)Ne No risk

• Genetic improvement• Requires Ne of 50 to 100

• Number of generations to extinction• (1.5)Ne No risk

• Genetic improvement• Requires Ne of 50 to 100 OK, but no room for

complacency

• Evolutionary potential

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• Number of generations to extinction• (1.5)Ne No risk

• Genetic improvement• Requires Ne of 50 to 100 OK, but no room for

complacency

• Evolutionary potential• Requires Ne of 500 to 1000 No hope with just current

population

GenotypeLeast squares means

Environment 1

Environment 2

Female Male Overall

AK-Control 72 51 44 79 61

AK-Selected 92 65 64 94 79

GIFT-Selected 197 145 154 188 171

AK = Akosombo, Ghana

AK = Akosombo, Ghana

Genotype Least squares means

AK-Control 0.50

AK-Selected 0.54

GIFT-Selected 0.55

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