Resumen

El objetivo de este estudio es dar a conocer los resultados de un Banco de Germoplasma (BG) de ganado Doble Propósito (DP). Con la finalidad de seleccionar donadores de semen y embriones, se utilizan los registros de producción del Hato del C. E. La Posta, para predecir el valor genético en base a la Habilidad Predicha de Transmisión (HPT), la diferencia Esperada en la Progenie (DEP) para características reproductivas. Las características reproductivas analizadas fueron: duración de la gestación (DG), edad a primer parto (EPP), intervalo del primer servicio a la concepción (ISC) e intervalo entre el parto y la concepción (IPC). Los datos se analizaron con modelos animal bivariados utilizando el programa MTDFREML, para obtener los componentes de varianzas. Para identificar marcadores moleculares (SNP) se utilizó el panel Bovine Genotyping Beadchip (Geneseek^® Genomic Profiler Bovine™ 150K) con la plataforma de tipificación de genotipos de Iliumina y se realizó un análisis estadístico de la expresión de los genes asociados a fertilidad (motilidad total (MT) y motilidad progresiva (MO)) y, para estrés calórico los genes: hsp60, hsp70 y hsp90 con un modelo de medidas repetidas, utilizando PROC MIXED de SAS. La h² de DG (0.29) presenta oportunidad de mejorarla mediante un programa de selección. El SNP más importante encontrado fue el ARS-BFGL-NGS-116417 (valor de p-ajustado =1.34E-12), que tiene funciones en la espermatogénesis y el SNP BTB-01354898 mostró una asociación con MT y MP. La expresión del gen hsp70 fue significativa (p<0,05) para los animales con porcentaje de genes Bos taurus >0.75. Contar con un BG de animales que presentan una h² moderada, algunos de los SNP significativos localizados en las proximidades de genes con funciones en la fertilidad y la expresión de asociación a resistencia a estrés calórico, representa la oportunidad de lograr mejorar la producción de bovinos DP.

Palabras clave: Banco de Germoplasma, La Posta, gametos

 
Introducción

Los sistemas de cruzamiento utilizados en el trópico de México para la obtención de poblaciones de ganado Doble Propósito, son un recurso zoogenético, que se emplea para obtener un beneficio alimentario, económico y cultural en Unidades de Producción de pequeños productores. El estudio y uso de estos recursos se realiza de manera integral, priorizando su cuidado, bienestar y producción sostenible mediante el cruzamiento con razas europeas y cebuínas con la finalidad de aplicar selección de los animales más productivos y resistentes a el trópico húmedo y seco de nuestro país. La criopreservación y conservación de este recurso genético se hace necesario debido a que igual que en las razas Criollas, el uso intensivo y los cambios en el mercado en los precios de la leche y la carne, generan cambios en las necesidades específicas de la producción y aumentan las tendencias a utilizar razas terminales y/o razas especializadas en carne o leche, esto puede causar por medio del encaste, una reducción en el espectro de variabilidad genética en estas poblaciones seleccionadas por sus características genéticas aditivas y no aditivas, lo cual pone en riesgo a este grupo sobresaliente para la ganadería Doble Propósito en el trópico.
 

Material y métodos

Con la finalidad de Estandarizar el control de registros de producción en el Hato del C. E. La Posta ubicado en Paso del Toro, municipio de Medellín de Bravo, en el estado de Veracruz, México, a 15° 18' N y 96° 10' O, a 12 m sobre el nivel del mar. La región tiene clima tropical seco (Aw1), con temperatura máxima, media y mínima de 35.2, 25.0 y 15.0°C, respectivamente, y precipitación pluvial promedio y humedad relativa de 1.461 mm y 77,4%, respectivamente (García, 1988). Para predecir el valor genético de los animales del hato se seleccionan machos en base a la habilidad Predicha de transmisión (HPT) para producción de leche y la diferencia Esperada en la Progenie (DEP) para las características de crecimiento y reproductivas de todos los animales, se congela y distribuye el semen de estos toros cruzados evaluados en base a sus Diferencias Esperadas de la Progenie y Habilidades Predichas de Producción. Las muestras de semen fueron evaluadas a través de un sistema CASA-SCA^®. Se realizó también selección de vacas y vaquillas de reemplazo para la producción en el hato de DP y se producen embriones in vivo e in vitro en el laboratorio Acuático pecuario del CNRG-INIFAP. Las evaluaciones genéticas se realizan anualmente con la finalidad de obtener la Habilidad Predicha de Transmisión (HPT) para producción de leche y la Diferencia Esperada en la Progenie (DEP) para las características de crecimiento y reproductivas de todos los animales en el control de Producción del hato del C. E. La Posta. Los HPT y DEP se predicen utilizando metodologías adecuadas para cada una de las características productivas a evaluarse. La inclusión de los efectos genéticos no aditivos, como son el porcentaje de genes Bos taurus taurus, heterocigosis y pérdidas por recombinación dentro de la evaluación genética de los animales del hato del C. E. La Posta, lo cual evita sesgos y aumentara la precisión en las estimaciones de los HPT y DEP, como lo han comprobado varios autores anteriormente, Kahi et al. (2000), Demeke et al. (2003) y Roso et al. (2005).

Análisis de características reproductivas en las hembras

Se analizó la base de datos que contenía registros reproductivos y genealógicos de 620 vacas Holstein, Suizo Pardo, Simmental, Brahman y diferentes cruzas entre estas, nacidas entre 1996 y 2017 y que parieron entre 1998 y 2021. Las características analizadas fueron: Duración de la Gestación (DG), Edad a Primer Parto (EPP), Intervalo del Primer Servicio a la Concepción (ISC) e Intervalo entre el Parto y la Concepción (IPC). Los datos se analizaron con modelos animal bivariados utilizando el programa MTDFREML, para obtener los componentes de varianzas.
 

Genotipado 

La identificación de los marcadores moleculares (SNP) se realizó mediante el panel Bovine Genotyping Beadchip que contiene 150,000 SNP (Geneseek^® Genomic Profiler Bovine™ 150K) utilizando la plataforma de tipificación de genotipos de Iliumina.

Sementales 

Las variables estudiadas (fenotipos) fueron: Motilidad Total (MT), Motilidad Progresiva (MP), Motilidad Linealidad (LIN), Rectitud (STR) y Desplazamiento Oscilatorio (WOB); usando el sistema CASA-SCA^®. Los datos obtenidos por la cámara se envían a una computadora, que contiene un software específico para diferentes tipos de análisis (Valverde et al., 2020).
 

Hembras

El análisis estadístico de la expresión de los genes asociados a estrés calórico: hsp60, hsp90 y hsp70 se llevó a cabo con un modelo de medidas repetidas, utilizando PROC MIXED de SAS, versión 9,3 (SAS Institute Inc, 2011). En el análisis se consideraron los animales a partir de los cuales se obtuvo amplificación del gen hsp y el gen de referencia β-actina, con valores △△Ct menores a 40. Se descartaron aquellos que no cumplieron con estos criterios. De esta manera además de asegurar la conservación de este germoplasma, se seleccionan a los donadores de semen y a las donadoras de embriones para obtener germoplasma con valor agregado para la heredabilidad, retención de heterósis y variabilidad genética. 

Resultados

Las heredabilidades (h²) estimadas a partir de los componentes de varianzas se muestran en el Cuadro 1. 

Del total de sementales y marcadores analizados, 7 toros y 131,358 marcadores respectivamente, pasaron el control de calidad. La tasa de genotipado de la muestra de animales fue de 0.99. Todos los SNP evaluados fueron polimórficos. En el Cuadro 2 se presenta el listado de los SNP asociados a MT y MP. Ocho SNP al valor de p umbral de al menos 1x10-⁶ estuvieron asociados con la MT y MP. El SNP más importante encontrado fue el ARS-BFGL-NGS-116417 (valor de p-ajustado =1.34E-12), que se localiza en el cromosoma 5, y tiene funciones clave en la espermatogénesis. El SNP BTB-01354898, localizado en el cromosoma 29 mostró una asociación con MT y MP. 

 

Las medias de la expresión de los genes estudiados presentaron diferencia entre la mañana y la tarde, con excepción del gen hsp90, cuya diferencia fue menor. Los genes hsp60, hsp70 y hsp90 tuvieron mayor expresión en los animales donde el porcentaje de genes Bos taurus fue mayor (0,75). Sin embargo, esta diferencia fue significativa únicamente para el gen hsp70. La producción de leche de las vacas HO-x y de las SP-x en ordeña fue de 7,70 ± 2,14 y 8,20 ± 1,81 en la mañana y 3,73 ± 1,05 y 4,08 ± 1,36 por la tarde (Cuadro 3).

 

Discusión

Las heredabilidades de los rasgos complejos de fertilidad suelen ser bajos, principalmente debido a la gran influencia de los efectos de manejo y ambientales, tales como lo indican los resultados del presente estudio. Las características evaluadas en este estudio corresponden a datos que pueden estar altamente influenciado por el manejo de los datos y los estimadores de h² varían en dependencia del hato, la estructura poblacional, la raza, el método de estimación etc. Por eso, la tendencia futura es utilizar fenotipos reproductivos potencialmente menos influidos por la gestión humana, esto podría resultar en características más heredables, lo cual podría acelerar la ganancia genética para el rendimiento reproductivo. Un ejemplo de estos rasgos pueden ser el inicio posparto de la actividad lútea medido por los niveles de progesterona, la cual están correlacionados fenotípica y genéticamente con los rasgos r. El SNP ARS-BFGL-NGS-116417 que se localiza en el cromosoma 5, aproximadamente 27 kb del gen LOC784935 y tiene funciones clave en la espermatogénesis de Caenorhabditis elegans (Luitjens et al. 2000). La proteína cpb-1 está presente en la línea germinal justo antes de la espermatogénesis manifiesta y es esencial para el éxito de la progresión a través de la meiosis. Dado que ARS-BFGL-NGS-116417 y LOC784935 sólo están separados por 27 kb y que el equilibrio de ligamiento fuerte puede extenderse hasta 50 kb en el ganado Holstein (Kim & Kirkpatrick 2009), este resultado podría sugerir a LOC784935 como gen candidato para la fertilidad del toro. El SNP BTB-01354898 está situado en una región genómica en la que no hay genes registrados. Sin embargo, McClure et al. (2010) informaron de la presencia de un locus de rasgo cuantitativo (QTL) en esta región que estaba significativamente asociado con la circunferencia escrotal en ganado Angus. La circunferencia escrotal se correlaciona positivamente con la producción de espermatozoides y es utilizada por ganaderos y veterinarios para predecir la fertilidad del toro (Steffen 1997). Así, nuestro hallazgo proporciona más evidencia de la presencia de uno o más genes que afectan a la fertilidad del toro en esta región del cromosoma 29.

Los valores de expresión del gen hsp70 que se muestran en el Cuadro 3, concuerdan con lo hallado en diferentes estudios realizados en distintas razas bovinas y búfalos que comparaban la expresión de los genes hsp60, hsp70 y hsp90 frente a estrés calórico (Kumar et al., 2015; Hu et al., 2016; Hooper et al., 2019; Shandilya et al., 2020; Guzmán et al., 2023). No obstante, también se ha demostrado una expresión mayor del gen hsp60 durante el golpe de calor, mientras éste aumentaba, la expresión de los genes hsp70 y hsp90 disminuía (Hooper et al., 2019). En un estudio realizado con bovinos Simbrah de diferentes localidades tropicales del territorio mexicano, se encontró que la expresión del gen hsp60 fue mayor al mediodía que en la madrugada (Guzmán et al., 2021). Por otra parte, en un estudio previo en la misma raza no se encontraron diferencias en la expresión del gen hsp60, aunque si hubo diferencias entre los valores de las muestras tomadas en la mañana y tarde (Guzmán et al., 2019). El gen hsp70 se ha identificado como un mejor indicador de estrés calórico que el gen hsp90 debido al poco o nulo aumento de su expresión durante eventos de estrés calórico (Kumar et al., 2018). Se ha sugerido que la expresión del gen hsp70 es importante para la protección prolongada de las células y que a nivel celular está asociada con el desarrollo de la tolerancia, debido a que se sintetiza rápidamente bajo situaciones de estrés calórico (Hu et al., 2016). Animales menos adaptados muestran una expresión mayor de este gen, por lo que puede ser utilizado como un indicador de animales con mayor capacidad de adaptabilidad (Bretanha et al., 2019).
 

Conclusión

En las hembras la duración de la gestación presenta una heredabilidad moderada, esto representa la oportunidad de lograr mejorarla a través de un programa de selección, contrario a las h² estimadas para EPP, ISC y IPG, ya que son cercanas a cero. 

En los sementales se identificaron ocho SNP con efectos significativos sobre algunas características seminales. Algunos de los SNP significativos se localizaron en las proximidades de genes con funciones en la fertilidad masculina. Estos resultados contribuyen a la identificación de genes y vías asociados a la fertilidad de los machos bovinos bajo condiciones tropicales.

En sementales y hembras de remplazo la expresión de los genes hsp60 y hsp70 en bovinos Holstein x Cebú y Suizo Pardo x Cebú, en lactación y horras, en un sistema de producción de DP en el trópico de México presentó diferencias entre las mediciones en mañana y la tarde. 
 

Los animales con mayor porcentaje de genes Bos taurus (0,75) mostraron mayor expresión de los genes hsp60 y hsp90. No se encontraron diferencias en la expresión de estos genes de entre animales cruzados con Holstein o Suizo Pardo. Los resultados indican que la expresión de los genes hsp es un buen indicador para identificar bovinos de DP termotolerantes bajo condiciones de trópico húmedo, lo cual tendría como consecuencia menos efectos negativos por el aumento de las temperaturas y mayores índices de productividad en los hatos. Este BG potencialmente podría incorporarse en programas de mejoramiento genético utilizando animales con mayor potencial de fertilidad y tolerancia al estrés calórico.
 

Agradecimientos

Se agradece al COVEICYDET por su apoyo al proyecto de investigación CP 0510 1149/2023.

 
Referencias

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