Download Módulo 1. Conceptos de Mejora genética de

13-­‐01-­‐15 CURSO DE CAPACITACION
MEJORA GENETICA DE SALMONES
Relator
Dr. José Andrés Gallardo Matus
Académico – Investigador - Consultor
www.aquagenetics.org
¿QUÉ APRENDERE EN EL MODULO 1?
Principios fundamentos de la mejora genética de salmones.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿QUÉ ES LA GENETICA?
Campo de la biología que busca comprender la
herencia de los caracteres biológicos.
¿CUÁL ES MI GENOTIPO?
www.aquagenetics.org
¿QUÉ HACEN LOS GENETISTAS?
Investigan la estructura y
función del material hereditario
(ADN).
Investigan como funcionan
y se heredan los genes.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿QUÉ SON LOS GENES?
•  - Secuencias de ADN.
• 
•  - Almacenan y expresan
información hereditaria
de las características
biológicas.
•  - La mayor parte de los
genes codifican para
alguna proteína.
www.aquagenetics.org
CARÁCTER BIOLOGICO CUALITATIVO
Expresa una cualidad.
Controlados por pocos genes.
Sin influencia del ambiente sobre su expresión.
Carácter biológico:
Pigmentación de la piel.
Fenotipo:
Pigmentado v/s NO pigmentado
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 GEN TYR: PIGMENTACION DE LA PIEL
Gen TYR: Produce la enzima, tirosinasa, que cataliza la síntesis de pigmento a
partir de tirosina.
Fenotipo albino: 100 tipos de mutación producen alteración funcional del gen.
Comparación de genes: 60 % de identidad del gen entre vertebrados.
www.aquagenetics.org
DOMINANCIA COMPLETA DEL GEN TYR
Precursor
de melanina
Homocigoto dominante
TT
Melanina
Heterocigoto
Tt
Homocigoto recesivo
tt
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿CUÁL ES MI GENOTIPO? = TT - Tt - tt
www.aquagenetics.org
CARÁCTER BIOLOGICO CUANTITATIVO
Expresa una cantidad.
Controlados por muchos genes.
Gran influencia del ambiente sobre su expresión.
Genotipo + Ambiente (manejo productivo) = Fenotipo
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 EFECTO DE UN GEN SOBRE UN RASGO
CUANTITATIVO
Supuesto:
Ambiente (E) = 0.
P=G
Genotipos
Valor fenotipo
EE
14 g
Ee
12 g
ee
6g
Efecto aditivo del gen (a)
a=+4g
Desvío de dominancia (d)
d=+2g
www.aquagenetics.org
HERENCIA DE GENES CUANTITATIVOS
Dominancia parcial
Dominancia completa
Genotipos
Valor
fenotipo
Genotipos
Valor
fenotipo
EE
35
EE
35
Ee
30
Ee
35
ee
15
ee
15
Efecto aditivo del gen (a)
a = + 10 g
Efecto aditivo del gen (a)
a = + 10 g
Desvío de dominancia (d)
d=+5g
Desvío de dominancia (d)
d = + 10 g
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 DETERMINE EL EFECTO ADITIVO (a) Y DE
DOMINANCIA (d) DEL GEN E.
Acción aditiva
Sobredominancia
Genotipos
Valor
fenotipo
Genotipos
Valor
fenotipo
EE
35
EE
35
Ee
25
Ee
45
ee
15
ee
15
a=?
d=?
a=?
d=?
www.aquagenetics.org
CLASIFICAR CARACTERES BIOLOGICOS
Sexo - Peso smolt - SGR - IGS - Peso WFE
Madurez - Gaping - Color filete - Rendimiento filete – Sobrevivencia
Resistencia a caligus - Resistencia a SRS.
Cualitativo
Cuantitativo
ECONOMICAMENTE ¿CUÁL VALE MAS?
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿QUÉ ES EL MEJORAMIENTO GENETICO?
Son técnicas y procedimientos de genética que permiten modificar
caracteres biológicos (cualitativos o cuantitativos), de importancia
económica, para mejorar la eficiencia de los sistemas productivos en la
empresa.
TECNICAS Y PROCEDIMIENTO
DE GENETICA
www.aquagenetics.org
MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL
Grupo
seleccionado
h2 = heredabilidad.
S = diferencial de selección.
IG = Intervalo generacional.
R = Respuesta a la selección en una
generación
Hijos grupo
seleccionado
R= h2 S
IG
www.aquagenetics.org
HEREDABILIDAD
Es una medida de la variación genética aditiva de un rasgo cuantitativo
h2 = 0 - 1
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 SELECCIÓN ARTIFICIAL Y HEREDABILIDAD
h2 = 0,4
h2 = 0,05
www.aquagenetics.org
MEJORA GENETICA EN EL LARGO PLAZO
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 CORRELACION GENETICA ENTRE RASGOS
www.aquagenetics.org
INTERACCION GENOTIPO - AMBIENTE
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿QUÉ INFORMACION NECESITO
PARA SELECCIONAR AL MEJOR PEZ?
www.aquagenetics.org
SELECCIONE 4 PECES POR TAMAÑO
Carácter cuantitativo: Peso (gramos).
Pez
Fam A
Fam B
Fam C
Fam D
1
130
110
70
90
2
100
90
70
50
3
80
60
60
30
4
50
60
40
30
Promedio Fam
90
80
60
50
Promedio Total
70
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ¿Donde quiero llegar? Obje3vo de mejoramiento (Necesidad) ¿Cómo alcanzo ese obje3vo? Diseño y estructura (Recursos) www.aquagenetics.org
OBJETIVO DE MEJORAMIENTO Combinación de caracteres biológicos que desean ser mejorados por
la influencia que tienen en el beneficio (rentabilidad) económico del
productor (Ponzoni, 1992).
H = v1 BV1 + v2 BV2 + v3 BV3 + vn BVn
BVi = Breeding value (Valor de genético aditivo para cada rasgo).
V i = Ponderación económica.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 GANANCIA GENÉTICA ECONÓMICA (ΔH) Ganancia genética económica 1 rasgo
ΔH = v1* ΔG
Ganancia genética económica varios rasgos
ΔH = ∑ i vi * ΔG
m
www.aquagenetics.org
Criterio de selección = I Combinación de caracteres biológicos que se pueden medir de
forma práctica y económica, que están correlacionadas con H y que
por tanto se usan para la selección de reproductores.
I = b1 PBV1 + b2 PBV2 + b3 PBV3 + bi PBVi
BVi = Predicted Breeding value o valor mejorante para cada rasgo (BLUP).
b i = Coeficiente que maximiza la respuesta económica en H.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 ESTRUCTURA PROGRAMAS DE MEJORA GENETICA EN ACUICULTURA www.aquagenetics.org
DISEÑO Y ESTRUCTURA 1.- Establecer una población base con alta variabilidad genética.
2.-­‐ Establecer un 9po de apareamiento familiar y registro de datos para es9mar parámetros gené9cos. 3.-­‐ Establecer una metodología de selección que maximize ΔG y minimize ΔF. 4.-­‐ Establecer un sistema o estructura que permita diseminar el progreso gené9co a producción. www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 2.-­‐ ESTABLECER UN TIPO DE APAREAMIENTO FAMILIAR Y REGISTRO DE DATOS PARA ESTIMAR PARÁMETROS GENÉTICOS. Full sib
Núcleo
Full sib
Full sib
Peces para selección
Full sib
Full sib
Full sib
Centros de prueba
Peces para evaluación
Full sib
Full sib
Full sib
www.aquagenetics.org
3.-­‐ ESTABLECER UNA METODOLOGÍA DE SELECCIÓN QUE MAXIMIZE ΔG Y MINIMIZE ΔF. MODELO LINEAL MIXTO
BLUP (Best Linear Unbiased prediction)
Método BLUP requiere:
1.- Matriz de fenotipos (y).
2.- Matriz de parentesco (A): genealogía.
3.- Matrices de diseño (XZ): Piscicultura,
Estanque, Fecha desove, etc.
4.- Parámetros genéticos y fenotípicos (λ):
varianzas (h2), covarianzas (rg).
BVi = Predicted Breeding value
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 PARENTESCO
Parentesco: Dos individuos son parientes si tienen ancestros en común o si uno es
antecesor de otro.
A
B
A
B
X
Y
Vías de
conexión
X
Y
www.aquagenetics.org
PARENTESCO
Rxy: Proporción de genes que comparten dos individuos emparentados.
Medios hermanos (hermastros)
A
B
1/2
X
Hermanos completos
C
A
1/2
1/2
Y
B
1/2
X
1/2
1/2
Y
Rxy = ( ½ ) 2 + ( ½ ) 2 = 1/2
Rxy = ( ½ ) 2 = 1/4
Rxy = Σ ( ½ ) n1 + n2
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 PARENTESCO
Para la siguiente genealogía calcule el coeficiente de parentesco entre los individuos:
A) Individuo 2 – individuo 12
B) Individuo 12 – individuo 14.
www.aquagenetics.org
CONSANGUINIDAD
Def.: Cruzamiento o reproducción entre individuos emparentados.
A y B son homocigotos recesivos, pero solo A es consanguíneo.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 DEPRESION POR CONSANGUINIDAD
DEF. 1. Disminución del valor fenotípico promedio (rasgo cuantitativo) en
una población (Lynch y Walsh, 1998).
DEF. 2. Aumento de malformaciones en los animales o aumento de
enfermedades de tipo hereditarias producto de la consanguinidad (Tave,
1996).
www.aquagenetics.org
COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD
Abuelo
a 1a 2
Padre
1/2 1/2
__
1/2
1/2
Madre
__
Nieto _ _
El coeficiente de Consanguinidad (F ) de un individuo es la probabilidad de
que dos alelos presentes en él sean idénticos por descendencia.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD
a)  Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A1:
a.  A través de la madre = ½ * ½ = ¼.
b.  A través del padre = ½ * ½ = ¼
c.  Total = ¼ * ¼ = 1/16.
Abuelo
a 1a 2
Padre
b) Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A2:
a.  A través de la madre = ½ * ½ = ¼.
b.  A través del padre = ½ * ½ = ¼
c.  Total = ¼ * ¼ = 1/16.
1/2 1/2
__
1/2
1/2
Madre
__
Nieto _ _
c) Probabilidad de que dos alelos en el nieto sean
idénticos por descendencia
F x = 1/16 + 1/16 = 1/8 = 0.125.
www.aquagenetics.org
COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD
Abuelo
a 1a 2
Padre
1/2 1/2
__
1/2
1/2
Madre
__
Fx = 0.125 (1 + FA)
Nieto _ _
Generalizando, el coeficiente de consanguinidad es
F x = ∑ (1/ 2) n + n'+1 (1 + FA )
n = número de generaciones entre el padre y el antecesor común.
n’ = número de generaciones entre la madre y el antecesor común.
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 A PARTIR DE LA SIGUIENTE GENEALOGÍA DETERMINE EL NIVEL
DE CONSANGUINIDAD DEL INDIVIDUO Z
A
B
Y
X
Z
www.aquagenetics.org
PROPORCION DE SEXOS Y CONSANGUINIDAD (F)
Ne = 4 * Nm * Nh
Nm + Nh
Machos
Hembras
100
100
50
100
10
100
1
100
Tasa de F = 1/(2Ne)
Tamaño efectivo
de la población
(Ne)
Tasa de
consanguinidad
(%)
www.aquagenetics.org
13-­‐01-­‐15 4.-­‐ SISTEMA O ESTRUCTURA DISEMINACION PMG BLUP
G0
BLUP
G1
BLUP
BLUP
G2
COS1
G3
COS2
COS3
www.aquagenetics.org
4.-­‐ SISTEMA O ESTRUCTURA DISEMINACION OTROS PMG www.aquagenetics.org