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Determinando el parentesco a través del uso de SNP

Publicado: 20 de enero de 2016
Por: Aguilar, I1*; Navajas, E.A.2; Ravagnolo, O.3; Peraza, P.2; Montossi, F.3; Dalla Rizza, M.2 1 Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Programa Nacional de Leche, Uruguay. 2 Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Unidad de Biotecnología, Uruguay. 3 Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria, Programa Nacional de Carne y Lana, Uruguay
Introducción
La determinación o confirmación de las relaciones de parentesco entre animales es importante desde el punto de vista del mejoramiento genético porque los errores en la genealogía tienen un efecto negativo en la tasa de progreso genético (Van Vleck, 1970; Israel and Weller, 2000), y además por permitir la asignación de paternidades en sistemas de apareamiento con múltiples toros (Van Eenennaam et al., 2007). Ya en la década de 1990 se diseñaron paneles de microsatélites como herramientas moleculares para la determinación de parentesco, siendo el método oficial avalado por la Asociación Internacional para la Genética Animal (ISAG, por su sigla en inglés). Más recientemente, la identificación de numerosos SNP distribuidos en todo el genoma y el salto tecnológico dado por el genotipado masivo de SNP (del inglés, Single Nucleotide Polymorphism), con tiempos y costos decrecientes, han hecho posible el uso de estos marcadores para asignar o verificar parentesco.
Marcadores del tipo SNP han sido seleccionados para la identificación y asignación de parentesco en bovinos (Heaton et al., 2002), y en la actualidad 120 SNP se encuentran incluidos en paneles comerciales de alta densidad (Matukumalli et al., 2009), como por ejemplo en el chip BovineSNP50 (Illumina, San Diego, CA). A nivel comercial están actualmente disponibles pruebas de ADN para paternidad basadas en un subconjunto de 96 SNP (ej, SeekSire™, GeneSeek, Lincoln, NE). Los diferentes paneles de marcadores pueden ser evaluados mediante su probabilidad de exclusión, que es función de la frecuencia alélica de los marcadores que los integran (Jamieson and Taylor, 1997). Hasta la fecha, estas herramientas para la determinación de parentesco aun no han sido analizadas con datos de poblaciones nacionales. En Uruguay, la raza Hereford cuenta con información genómica generada con el BovineSNP50 con vista a la implementación de la selección genómica en el marco de la evaluación genética panamericana junto a Argentina, Canadá y Estados Unidos. El objetivo del presente trabajo es cuantificar las frecuencias alélicas de los SNP y la efectividad de los mismos para la determinación del parentesco en base a información de la raza Hereford.
 
Materiales y métodos
Se consideraron dos bases de datos. La primera de ella corresponde a animales Hereford provenientes de un rodeo comercial nacidos en 2011, en el marco de un proyecto de investigación llevado por la Sociedad de Criadores Hereford y el INIA (BD1). Dichos animales fueron generados en base al apareamiento de ocho toros Hereford que integran la evaluación genética. Para la confirmación de parentesco muestras de ADN de 138 terneros, 127 vacas y los 8 toros fueron genotipados por la empresa GeneSeek (Lincoln, NE) utilizando el producto SeekSire™ (SS). En primer lugar se verificó el genotipo del par madre-progenie, para luego verificar y asignar el padre. Se obtuvo el genotipo de cada individuo para los 96 marcadores que fueron utilizados para los análisis. La segunda base de datos (BD2) se obtuvo de 395 machos Hereford genotipados con el panel BovineSNP50 (50K) (Illumina, San Diego, CA), de los cuales se extrajo la información de los 120 SNP identificados para la determinación de parentesco. Los ocho toros de la primera base de datos también fueron genotipados con el panel de 50k SNP. Para poder comparar los resultados de ambos paneles, se extrajeron las genotipos utilizando el “forward strand” del reporte proveniente del software GenomeStudio de Illumina.
La información genealógica proveniente de la Asociación Rural del Uruguay (ARU) de los 395 machos y sus ancestros (2416 animales), fue utilizada para establecer diferentes grupos de animales no emparentados seleccionando animales con coeficiente de parentesco menor a 0,25 y 0,125 (BD2-0,25, BD2-0,125). Se calcularon las frecuencias alélicas, expresadas en función del alelo de menor frecuencia (MAF) para cada uno de los SNP en cada uno de las bases de datos de manera de calcular la probabilidad de exclusión (PE) (Cuadro 1), asumiendo fórmulas para establecer paternidad desconociendo el genotipo materno (Jamieson y Taylor, 1997). De los 120 SNP disponibles en el 50K, se seleccionaron los 96 SNP con los mayores MAF (BD2-0,125-MAF).
 
Resultados
La comparación entre el genotipado SS y el 50K indica que uno de los marcadores del SS (DQ916057) no se encuentra en la versión actual del panel (BovineSNP50.V2) y otro marcador (DQ786764) no se traduce bien entre las dos plataformas de genotipado, siendo necesario excluirlos en pruebas de paternidad con información de ambos paneles. De los ocho toros genotipados, solo uno mostró una discordancia entre los marcadores, lo que probablemente indicaría que esa muestra corresponde a otro individuo.
 
Cuadro 1. Frecuencias alélicas (MAF) para diferentes bases de datos
Determinando el parentesco a través del uso de SNP - Image 1
 
Conclusiones
Los valores encontrados para las MAF y PE para ambas poblaciones indican que es posible usar dicho panel de marcadores para la identificación de paternidad, y en base a la MAF estimada en base a una población de animales no emparentados, es posible obtener un panel de SNP con mejor probabilidad de exclusión. El análisis de los 120 SNP disponibles para parentesco indica la posibilidad de mejorar la efectividad del panel actual de 96 SNP, por un aumento de la PE, al reemplazar marcadores no informativos por otros que lo son para la población Hereford. En resumen, el uso de este tipo de herramientas rápidas de identificación de parentesco y de bajo costo relativo, permiten mejorar las precisiones de las estimaciones de mérito genético de los animales y dar seguridad en la comercialización en un mercado globalizado y competitivo de la genética animal.
 
Agradecimientos
Agradecemos a Mario Lema, Georgget Banchero y Sergio A. Calistro por la coordinación en la toma de muestras; Andrea Vergara, Carlos Monzalvo, Eduardo Pérez y Juan José Uzuca de INIA por la toma de muestras y extracción de ADN, y a Nicolás Grasso por sus aportes en el análisis de los datos. Agradecemos al Ing. Agr. Diego Vila y a la Sociedad de Criadores de Hereford por el apoyo al trabajo realizado.
 
Bibliografía
Heaton, M.P., G.P. Harhay, G.L. Bennett, R.T. Stone, W.M. Grosse, E. Casas, J.W. Keele, T.P.L. Smith, C.G. Chitko-McKown, and W.W. Laegreid. 2002. Selection and use of SNP markers for animal identification and paternity analysis in U.S. Beef cattle. Mammalian Genome 13:272–281.
Israel, C. and J.I. Weller. 2000. Effect of misidentification on genetic gain and estimation of breeding value in dairy cattle populations. Journal of Dairy Science 83:181-187.
Jamieson, A. and C.S. Taylor. 1997. Comparisons of three probability formulae for parentage exclusion. Animal Genetics 28: 397-400.
Matukumalli, L.K., C.T. Lawley, R.D. Schnabel, J.F. Taylor, M.F. Allan, M.P. Heaton, J. O'Connell, S.S. Moore, T.P.L. Smith, T.S. Sonstegard, and C.P. Van Tassell. 2009. Development and characterization of a high density SNP genotyping assay for cattle. PLoS ONE 4: e5350.
Van Eenennaam, A.L., R.L. Weaber, D.J. Drake, M.C.T. Penedo, R.L. Quaas, D.J. Garrick, and E.J. Pollak. 2007. DNA-based paternity analysis and genetic evaluation in a large, commercial cattle ranch setting. Journal of Animal Science 85: 3159–3169.
Van Vleck, L.D. 1970. Misidentification and sire evaluation. Journal of Dairy Science 53: 1697-1702.
Temas relacionados
Autores:
Olga Ravagnolo
INIA Uruguay - Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria
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Ing. Agr. PhD. Fabio Montossi
INIA Uruguay - Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria
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