YAURI2009

MEJORAMIENTO MEJORAMIENTO GENETICO DE GANADO GENETICO DE GANADO

VACUNO LECHEROVACUNO LECHERO

FIYA Yauris 2009FIYA Yauris 2009

Junín PerúJunín PerúH. William Vivanco Mackie. BS;MS;PhD; H. William Vivanco Mackie. BS;MS;PhD;

Ing. ZootecnistaIng. Zootecnista

CONSULTOR INTERNACIONALCONSULTOR INTERNACIONAL

Mejoramiento Genético y Reproducción Mejoramiento Genético y Reproducción AnimalAnimal

Qué entendemos por Qué entendemos por mejoramiento mejoramiento

genéticogenético

Mejoramiento genético es el Mejoramiento genético es el incremento en productividad incremento en productividad debido a cambios genéticosdebido a cambios genéticos

La composición genética de los La composición genética de los animales determina tanto:animales determina tanto:

la la productividadproductividad de los animales de los animales lecheros (eficiencia de los animales lecheros (eficiencia de los animales para transformar en leche los para transformar en leche los recursos forrajeros y otros insumos recursos forrajeros y otros insumos utilizados en su explotación)utilizados en su explotación)

así como así como la calidadla calidad de la leche de la leche producida por los animales producida por los animales (composición, sabor, valor (composición, sabor, valor nutricional)nutricional)

Por consiguiente si deseamos mejorar Por consiguiente si deseamos mejorar ya sea la eficiencia de producción y/o ya sea la eficiencia de producción y/o la calidad de la leche producida por el la calidad de la leche producida por el

ganado lechero debemos hacer ganado lechero debemos hacer cambios genéticoscambios genéticos en la población en la población

animal en explotación, animal en explotación, aumentando la aumentando la frecuencia de los genesfrecuencia de los genes responsables responsables de alta productividad y de la mejor de alta productividad y de la mejor

calidad (genes deseables) calidad (genes deseables)

Mayor productividad no es lo Mayor productividad no es lo mismo que simplemente mismo que simplemente

mayor producciónmayor producción Productividad es producir más con Productividad es producir más con

menos insumo (máxima producción menos insumo (máxima producción al menor costo posible), por lo tanto al menor costo posible), por lo tanto ganar más:ganar más:– Alta producción (sin considerar Alta producción (sin considerar

eficiencia productiva) satisface al egoeficiencia productiva) satisface al ego– Alta productividad satisface al bolsilloAlta productividad satisface al bolsillo

Los costos de producción de leche en Los costos de producción de leche en el mundoel mundo

Costo de producción de 1 litro de leche en el Perú bajo el sistema intensivo con concentrados y forrajes de corte:

27 centavos de dólar americano

Rank Country US Cents/kg

1 Chile 7,7

2 Argentina 8,5

3 New Zealand

13,5

4 Russia 14,0

5 Australia 16,0

6 Poland 17,1

7 India 18,9

8 China 19,9

9 USA 26,7

10 EU 28,9

Como y cuan rápido incrementar Como y cuan rápido incrementar la frecuencia de genes deseablesla frecuencia de genes deseables

El ritmo, tasa o velocidad de cambios El ritmo, tasa o velocidad de cambios genéticos o de progreso genético (genéticos o de progreso genético (ganancia ganancia genéticagenética) que podemos alcanzar en la ) que podemos alcanzar en la población animal depende del ritmo al cual población animal depende del ritmo al cual se incrementa la frecuencia de genes se incrementa la frecuencia de genes deseables (que aumentan la productividad y deseables (que aumentan la productividad y calidad de producto) en la población, lo cual calidad de producto) en la población, lo cual es función de es función de – la intensidad con la que podemos distribuir la intensidad con la que podemos distribuir

los genes deseables en la poblaciónlos genes deseables en la población

La intensidad de distribución La intensidad de distribución de genes deseables en la de genes deseables en la

población (causantes de la población (causantes de la ganancia genética) depende ganancia genética) depende

de:de:

– lala herramienta genética herramienta genética y y– la la tecnología reproductivatecnología reproductiva

usada para la reproducción de usada para la reproducción de los animaleslos animales

Mejoramiento ganadero en Mejoramiento ganadero en el sentido amplio de la el sentido amplio de la

palabra debe entenderse palabra debe entenderse entonces como el arte de entonces como el arte de

combinar genética y combinar genética y reproducciónreproducción

Las herramientas genéticas Las herramientas genéticas para lograr la para lograr la ganancia ganancia

genéticagenética (incrementos en (incrementos en productividad debidos a productividad debidos a

cambios genéticos)cambios genéticos)

Herramientas para incrementar la Herramientas para incrementar la ganancia genéticaganancia genética

SELECCION:SELECCION:La ganancia genética se ACUMULA a través de las La ganancia genética se ACUMULA a través de las

generaciones generaciones CRUZAMIENTO:CRUZAMIENTO: Las ganancias genéticas ocurren de inmediato pero no Las ganancias genéticas ocurren de inmediato pero no

son acumulativas. Tiene la ventaja de proveer son acumulativas. Tiene la ventaja de proveer flexibilidad cuando cambian las condiciones de flexibilidad cuando cambian las condiciones de producción y/o mercado producción y/o mercado

MODIFICACION GENETICA:MODIFICACION GENETICA: Ya sea por sustracción o Ya sea por sustracción o bloqueo de genes, adición de copias de un gen o por bloqueo de genes, adición de copias de un gen o por introducción al genoma de un gen alterado de la misma introducción al genoma de un gen alterado de la misma especie o de ADN de otra especie y que los animales especie o de ADN de otra especie y que los animales genéticamente modificados puedan pasar sus genéticamente modificados puedan pasar sus características genéticas modificadas a su características genéticas modificadas a su descendencia.descendencia.

¿Se puede combinar¿Se puede combinar

¿Selección y cruzamiento?¿Selección y cruzamiento? SISIEsto nos permite contar con un rango más amplio de Esto nos permite contar con un rango más amplio de

material genético que cuando se trabaja selección material genético que cuando se trabaja selección dentro de raza. dentro de raza.

Selección y modificación genética?Selección y modificación genética? SISIEsto nos permite avanzar en productividad en los Esto nos permite avanzar en productividad en los

caracterescaracteresproductivos no dependientes de la modificación productivos no dependientes de la modificación

genética.genética.

SELECCIONSELECCION Es la reproducción preferencial de ciertos genotipos Es la reproducción preferencial de ciertos genotipos

(algunos genotipos son permitidos de reproducir a una (algunos genotipos son permitidos de reproducir a una tasa mayor que otros genotipos), por consecuencia tasa mayor que otros genotipos), por consecuencia cambiando la frecuencia de los genes en la población.cambiando la frecuencia de los genes en la población.

Los resultados se ven sólo en la siguiente generación.Los resultados se ven sólo en la siguiente generación. La selección debe ser basada en diferencias génicas La selección debe ser basada en diferencias génicas

(efectos aditivos de los genes) entre individuos. (efectos aditivos de los genes) entre individuos. Elección de apareamientos NO constituye selección, Elección de apareamientos NO constituye selección,

NO cambia la frecuencia de genes, simplemente NO cambia la frecuencia de genes, simplemente

cambia la proporción de genotipos.cambia la proporción de genotipos.

Selección continuación..Selección continuación..

Una selección exitosa depende de Una selección exitosa depende de nuestra habilidad de encontrar con nuestra habilidad de encontrar con precisión entre los genotipos, precisión entre los genotipos, aquellos que son superiores para aquellos que son superiores para la(s) características productivas que la(s) características productivas que nos interesa mejorar.nos interesa mejorar.

Para poder seleccionar tiene que Para poder seleccionar tiene que existir variabilidad, si todos son existir variabilidad, si todos son iguales no hay chance de seleccióniguales no hay chance de selección

La “heredabilidad” es la proporción de la La “heredabilidad” es la proporción de la variación total observada entre individuos variación total observada entre individuos que es debida a efectos genéticos que es debida a efectos genéticos TRANSMISIBLES (effectos genéticos TRANSMISIBLES (effectos genéticos aditivos)aditivos)

Caracteres con baja heredabilidad NO Caracteres con baja heredabilidad NO responden satisfactoriamente a la responden satisfactoriamente a la selección.selección.



INDICES DE HERENCIA (HEREDABILIDAD, hINDICES DE HERENCIA (HEREDABILIDAD, h22) de los ) de los caracteres de interés en ganado lecherocaracteres de interés en ganado lechero

CarácterCarácter hh22

Servicios por concepciónServicios por concepción 55

Peso vivoPeso vivo 5050

Producción de leche, Producción de leche, volumenvolumen

2525

Producción de grasa de la Producción de grasa de la lecheleche

2525

Producción de proteínaProducción de proteína 2525

Producción de sólidos no Producción de sólidos no grasosgrasos

2525

Puntaje total en tipoPuntaje total en tipo 3030

Colocación de pezonesColocación de pezones 2020

Susceptibilidad a mastitisSusceptibilidad a mastitis 1010

Velocidad de ordeñoVelocidad de ordeño 3030

Peso adultoPeso adulto 3535

ExcitabilidadExcitabilidad 2525


La La ganancia genética ganancia genética a través de la a través de la selección es función de: selección es función de: – LaLa intensidad de selección intensidad de selección– LaLa precisión de la selección precisión de la selección– LaLa variabilidad fenotípica variabilidad fenotípica y y– ElEl intervalo entre generaciones intervalo entre generaciones

Como interaccionan los Como interaccionan los factores determinantes de la factores determinantes de la

Ganancia GenéticaGanancia Genética

G =Intensidad de selección x Precisión de selección X Variabilidad fenotípica

Intervalo entre generaciones


Intensidad de selección (i) :Intensidad de selección (i) :– Depende de la proporción de individuos Depende de la proporción de individuos

seleccionados como reproductores. Es calculada seleccionados como reproductores. Es calculada como el número de Desviaciones Standard que como el número de Desviaciones Standard que los individuos selectos están en relación al los individuos selectos están en relación al promedio de la población ( o sea cuan lejos promedio de la población ( o sea cuan lejos están sobre el promedio de la población).están sobre el promedio de la población).

– Si sólo seleccionamos los muy mejores, Si sólo seleccionamos los muy mejores, avanzamos más; mientras abarcamos mayor avanzamos más; mientras abarcamos mayor proporción de la población como padres proporción de la población como padres entonces avanzamos menos porque estamos entonces avanzamos menos porque estamos incluyendo no sólo los mejoresincluyendo no sólo los mejores

Relación entre proporción de la población Relación entre proporción de la población seleccionada como reproductores y el valor de la seleccionada como reproductores y el valor de la

intensidad de selecciónintensidad de selección


Precisión de la selección: Precisión de la selección:

Mientras más cercanamente nuestras Mientras más cercanamente nuestras estimaciones del mérito genéticoestimaciones del mérito genético de de un animal reflejen el un animal reflejen el realreal valor valor genético de dicho animal tendremos genético de dicho animal tendremos mayor precisión en la selección. mayor precisión en la selección.


¿Cómo determinamos el mérito genético ¿Cómo determinamos el mérito genético de un animal?: de un animal?:

Calculando el Calculando el VALOR DE CRIA (VC) o Breeding VALOR DE CRIA (VC) o Breeding value (BV),value (BV), que es un valor en unidades de la que es un valor en unidades de la característica de interés (por ejemplo Kg de característica de interés (por ejemplo Kg de sólidos totales) que tiene un animal en sólidos totales) que tiene un animal en relación al promedio poblacional y que es relación al promedio poblacional y que es debido a los efectos aditivos de sus genes.debido a los efectos aditivos de sus genes.

La mitad del VC es la habilidad transmisora La mitad del VC es la habilidad transmisora de ese animal (ya que sólo transmite la de ese animal (ya que sólo transmite la mitad de sus genes en cada gameto)mitad de sus genes en cada gameto)


Estimación del Valor de Cría (VC):Estimación del Valor de Cría (VC):A) Basados en la producción propia del individuo :A) Basados en la producción propia del individuo :

eVCi = nheVCi = nh22/1+(n-1)r X (Pi - u )/1+(n-1)r X (Pi - u )n= número de records del animal ih2 = heredabilidad Pi = Promedio de la producción del animal ir = repetibilidad u = Promedio de la población

Si un animal tiene un sólo record :Si un animal tiene un sólo record : eVCi = heVCi = h22 (Pi -u) (Pi -u) (Pi - u ) es conocida como la SELECCIÓN DIFERENCIAL (Pi - u ) es conocida como la SELECCIÓN DIFERENCIAL

(S)(S)


B) Basados en la información de parientes:B) Basados en la información de parientes: eVCj = aij X nheVCj = aij X nh22/1+(n+1)r X (Pi - u)/1+(n+1)r X (Pi - u)

aij = relación entre el animal i y su pariente jaij = relación entre el animal i y su pariente j

Por ejemplo: relación entre padre e hija aij= 0.50;Por ejemplo: relación entre padre e hija aij= 0.50;

Relación entre medio hermanos = 0.25; Relación entre medio hermanos = 0.25;

Relación entre hermanos enteros = 0.50Relación entre hermanos enteros = 0.50

C) Basados en Pruebas de progenie:C) Basados en Pruebas de progenie: eVC del padre = 2pheVC del padre = 2ph22/4+(p-1)h/4+(p-1)h22 X ( X (Pr de hijasPr de hijas

-u)-u)p = número de hijas (medias hermanas). Esto asume p = número de hijas (medias hermanas). Esto asume

sólo un record por hija. sólo un record por hija.

Si el toro tuviera sólo una hija:Si el toro tuviera sólo una hija:

eVC del toro = (1/2) heVC del toro = (1/2) h22 (Pr hija - u) = 1/2 eVC de la (Pr hija - u) = 1/2 eVC de la hijahija


Como estimamos la precisión de Como estimamos la precisión de nuestra estimación del valor genético:nuestra estimación del valor genético:

A) Precisión del VC estimado en base a los records A) Precisión del VC estimado en base a los records propios del animal: La correlación teórica entre propios del animal: La correlación teórica entre el valor estimado del VC y el valor actual del VC el valor estimado del VC y el valor actual del VC se denota como rTI y se calcula:se denota como rTI y se calcula:rTI = nhrTI = nh22/1+(n-1)r./1+(n-1)r.

para una hpara una h22 = 0.25 y un r = .5 : = 0.25 y un r = .5 :

Número de records rTINúmero de records rTI

11 0.50 0.50

22 0.58 0.58

44 0.63 0.63

8 0.668 0.66

Infinito 0.71Infinito 0.71


Precisión de los VC basados enPrecisión de los VC basados en– Datos de parientes:Datos de parientes:

rTI = aij nhrTI = aij nh22 /1+ (n-1)r /1+ (n-1)r– Pruebas de progenie: rTI = phPruebas de progenie: rTI = ph22/4 + (p-1) /4 + (p-1)

hh22

Información Información dede

PropiaPropia PadresPadres Medio Medio hermanoshermanos

ProgenieProgenie PRECISION PRECISION de de SelecciónSelección

Sólo padresSólo padres 0%0% 100%100% 0%0% 0%0% 50%50%

Propia + Propia + padrespadres

60%60% 40%40% 0%0% 0%0% 76%76%

Padres +Padres +

Propia + 10 Propia + 10 medio medio hermanashermanas

45%45% 26%26% 28%28% 0%0% 77%77%

Padres +Padres +

Propia + 10 Propia + 10 medio medio hermanas + hermanas + 5crías o her. 5crías o her. enterasenteras

28%28% 16%16% 16%16% 40%40% 83%83%

Padres +Padres +

Propia + 10 Propia + 10 medio medio hermanas + hermanas + 15crías o 15crías o her. enterasher. enteras

10%10% 5%5% 5%5% 80%80% 92%92%


La variabilidad del carácter en la La variabilidad del carácter en la poblaciónpoblación

La variabilidad del carácter de interés en la La variabilidad del carácter de interés en la población es = la Desviación Estándar de dicha población es = la Desviación Estándar de dicha característica en la población.característica en la población.

La Desviación Estándar es calculada:La Desviación Estándar es calculada: DE= DE= √ √ ∑∑ (X(Xi i – X promedio– X promedio))22

n-1n-1


MEDIDA DE LA RESPUESTA A LA MEDIDA DE LA RESPUESTA A LA SELECCIÓNSELECCIÓN::– Selección Diferencial X heredabilidadSelección Diferencial X heredabilidad– RESPUESTA PREDICHA POR GENERACION:RESPUESTA PREDICHA POR GENERACION:

Selección Diferencial Predicha X heredabilidadSelección Diferencial Predicha X heredabilidad– Selección diferencial predicha: i x DE (fenotípica)Selección diferencial predicha: i x DE (fenotípica)

Respuesta a la selección =Respuesta a la selección = (Pi - u ) (Pi - u ) hh22

Respuesta predicha por generaciónRespuesta predicha por generación

= = {{Xi Xi [√ [√ ∑∑ (X(Xi i – X promedio)– X promedio)22] ] } h} h22

n-1n-1


La obtención de los índices de La obtención de los índices de selección a partir de los VC:selección a partir de los VC:– No hay un índice universal, cada centro de producción de No hay un índice universal, cada centro de producción de

material genético o cada país o región desarrolla sus material genético o cada país o región desarrolla sus propios índices de acuerdo a sus propios objetivos de propios índices de acuerdo a sus propios objetivos de crianza y a su realidad ambiental y económica.crianza y a su realidad ambiental y económica.

– Los índices de selección combinan los Los índices de selección combinan los Valores de Cría o VCValores de Cría o VC (que son la real medida de la capacidad genética del (que son la real medida de la capacidad genética del individuo para una determinada característica, con unos individuo para una determinada característica, con unos coeficientes económicos llamados coeficientes económicos llamados VER (Valores VER (Valores Económicos Relativos)Económicos Relativos) que son obtenidos en base al valor que son obtenidos en base al valor económico de cada carácter y que son actualizados económico de cada carácter y que son actualizados anualmente. En algunos casos se usa un anualmente. En algunos casos se usa un “peso”“peso” o o porcentaje de importancia para cada carácter, ya sea porcentaje de importancia para cada carácter, ya sea reemplazando a los VER o en combinación con los VERreemplazando a los VER o en combinación con los VER


Ejemplo de índice de selección: El Ejemplo de índice de selección: El “Breeding Worth” BW de Nueva “Breeding Worth” BW de Nueva Zelanda:Zelanda:El BW es la medida de la habilidad de un El BW es la medida de la habilidad de un

toro o de una vaca de producir crías que toro o de una vaca de producir crías que conviertan eficientemente alimentos en conviertan eficientemente alimentos en UTILIDAD económica en relación a la base UTILIDAD económica en relación a la base CERO (base de comparación en NZ es la CERO (base de comparación en NZ es la producción de una vaca nacida en 1985)producción de una vaca nacida en 1985)

BW ($)= VER.VC Grasa + VER.VC Prot. – VER.VC Vol – VER.VC Peso BW ($)= VER.VC Grasa + VER.VC Prot. – VER.VC Vol – VER.VC Peso Vivo + VER.VC Fertilidad – VER.VC células somáticasVivo + VER.VC Fertilidad – VER.VC células somáticas

Selección Selección continuación..continuación..

Información sobre el Valor genético de un toroEn Nueva Zelanda en baseA sus valores de cría (VC o BV)Y su índice de selección (BW)

Efecto sobre la tendencia de Efecto sobre la tendencia de producción en NZproducción en NZ

Selección Selección continuaciócontinuació

n..n..

Información sobre el Valor genético de un toroEn Australia en baseA sus valores de cría (VC o BV)Y su índice de selección (ASI)

Selección Selección continuacicontinuaci

ón..ón..

Información sobre el Valor genético de un toroEn Reino Unido en baseA sus valores de cría (VC o BV)Y su índice de selección (PIN)

Los objetivos de crianza y por lo tanto la selección tienen que Los objetivos de crianza y por lo tanto la selección tienen que estar de acuerdo a los sistemas de producción estar de acuerdo a los sistemas de producción

económicamente factibles de ser usados en una región económicamente factibles de ser usados en una región determinadadeterminada

Distribución de corrales y pasaje central en un fundo lechero neocelandés

Fundo lechero típico neocelandés

Corral y sala de ordeño en hato típico de Nueva Zelanda, 140 vacas manejadas y ordeñadas por la pareja de granjeros (marido y mujer)

Granja lechera típica en Inglaterra, sistema pastoril

Nuestros objetivos de crianza tienen que Nuestros objetivos de crianza tienen que estar de acuerdo a nuestra realidad estar de acuerdo a nuestra realidad

económica y ambientaleconómica y ambiental

Ganado Brown Swiss al pastoreo en Puquio, Ayacucho

Marcadores moleculares como Marcadores moleculares como ayuda a la selecciónayuda a la selección

Se puede en base a análisis de ADN Se puede en base a análisis de ADN identificar si un embrión, feto o identificar si un embrión, feto o individuo tiene el gen de interésindividuo tiene el gen de interés

Es un área en franco desarrolloEs un área en franco desarrollo Es necesario aún encontrar los genes Es necesario aún encontrar los genes

responsables de las características responsables de las características de interés para poder desarrollar los de interés para poder desarrollar los marcadores.marcadores.

Componentes para el diseño y Componentes para el diseño y aplicación de un programa de aplicación de un programa de

mejoramiento genéticomejoramiento genético Claros objetivos de crianza:Claros objetivos de crianza: establece la establece la

direccióndirección que queremos darle, tiene que tomar en que queremos darle, tiene que tomar en cuenta todos los aspectos económicos y cuenta todos los aspectos económicos y ambientales para definir nuestros caracteres de ambientales para definir nuestros caracteres de interés y nuestro índice de selección.interés y nuestro índice de selección.

Evaluación genética precisa:Evaluación genética precisa: Debemos Debemos conocer conocer la capacidad genética de cada animal la capacidad genética de cada animal para poder identificar los que poseen los genes para poder identificar los que poseen los genes mejoradores. Para ello es fundamental contar con mejoradores. Para ello es fundamental contar con DATOS de GENEALÑOGIA, DE PRODUCCION DE DATOS de GENEALÑOGIA, DE PRODUCCION DE CALIDAD DE PRODUCTO y de REPRODUCCION.CALIDAD DE PRODUCTO y de REPRODUCCION.

Aplicación del sistema:Aplicación del sistema: DiseminarDiseminar los los genes mejoradores aplicando la genes mejoradores aplicando la selecciónselección y la y la reproducciónreproducción

CRUZAMIENTOCRUZAMIENTO CRUZAMIENTO: es el término usado para describir el CRUZAMIENTO: es el término usado para describir el

apareamiento entre individuos de diferentes razas.apareamiento entre individuos de diferentes razas. Se puede usar también el término cruzamiento para Se puede usar también el término cruzamiento para

describir apareamientos dentro de la misma raza describir apareamientos dentro de la misma raza entre individuos no relacionados o de líneas entre individuos no relacionados o de líneas diferentes.diferentes.

Se usa también este término para describir Se usa también este término para describir apareamientos entre individuos de especie apareamientos entre individuos de especie diferente, pero en este caso se debe hablar más diferente, pero en este caso se debe hablar más bien de hibridación.bien de hibridación.

Los efectos genéticos y fenotípicos del cruzamiento Los efectos genéticos y fenotípicos del cruzamiento (entre razas o dentro de razas) y de la hibridación (entre razas o dentro de razas) y de la hibridación son similares.son similares.

Beneficios del cruzamientoBeneficios del cruzamiento

a) a) El El efecto promedio de las razasefecto promedio de las razas que se cruzan: que se cruzan: El fenotipo resultante es un INTERMEDIO entre las razas El fenotipo resultante es un INTERMEDIO entre las razas parentales. Importante cuando los caracteres de interés parentales. Importante cuando los caracteres de interés están correlacionados negativamente (por ejemplo rusticidad están correlacionados negativamente (por ejemplo rusticidad y nivel de producción)y nivel de producción)

b) b) Heterosis o vigor híbridoHeterosis o vigor híbrido:: Las crías producen o MAS Las crías producen o MAS o MEJOR que el promedio de sus padres. Esta expresión o MEJOR que el promedio de sus padres. Esta expresión puede incluso aumentarse cuando los efectos se acumulan a puede incluso aumentarse cuando los efectos se acumulan a través de ambos: efectos directos y expresiones maternales.través de ambos: efectos directos y expresiones maternales.

c) c) Complementación de efectosComplementación de efectos de la línea de la línea materna y paterna: materna y paterna: siendo los progenitores de diferente siendo los progenitores de diferente raza, cada uno contribuye en una forma distinta y raza, cada uno contribuye en una forma distinta y complementaria.complementaria.

Explicación genética del Explicación genética del cruzamiento y el vigor híbridocruzamiento y el vigor híbrido

Los efectos del cruzamiento entre razas, entre Los efectos del cruzamiento entre razas, entre líneas dentro de razas y entre especies son líneas dentro de razas y entre especies son similares. INCREMENTAN la HETEROSIGOSIS para similares. INCREMENTAN la HETEROSIGOSIS para TODOS los pares de genes. TODOS los pares de genes.

La Heterosis o Vigor Híbrido es el incremento en La Heterosis o Vigor Híbrido es el incremento en FORTALEZA en los descendientes cuando son FORTALEZA en los descendientes cuando son crías de padres no relacionados. crías de padres no relacionados.

La expresión de la heterosis varía para cada La expresión de la heterosis varía para cada carácter.carácter.

La heterosis sólo puede ser calculada comparando La heterosis sólo puede ser calculada comparando

para cada carácter los F1 con cada línea pura. para cada carácter los F1 con cada línea pura.

Como podemos determinar el grado de Como podemos determinar el grado de heterosis para un carácterheterosis para un carácter

% Heterosis = Prom. F1 - ( Prom. raza paterna/2 + Prom. Raza materna/2 )

( Prom. raza paterna/2 + Prom. Raza materna/2 )

La heterosis es causada por la heterosigosis con genes sin efectos aditivos

La acción NO aditiva de los genes incluye efectos de:– DOMINANCIA: El carácter es afectado por un par de alelos,

uno dominante y uno recesivo. Los recesivos con efectos indeseables.

– SOBREDOMINANCIA: Más de un par de genes alélicos afecta la característica pero cada par en forma dominante/recesiva. El efecto de cada par puede ser no igual.

– EPISTASIS: El carácter es afectado por interacción de genes que no son alelos.

Qué determina el grado de heterosisQué determina el grado de heterosis

El grado de heterosis está determinado por el grado El grado de heterosis está determinado por el grado de diferencia genética entre los progenitores. de diferencia genética entre los progenitores.

Caracteres de alta heredabilidad (por lo tanto Caracteres de alta heredabilidad (por lo tanto afectados por efectos aditivos de los genes) afectados por efectos aditivos de los genes) presentan un bajo nivel de heterosis y viceversa:presentan un bajo nivel de heterosis y viceversa:– Caracteres de fertilidad (de baja heredabilidad) Caracteres de fertilidad (de baja heredabilidad)

muestran alta heterosis.muestran alta heterosis.– Desarrollo post destete (moderada Desarrollo post destete (moderada

heredabilidad) muestra moderada heterosisheredabilidad) muestra moderada heterosis– Peso vivo adulto ( alta heredabilidad) baja Peso vivo adulto ( alta heredabilidad) baja

heterosis.heterosis.

Sistemas de cruzamientoSistemas de cruzamiento

• Cruzamiento específicoCruzamiento específicoCruzamiento rotacionalCruzamiento rotacionalFormación de COMPUESTOS Formación de COMPUESTOS

GENETICOS O RAZAS SINTETICASGENETICOS O RAZAS SINTETICAS

Vaca de alta producción y Vaca de alta producción y productividad de raza productividad de raza

especializadaespecializada

Vaca criolla de pobre Vaca criolla de pobre producción y productividad producción y productividad

PERO ALTA RUSTICIDADPERO ALTA RUSTICIDAD

Cruzamiento específicoCruzamiento específico F1, 3 razas, 4 razasF1, 3 razas, 4 razas , etc. usado para explotar los , etc. usado para explotar los

efectos de la heterosis:efectos de la heterosis: – F1F1 : Expresa heretosis DIRECTA al 100%. : Expresa heretosis DIRECTA al 100%. – 3 razas3 razas: (hembra F1 x macho de una 3ra raza) expresa tanto : (hembra F1 x macho de una 3ra raza) expresa tanto

la heterosis DIRECTA como la heterosis MATERNAL al 100%la heterosis DIRECTA como la heterosis MATERNAL al 100%– 4 razas4 razas: (hembra F1 x macho F1de otras razas distintas a la : (hembra F1 x macho F1de otras razas distintas a la

F1 de la hembra), toma ventaja de la heterosis de las líneas F1 de la hembra), toma ventaja de la heterosis de las líneas del padre y de la madre más los efectos de raza y benéficos del padre y de la madre más los efectos de raza y benéficos de complementariedad de razas. de complementariedad de razas.

Se requiere tener una fuente constante de cada raza Se requiere tener una fuente constante de cada raza pura que interviene en el plan de cruzamientos, pura que interviene en el plan de cruzamientos, especialmente para producir las hembras.especialmente para producir las hembras.

Retrocruza o absorción, Retrocruza o absorción, es usada para absorber una es usada para absorber una raza por otra o para introducir nuevo material raza por otra o para introducir nuevo material genético en una raza determinada.genético en una raza determinada.

Cruce rotacional o “Criss-Crossing”Cruce rotacional o “Criss-Crossing”

Es realmente una forma de retrocruza Es realmente una forma de retrocruza en la que:en la que:– La raza paterna es alternada en una secuencia La raza paterna es alternada en una secuencia

específica. específica. – Al equilibrio, la composición racial se estabiliza Al equilibrio, la composición racial se estabiliza

así como la heterosis (directa y maternal)así como la heterosis (directa y maternal)– El equilibrio con respecto a la heterosis depende El equilibrio con respecto a la heterosis depende

del número de razas envueltas en el criss-cross :del número de razas envueltas en el criss-cross : Equilibrio = (2Equilibrio = (2nn - 2 ) / ( 2 - 2 ) / ( 2nn - 1) ; donde n = - 1) ; donde n =

número de razas involucradas en el cruce.número de razas involucradas en el cruce.

Cruce rotacional o “Criss-Crossing”Cruce rotacional o “Criss-Crossing”

Ventajas sobre cruces específicos: Ventajas sobre cruces específicos: – Se requieren sólo machos de razas Se requieren sólo machos de razas

puras para los apareamientos. puras para los apareamientos. Desventaja: Desventaja:

– Alta variación en la composición racial Alta variación en la composición racial del cruce a través de las generaciones. del cruce a través de las generaciones.

– Un largo número de tipos cruzados se Un largo número de tipos cruzados se forman antes de que el sistema llegue a forman antes de que el sistema llegue a su equilibrio.su equilibrio.

Ejemplo de cruzamiento Ejemplo de cruzamiento específicoespecífico

F1 : 1/2 H 1/2 BS

Holstein (H) X Brown Swiss (BS)

• 3 razas: ♀1/2 H 1/2 BS x ♂♂ Jersey (J)

1/4 H 1/4 BS1/2 J

• 4 razas : ♀♀1 /2 H 1/2 BS X ♂ 1/2 J 1/2 Rojo Danés (RD)

1/4 H 1/4 BS 1/4 J 1/4 RD

Ejemplo de retrocruza o Ejemplo de retrocruza o absorciónabsorción

Absorción:Absorción:♀ Criolla(C ) x ♂Brown Swiss (BS)

♀1/2 BS 1/2 C x♂ BS

♀3/4 BS 1/4 C x♂ BS

♀ 7/8 BS 1/8 C x ♂ BS

♀ 15/16 BS 1/16 C x ♂ BS

31/32 BS 1/32 C puro por cruce

Ejemplo de “Criss-crossing” o Ejemplo de “Criss-crossing” o cruzamiento rotacionalcruzamiento rotacional

Criss-cross con 2 razas:Criss-cross con 2 razas:

♀Holstein (H) x ♂Brown Swiss (BS)

♀ 1/2 H 1/2 BS x ♂ H 100 % heterogosicidad potencial

♀ 1/4 BS 3/4 H x ♂ BS 50 % heterogosicidad potencial

♀ 5/8 BS 3/8 H x ♂ H 62.5 % heterogosicidad potencial

5/16 H 11/16 BS 66.6 % heterogosicidad potencial La heterosis se estabiliza a este nivel: 66.66% = 2/3 de heterosis potencial: (22 - 2) /( 22 - 1) = 2/3

Formación de razas Formación de razas compuestascompuestas

Una vez que el compuesto está establecido el Una vez que el compuesto está establecido el manejo es mucho más simple que haciendo manejo es mucho más simple que haciendo cruces específicos o rotaciones.cruces específicos o rotaciones.

Los compuestos se comportan como una raza Los compuestos se comportan como una raza pura una vez que los ciclos de cruzamiento se pura una vez que los ciclos de cruzamiento se han completado.han completado.

Expresan un menor nivel de heterosis que los Expresan un menor nivel de heterosis que los cruces específicos o rotacionales usando el cruces específicos o rotacionales usando el mismo número de razas.mismo número de razas.

Hay una composición óptima del compuesto Hay una composición óptima del compuesto para cada dado número de razas que para cada dado número de razas que intervienen. intervienen.

Formación de razas compuestas Formación de razas compuestas …………

El número de razas que deben formar un compuesto El número de razas que deben formar un compuesto se determina balanceando el valor de heterosis se determina balanceando el valor de heterosis adicional obtenida y el valor de incluir una raza más. adicional obtenida y el valor de incluir una raza más.

El compuesto óptimo puede ser calculado usando El compuesto óptimo puede ser calculado usando información de efectos de raza y heterosis.información de efectos de raza y heterosis.

Una ventaja de los compuestos es que se incrementa Una ventaja de los compuestos es que se incrementa la varianza genética lo que nos da mayor respuesta a la varianza genética lo que nos da mayor respuesta a la selección.la selección.

Desventaja: Pueden tener mayor susceptibilidad a Desventaja: Pueden tener mayor susceptibilidad a ruptura de combinaciones favorables de genes en ruptura de combinaciones favorables de genes en comparación a cruzamientos (pérdidas epistáticas).comparación a cruzamientos (pérdidas epistáticas).

Grado de heterosis de acuerdo Grado de heterosis de acuerdo al tipo de apareamientoal tipo de apareamiento

Tipo de apareamientoTipo de apareamiento Heterosis retenidaHeterosis retenida

Razas purasRazas puras 0.0%0.0%

F1F1 100.00%100.00%

Rotación de 2 razasRotación de 2 razas 67.00%67.00%

Rotación de 3 razasRotación de 3 razas 86.00%86.00%

COMPUESTOS:COMPUESTOS:

De 2 razas (1/2.1/2)De 2 razas (1/2.1/2) 50.00%50.00%

(5/8.3/8)(5/8.3/8) 47.00%47.00%

De 3 razas (1/2.1/4.1/4)De 3 razas (1/2.1/4.1/4) 63.00%63.00%

De 4 razas De 4 razas (1/4.1/4.1/4.1/4)(1/4.1/4.1/4.1/4)

75.00%75.00%

Cruce entre dos Cruce entre dos compuestoscompuestos

80.00 a 90.00%80.00 a 90.00%

Ejemplo de desarrollo y fijación de un Compuesto

F1 : 1/2 G 1/2 BS

♀Gyr(G) X ♂ Brown Swiss(BS)

♀Holstein(G) X ♂ (Sahiwal)

F1 : 1/2 H 1/2 S

4 razas: ♀♀ 1 /2 G 1/2 BS X ♂1/2 H 1/2 S

1/4 G 1/4 BS 1/4 H 1/4 S x 1/4G1/4BS1/4H 1/4S = COMPUESTOSe continúa autocruzamiento por 4 generaciones para fijar las característicasEsta raza compuesta TROPICANA tendrá una heterosis del orden de 75%

- Es introducido al genoma:• ADN de otra especie o un gen alterado de la misma especie (transgenesis)• Una o más copias deUn gen de la misma especie- Es bloqueado o removido un gen del genoma

MODIFICACIÓN GENÉTICA

Animales transgénicos que contienen nuevo ADN en sus células germinales pueden pasar sus características

genéticas alteradas a su descendencia

Aplicaciones actuales y potenciales de modificación genética y transgenesis en

animales de granja•Mejoramiento de la eficiencia de producción

• Incremento de tasas de crecimiento y/o eficiencia alimenticia• producción de leche, carne o fibra mejorada• Incremento de resistencia a enfermedades•Inmunidad a ciertas enfermedades

• “BIOREACTORES” - producción de proteinas valiosas humanas o de otras especies , en animales para su uso en medicina humana o veterinaria•Producción de órganos para transplante

Rosie produce -lactalbumina humana en su leche

AgResearch produjo el primer set a nivel mundial de vacas AgResearch produjo el primer set a nivel mundial de vacas clonadas y geneticamente modificadas para la producción de clonadas y geneticamente modificadas para la producción de leche DISEÑADA con mayor nivel de caseina, mediante el leche DISEÑADA con mayor nivel de caseina, mediante el aumento de copias del gen para producción de caseina en la aumento de copias del gen para producción de caseina en la leche leche

Incremento de la calidad nutricional y rendimeinto industrial de la leche: vacas genéticamente modificadas para mayor producción de caseína

Leche entera Leche descremada

control TG control TG

Leche de las vacas con alto nivel de Leche de las vacas con alto nivel de caseina VS. el controlcaseina VS. el control

Producción de leche terapéuticaProducción de leche terapéutica AgResearch, AgResearch, NZ produjo los primeros clones NZ produjo los primeros clones

transgénicos para la producción de la proteína transgénicos para la producción de la proteína humana recombinante humana recombinante mielina proteína mielina proteína básicabásica(( = rhMBP = rhMBP) para el tratamiento de ) para el tratamiento de múltiple esclerosis en humanosmúltiple esclerosis en humanos

Natu

re G

en

eti

cs (

20

04

), N

atu

re B

iote

ch

nolo

gy (

20

07

)Aplicación de “gene Targeting” secuencial para eliminación de genes:Producción de los primeros vacunos genéticamente modificados que no producen PRIONES y por lo tanto son inmunes a la enf. de la vaca Loca.

PRNP-/- terneros que no producen priones

J.A. Richt et al. 2007

USDA Ames IOWA

Las tecnologías reproductivas Las tecnologías reproductivas y su rol en el mejoramiento y su rol en el mejoramiento

animalanimal

Nivel Genético de la Cría = Efecto Nivel Genético de la Cría = Efecto promedio de los padrespromedio de los padres

Valor genético de la cría =Valor genético de la cría = Valor genético del padre + Valor genético de Valor genético del padre + Valor genético de la madrela madre

2 2

+

La velocidad de cambio La velocidad de cambio (mejoramiento) genético (mejoramiento) genético

depende dedepende de Si se usa sólo el padre como recurso Si se usa sólo el padre como recurso

de mejoramiento genéticode mejoramiento genético Si se usa sólo la madre como recurso Si se usa sólo la madre como recurso

de mejoramiento genéticode mejoramiento genético Si se usan ambos padres como Si se usan ambos padres como

recurso de mejoramiento genéticorecurso de mejoramiento genético

Mejoramiento genético a Mejoramiento genético a través del padretravés del padre

Es la práctica mas usada debido a la gran Es la práctica mas usada debido a la gran eficiencia y alta relación beneficio/costo de la eficiencia y alta relación beneficio/costo de la inseminación artificial.inseminación artificial.

Se usan sistemas de evaluación genética y Se usan sistemas de evaluación genética y selección de padres a través de pruebas de selección de padres a través de pruebas de progenieprogenie

Se alcanza en la industria lechera internacional Se alcanza en la industria lechera internacional un incremento de la eficiencia genética promedio un incremento de la eficiencia genética promedio anual de 1.5 a 2%anual de 1.5 a 2%

Un semental vacuno deja en promedio mas de 10 Un semental vacuno deja en promedio mas de 10 mil crías al año (alta diseminación de genes mil crías al año (alta diseminación de genes deseables debido a la alta tasa reproductiva de deseables debido a la alta tasa reproductiva de los machos vía IA)los machos vía IA)

Pero Para alcanzar la Pero Para alcanzar la Maximización del progreso Maximización del progreso genético por generacióngenético por generación

La Selección así como la distribución de genes deberá La Selección así como la distribución de genes deberá ser tan intensa en el lado materno como en el paterno.ser tan intensa en el lado materno como en el paterno.

Usando solo la IA avanzamos al 50% de lo que Usando solo la IA avanzamos al 50% de lo que podemos avanzar.podemos avanzar.

Intensificar la selección y Intensificar la selección y distribución de genes distribución de genes

deseables de las madresdeseables de las madres Normalmente 75 a 80% de las hembras de la población Normalmente 75 a 80% de las hembras de la población

son potenciales madres de la futura generación son potenciales madres de la futura generación mientras que solo del 1 a 4% de la población de mientras que solo del 1 a 4% de la población de machos son potenciales padres de la futura generaciónmachos son potenciales padres de la futura generación

En el bovino, una vaca solo produce en promedio 0.75 En el bovino, una vaca solo produce en promedio 0.75 crías por año (0.38 crías hembra/año)crías por año (0.38 crías hembra/año)

La única forma de lograr una alta intensidad de La única forma de lograr una alta intensidad de selección en las madres es produciendo varias selección en las madres es produciendo varias crías/madre/añocrías/madre/año

Para seleccionar solo el 5% superior del hato como Para seleccionar solo el 5% superior del hato como madres de la siguiente generación cada madre deberá madres de la siguiente generación cada madre deberá producir 6 crías hembra por año (16 veces mas que lo producir 6 crías hembra por año (16 veces mas que lo normal) para un sistema de reemplazo del 25% anualnormal) para un sistema de reemplazo del 25% anual

Es posible incrementar la tasa Es posible incrementar la tasa reproductiva de las hembras de reproductiva de las hembras de

manera que produzcan en manera que produzcan en forma económica el numero de forma económica el numero de

crías necesarias para crías necesarias para incrementar la intensidad de incrementar la intensidad de

selección de madres?selección de madres?

Ganancia genética esperada con el uso de Ganancia genética esperada con el uso de diversas estrategias reproductivas dentro de diversas estrategias reproductivas dentro de

programas de selección y mejoramiento programas de selección y mejoramiento genético animalgenético animal

1.1. Monta natural al 4% de machos sobre población Monta natural al 4% de machos sobre población de hembras: 0.77 a 0.8 % anual sobre el promedio de hembras: 0.77 a 0.8 % anual sobre el promedio de la población.de la población.

2.2. Inseminación artificial: basada en la maximización Inseminación artificial: basada en la maximización del uso de machos de alto valor genético : del uso de machos de alto valor genético : ganancia genética 1.5% sobre el promedio de la ganancia genética 1.5% sobre el promedio de la población por año, en base a selección del 1 al 2% población por año, en base a selección del 1 al 2% superior.superior.

3.3. Transferencia embrionaria (TE): mas de una cría Transferencia embrionaria (TE): mas de una cría por madre selecta:(Ganancia genética 3.5%/año al por madre selecta:(Ganancia genética 3.5%/año al seleccionar el 5 % superior del hato como madres seleccionar el 5 % superior del hato como madres de la siguiente generación), llegando a más de 6 de la siguiente generación), llegando a más de 6 % con reducción de intervalo generacional. La % con reducción de intervalo generacional. La ganacia genética puede llegar a más del 300% si ganacia genética puede llegar a más del 300% si se hace suplantación genética vía TE.se hace suplantación genética vía TE.

4.4. Clonación de individuos selectos: 120 a 125% de Clonación de individuos selectos: 120 a 125% de ganancia genética en la primera serie.ganancia genética en la primera serie.

Efecto de la clonación en la Efecto de la clonación en la tasa de mejora genéticatasa de mejora genética

Otras ganancias genéticas Otras ganancias genéticas usando nuevas tecnologías usando nuevas tecnologías

reproductivasreproductivas Reducción de intervalo generacional (uso de Reducción de intervalo generacional (uso de

terneras como madres)terneras como madres) Explotación eficiente de la heterosis:Explotación eficiente de la heterosis:

– Producción continuada de individuos F1 (100% Producción continuada de individuos F1 (100% de heterosis) en poblaciones lecheras o de heterosis) en poblaciones lecheras o carniceras.carniceras.

Transformación genética total en una sola Transformación genética total en una sola generación ; Introducción y multiplicación generación ; Introducción y multiplicación de nuevas razas o genotipos vía TE con de nuevas razas o genotipos vía TE con menor riesgo sanitario y a menor costo que menor riesgo sanitario y a menor costo que introduciendo reproductores vivosintroduciendo reproductores vivos

Crías de terneras pre-púberes de 2 meses de edad a Crías de terneras pre-púberes de 2 meses de edad a la fecundación de sus ovocitos y 11 meses de edad al la fecundación de sus ovocitos y 11 meses de edad al nacimiento de las crías. Terneros macho para prueba nacimiento de las crías. Terneros macho para prueba

de progenie, producidos para el Livestock de progenie, producidos para el Livestock Improvement Coorporation de NZ. W. Vivanco, Improvement Coorporation de NZ. W. Vivanco,

AgResearch, Ruakura, New Zealand 1995AgResearch, Ruakura, New Zealand 1995

Explotación eficiente de la Explotación eficiente de la heterosisheterosis

Producción de embriones Producción de embriones cruzados para:cruzados para:

Producción permanente Producción permanente de animales híbridos de animales híbridos F1:F1:– Sahiwal x FriesianSahiwal x Friesian– Gyr x Brown Swiss, etc.Gyr x Brown Swiss, etc.

Producción de animales Producción de animales “Compuestos “Compuestos Geneticos” tanto para Geneticos” tanto para reproduccion como para reproduccion como para beneficiobeneficio

Transformación genética total Transformación genética total en una sola generaciónen una sola generación

Formación de hatos Formación de hatos especializados en especializados en producción lechera o producción lechera o carnicera vía TE carnicera vía TE usando como usando como receptoras ganado receptoras ganado criollo no criollo no especializado pero especializado pero adaptado a la región.adaptado a la región.

Foto INIA, PERU, ternero Brown Foto INIA, PERU, ternero Brown Swiss Puro nacido de vaca Swiss Puro nacido de vaca criolla.2006. DIEZ AÑOS DE criolla.2006. DIEZ AÑOS DE AHORRO DE CRUZA ABSORVENTEAHORRO DE CRUZA ABSORVENTE

II. Hacer viable la creación de II. Hacer viable la creación de nuevos y mas eficientes nuevos y mas eficientes sistemas de producción sistemas de producción

animal.animal.

Nuevos sistemas de producción Nuevos sistemas de producción basados en tecnologías reproductivas basados en tecnologías reproductivas

de avanzadade avanzada Producción de reemplazos lecheros utilizando Producción de reemplazos lecheros utilizando

vientres de carne o no especializadosvientres de carne o no especializados

Producción de terneras/os de carne utilizando Producción de terneras/os de carne utilizando vientres lecherosvientres lecheros

Producción de mellizos en vacunosProducción de mellizos en vacunos– Del mismo sexo, para reproducciónDel mismo sexo, para reproducción– De sexo al azar en sistemas de carneDe sexo al azar en sistemas de carne

Producción de ganado de carne para beneficio, Producción de ganado de carne para beneficio, utilizando vientres lecherosutilizando vientres lecheros

Producción de vientres de carne en Producción de vientres de carne en vacas lecheras; producción de vientres vacas lecheras; producción de vientres

lecheros en vacas de carne o no lecheros en vacas de carne o no especializadasespecializadas

Aberdeen Angus Puro nacido de vacas lecheras Overo rojo “Clavel”, Puerto Varas, Chile. 2005

Brown Swiss lechero Puro nacido de vacas criollas, Junin, Perú. 2006

Producción exclusiva de ternerasProducción exclusiva de terneras (hembra) (hembra) de carne o de leche para planes de de carne o de leche para planes de

incremento de la población ganadera o incremento de la población ganadera o exportación usando como vientres vacas en exportación usando como vientres vacas en

establos o en sistemas de carneestablos o en sistemas de carne

Ternera Ayshire pura nacida en Las Malvinas de recipiente Aberdeen Angus vía TE de embriones in vitro congelados en Nueva Zelanda. W. Vivanco, Falkland Islands. 2002

Producción de mellizos en Producción de mellizos en vacunosvacunos

Vacas receptoras con sets de mellizos idénticos. W. Vivanco, AgResearch, Ruakura, NZ, 2000.

Parámetros productivos, mellizos producidos con Parámetros productivos, mellizos producidos con embriones in vitro. embriones in vitro. Recipientes: Friesian x Hereford. Fetos compuestos.Recipientes: Friesian x Hereford. Fetos compuestos.M.G. Lambert and W. Vivanco; Ballantrae, M.G. Lambert and W. Vivanco; Ballantrae, AgResearch, NZ. 1997.AgResearch, NZ. 1997.

Tipo Tipo de de ternerterneroo

GestacióGestaciónn

díasdías

Peso Peso nacimientnacimiento (Kg.)o (Kg.)

GanancGanancia diaria ia diaria por por ternero, ternero, los los primeroprimeros130 s130 díasdías

(Kg.)(Kg.)

GananciGanancia total a total por por “camada“camada” en 130 ” en 130 díasdías

(Kg.)(Kg.)

IncrementIncremento en o en produccióproducción por n por vacavaca

SimplesSimples 288288 44.244.2 1.111.11 144.3144.3 Base 100Base 100

MellizosMellizos 277277 30.930.9 0.770.77 200.2200.2 138.74138.74

Producción de ganado de carne Producción de ganado de carne de beneficio usando vientres de beneficio usando vientres

lecheroslecheros

Nuevos sistemas de producción Nuevos sistemas de producción basados en tecnologías reproductivas basados en tecnologías reproductivas

de avanzadade avanzada Producción de Producción de

terneros (macho) de terneros (macho) de razas de carne usando razas de carne usando vientres lecheros:vientres lecheros:– Usando vientres Usando vientres

lecheros dentro de la lecheros dentro de la industria lecheraindustria lechera

– Usando vientres Usando vientres lecheros dentro del lecheros dentro del sistema de producción sistema de producción de ganado de carnede ganado de carne

Eficiencia de producción de terneros Eficiencia de producción de terneros de carne vía transferencia embrionaria de carne vía transferencia embrionaria

en vacas de carne y vacas lecherasen vacas de carne y vacas lecherasSistema

1 2 3 4 5

Raza de la madre natural o nodriza HxF HxF HxF J J

Tipo de reproducción MN TE TE TE TE

Genotipo del ternero HxFxS HxFxS HxFxS HxFxS HxFxS

Estimados de eficiencia

- Kg. de ternero destetado/Kg. de peso vivo de la vaca al destete

0.44 0.44 0.47 0.61 0.64

- MJ EM/Kg. de ternero destetado 164 167 159 143 137

- Kg. MS/Kg. de ternero destetado 14.3 14.6 13.9 12.5 11.9

- Kg. MS consumidos/(vaca + ternero)/ año

3301 3371 3405 2891 2925

Tecnologías para el incremento Tecnologías para el incremento de la tasa reproductiva de las de la tasa reproductiva de las

hembrashembras

Producción de embriones “in vivo” mediante Producción de embriones “in vivo” mediante Superovulacion y colección embrionaria y Superovulacion y colección embrionaria y subsiguiente transferencia embrionaria (MOET)subsiguiente transferencia embrionaria (MOET)

Producción de embriones ‘in vitro” mediante Producción de embriones ‘in vitro” mediante colección, maduración y fertilizacion de ovocitos colección, maduración y fertilizacion de ovocitos in vitro y subsiguiente cultivo embrionario in vitro in vitro y subsiguiente cultivo embrionario in vitro y transferencia embrionaria (OPU-IVP y TE )y transferencia embrionaria (OPU-IVP y TE )

Características del sistema Características del sistema MOET (in vivo) de transferencia MOET (in vivo) de transferencia

embrionariaembrionaria Involucra:Involucra:

– Sincronización de ciclo ovárico de donantes y Sincronización de ciclo ovárico de donantes y recipientesrecipientes

– Tratamientos súper ovulatoriosTratamientos súper ovulatorios– Detección de celos Detección de celos – Inseminaciones repetidasInseminaciones repetidas– Cateterizacion y lavado uterino para Cateterizacion y lavado uterino para

recolección embrionariarecolección embrionaria– Manipulación embrionaria y/o conservaciónManipulación embrionaria y/o conservación– Transferencia embrionariaTransferencia embrionaria

Sistema de colección de Sistema de colección de embriones por lavado uterino embriones por lavado uterino

no quirúrgicono quirúrgico

colección embrionaria, Puno, Perú. CIETE. 2006

Características fundamentales Características fundamentales del sistema de producción de del sistema de producción de

embriones in vitroembriones in vitro No se requiere tratamiento hormonalNo se requiere tratamiento hormonal Cosecha los ovocitos de las ondas foliculares Cosecha los ovocitos de las ondas foliculares

espontáneas del ciclo ovarioespontáneas del ciclo ovario Colección normalmente 2 veces por semana por Colección normalmente 2 veces por semana por

varias semanas (40 en el año)varias semanas (40 en el año) Se puede colectar a vacas en anestro, vacas Se puede colectar a vacas en anestro, vacas

problema, vacas preñadasproblema, vacas preñadas Se puede colectar a terneras pre púberesSe puede colectar a terneras pre púberes Se puede colectar ovocitos de ovarios de animales Se puede colectar ovocitos de ovarios de animales

beneficiadosbeneficiados Los ovocitos son madurados y fertilizados en el Los ovocitos son madurados y fertilizados en el

laboratoriolaboratorio Los embriones resultantes se cultivan hasta el estadio Los embriones resultantes se cultivan hasta el estadio

adecuado para su conservación o transferenciaadecuado para su conservación o transferencia

Tecnologia de coleccion de ovocitos (OPU) y produccion de embriones in vitro (IVP)

Ovarios

Ovocitos

IVMIVFIVC

Embriones

Animales vivos o beneficiados

Proceso “in vitro”

Frescos / CongeladosSexados / No sexados

OPU: Coleccion de ovocitos por aspiracion folicular

Colección de ovocitos por aspiración Colección de ovocitos por aspiración folicular vía transvaginal (TVR) y con folicular vía transvaginal (TVR) y con

guía de ecosonografiaguía de ecosonografia

Esquema de la colección de ovocitos por Esquema de la colección de ovocitos por aspiración folicular transvaginal en el aspiración folicular transvaginal en el

vacunovacuno

Colección de ovocitos por Colección de ovocitos por aspiración folicular aspiración folicular

transvaginaltransvaginal

Sistema de aspiración folicular: bomba de Sistema de aspiración folicular: bomba de vacío conectada a tubo de colección y este a vacío conectada a tubo de colección y este a

la aguja de aspiraciónla aguja de aspiración

Laboratorio central de Laboratorio central de procesamiento de ovocitos y procesamiento de ovocitos y producción de embriones in producción de embriones in

vitrovitro

Area principal de laboratorio Area principal de laboratorio de IVP con incubadores , de IVP con incubadores ,

microscopios, centrifuga, etc.microscopios, centrifuga, etc.

Embriones desarrollándose en un co-cultivo Embriones desarrollándose en un co-cultivo con células de granulosa ováricacon células de granulosa ovárica

Embriones de una donante Embriones de una donante inspeccionados al día 7mo de inspeccionados al día 7mo de

cultivocultivo

Producción masiva de embriones de ovocitos Producción masiva de embriones de ovocitos aspirados de ovarios de matadero. Promedio se aspirados de ovarios de matadero. Promedio se generan 1 embrión por ovario sin estimulación generan 1 embrión por ovario sin estimulación

hormonal, 3.5 con estimulación hormonalhormonal, 3.5 con estimulación hormonal

Producción de embriones entre los 30 y 90 días post parto

Producción de embriones dedicando las donantes a producción embrionaria todo el año

MOET OPU-IVP MOET OPU-IVP

Numero de embriones producidos / colección embrionaria o/ OPU-IVP

5 2 5 2

Numero de colecciones embrionarias en el periodo

2 16 7 80

Numero de embriones producidos en el periodo

10 32 35 160

Porcentaje de terneros nacidos 55% 40% 55% 40%

Numero de terneros producidos 5.5 13 19 64

Porcentaje de eficiencia en la producción de terneros ( MOET = 100%)

100% 236% 100% 337%

Eficiencia comparativa entre producción Eficiencia comparativa entre producción embrionaria IN VIVO e IN VITRO y subsiguiente embrionaria IN VIVO e IN VITRO y subsiguiente

transferencia embrionariatransferencia embrionaria

La transferencia La transferencia embrionariaembrionaria

Métodos: Métodos: – Quirúrgico (laparotomía costal)Quirúrgico (laparotomía costal)– No quirúrgico intrauterino por vía transcervicalNo quirúrgico intrauterino por vía transcervical

Tipos de embriones debido al método de Tipos de embriones debido al método de producción: producción: – In vivoIn vivo– In vitroIn vitro

Tipos de embriones de acuerdo al método de Tipos de embriones de acuerdo al método de conservación:conservación:– FrescosFrescos– Congelados:Congelados:

Para descongelación por etapasPara descongelación por etapas Para descongelación rápida y transferencia directaPara descongelación rápida y transferencia directa

– VitificadosVitificados

Diagrama de la transferencia embrionaria por método transcervical no quirúrgico.

Transferencia embrionaria Transferencia embrionaria intrauterina por vía intrauterina por vía

transcervical no quirúrgicatranscervical no quirúrgica

Transferencia embrionaria Transferencia embrionaria quirúrgica (laparotomía costal)quirúrgica (laparotomía costal)

Tecnologías complementarias Tecnologías complementarias a la producción de embrionesa la producción de embriones

Aumentan la presión de selección en la Aumentan la presión de selección en la población de madres debido a que se puede población de madres debido a que se puede incrementar aun mas la producción de crías incrementar aun mas la producción de crías por madre selecta:por madre selecta:– Sexado de embriones : ahorro de recipientes, Sexado de embriones : ahorro de recipientes,

reducción en numero de donantes.reducción en numero de donantes.– Clonación (multiplicación) de embriones Clonación (multiplicación) de embriones

sexados: efecto multiplicador de animales sexados: efecto multiplicador de animales selectosselectos

– Uso de espermatozoides sexados: aumento en Uso de espermatozoides sexados: aumento en numero de crías del sexo requerido; utilización numero de crías del sexo requerido; utilización eficiente de ovocitos colectados, reducción de eficiente de ovocitos colectados, reducción de numero de donantes.numero de donantes.

• Obtencion de biopsia• PCR para determinar presencia

de cromosoma “Y”• Reacción enzimatica• Fluorescencia• 95% de muestras son sexadas

exitosamente• No se afecta la viabilidad

Sexado de embriones

Multiplicación de embriones Multiplicación de embriones sexados por bisección o sexados por bisección o

clonado perfectoclonado perfecto

Producción de mellizos en Producción de mellizos en vacunos por bisección vacunos por bisección

embrionariaembrionaria

Vacas receptoras con sets de mellizos idénticos. W. Vivanco, AgResearch, Ruakura, NZ, 2000.

MultiplicacióMultiplicación de n de

embriones embriones sexados por sexados por

clonación clonación vía vía

transferencitransferencia nuclear.a nuclear.Método: Método:

Vivanco et Vivanco et al. 1999al. 1999

Sexado de Sexado de espermatozoidesespermatozoides

Diferencia en contenido de ADN entre Diferencia en contenido de ADN entre el cromosoma X e Y en los el cromosoma X e Y en los

espermatozoides de diferentes espermatozoides de diferentes especiesespecies

EspeciesEspecies % Diferencia% Diferencia

HumanoHumano 2.82.8

CerdoCerdo 3.63.6

VacunoVacuno 3.83.8

EquinoEquino 4.14.1

OvinoOvino 4.24.2

ChinchillaChinchilla 7.57.5

Separación de espermatozoides “X” e Separación de espermatozoides “X” e “Y” para la produccion de crias de sexo “Y” para la produccion de crias de sexo

predeterminadopredeterminado Método comprobado: Citometria de flujoMétodo comprobado: Citometria de flujo Precisión de sorteo: 85% (Y) y 90% (X)Precisión de sorteo: 85% (Y) y 90% (X) Eficiencia: 350 mil a 12 millones por horaEficiencia: 350 mil a 12 millones por hora Preñez: Baja si inseminada por vía Preñez: Baja si inseminada por vía

transcervial en bovinos. Aun en estudio los transcervial en bovinos. Aun en estudio los métodos de inseminación.métodos de inseminación.

Mayor eficiencia en fertilización in vitroMayor eficiencia en fertilización in vitro Disponibilidad comercial: limitada.Disponibilidad comercial: limitada.

Separación de Separación de espermatozoides X e Y por espermatozoides X e Y por

citometria de flujocitometria de flujo

Clitómetro de Flujo para Clitómetro de Flujo para sexado de espermatozoides. sexado de espermatozoides. Laboratorio Artech. Ruakura Laboratorio Artech. Ruakura

NZNZ

Efecto genético de producción Efecto genético de producción de crías de sexo pre de crías de sexo pre

determinadodeterminado 7% sobre la tasa de mejora genética 7% sobre la tasa de mejora genética

anual obtenida con la técnica anual obtenida con la técnica reproductiva en usoreproductiva en uso

Producción de crías de sexo Producción de crías de sexo predeterminado tiene mas un efecto predeterminado tiene mas un efecto comercial de gran impacto comercial de gran impacto económico: producción exclusiva de económico: producción exclusiva de animales requeridos por el mercado.animales requeridos por el mercado.

Clonación de individuosClonación de individuos

Efectos genéticos similares a la Efectos genéticos similares a la clonación embrionaria aunque algo clonación embrionaria aunque algo menores debido al alargamiento de menores debido al alargamiento de intervalo generacionalintervalo generacional

Ventaja: multiplicación de animales Ventaja: multiplicación de animales de superioridad genética comprobadade superioridad genética comprobada

Desventaja: incremento de intervalo Desventaja: incremento de intervalo generacionalgeneracional

Método de clonación de Método de clonación de individuosindividuos

Enucleación de ovocitos y construcción de Enucleación de ovocitos y construcción de embriones mediante Transferencia embriones mediante Transferencia Nuclear (TN) de células somáticas Nuclear (TN) de células somáticas reprogramadas para comportarse como reprogramadas para comportarse como células embrionarias totipotentes:células embrionarias totipotentes:– Células fetalesCélulas fetales– Células de animales jóvenesCélulas de animales jóvenes– Células de animales adultosCélulas de animales adultos– Células de animales muertosCélulas de animales muertos

Enucleación y transferencia Enucleación y transferencia nuclearnuclear

Primer vacuno clonado en el Primer vacuno clonado en el mundo: Clonación de Lady mundo: Clonación de Lady

(Vivanco, Wells(Vivanco, Wells y colaboradores, y colaboradores, Ruakura NZ)Ruakura NZ)

Lady, Elsie (LC1), Derby, Drs. Lady, Elsie (LC1), Derby, Drs. Wells y Vivanco, Ruakura NZWells y Vivanco, Ruakura NZ

Copias adicionales de Lady: Copias adicionales de Lady: LC2, LC3,LC4,LC5,LC6 (Wells, LC2, LC3,LC4,LC5,LC6 (Wells,

Ruakura NZ)Ruakura NZ)

Elizabeth, vaca con el mayor Elizabeth, vaca con el mayor numero de copias nacidas numero de copias nacidas

(mas de 40 a la fecha Wells (mas de 40 a la fecha Wells Ruakura NZ)Ruakura NZ)

¡¡GALILEO el primer clon en el mundo de un GALILEO el primer clon en el mundo de un toro probado pero también el primer ternero toro probado pero también el primer ternero

“ENCARCELADO” en el mundo!!!“ENCARCELADO” en el mundo!!!

Galileo fue producido

A partir de una muestra de sangre (glóbulo blanco) del

Toro probado, en el lab. LTR del Instituto Lázaro Spallanzani de Cremona Italia por el Dr. Cesare Galli

El Dr Galli y Galileo Fueron detenidos porLa policía italiana y Llevados presos porhaber contravenido laProhibición de clonaciónDada por el presidenteitaliano. Galileo elTernero sufrióLa misma suerte queGalileo Galilei su homónimo humanoQue sufrió arrestoPor decir que el sol era El centro de nuestro Sistema planetario.

Toro de más alta prueba de progenie en NZ

3 copias del toro probado

NZ: clonación de toro probado- Clonación del toro Holstein de mayor prueba genética de NZ

Técnicas de Técnicas de modificación genéticamodificación genética

Microinyección

• Método mas usado

• Baja eficiencia

• Integración del ADN al azar

• Solo para adición de genes

Producción de transgenicos a través del espermatozoide

•Se usa en diversas especies• Altamente variable

El vector es un retro virus•El vehículo para entregar el gen es natural•La replicación es defectiva•Exitosa en ratones, aves y bovinos

““Gene targeting” (escogiendo o Gene targeting” (escogiendo o apuntando un gen)apuntando un gen)

Las otras tecnologías resultan en Las otras tecnologías resultan en incorporación al azarincorporación al azar– Los genes a veces se integran en sitios que no les Los genes a veces se integran en sitios que no les

permite expresarse en el tejido deseado y en el permite expresarse en el tejido deseado y en el nivel requeridonivel requerido

– NO altera los genes endógenosNO altera los genes endógenos En cambio Targeting permite alteración de En cambio Targeting permite alteración de

genes específicosgenes específicos Ha sido exitoso en ratones usando Células ES Ha sido exitoso en ratones usando Células ES Aun hay dificultad de producir células ES en Aun hay dificultad de producir células ES en

otras especies. otras especies.

Promoteror driver

Gene

+ Gene construct

Somatic cells Combinando transgenesis y

clonación

Acotaciones finalesAcotaciones finales

El reto de alimentar a la población El reto de alimentar a la población nacional creciente y de asegurar la nacional creciente y de asegurar la salud y bienestar del consumidor salud y bienestar del consumidor demanda el uso de tecnologías de demanda el uso de tecnologías de avanzada que incrementen la avanzada que incrementen la eficiencia y mejoren la calidad de los eficiencia y mejoren la calidad de los productos.productos.

La ciencia y tecnología es la única La ciencia y tecnología es la única herramienta eficaz para el desarrollo herramienta eficaz para el desarrollo de la especie humana y su de la especie humana y su continuidad en el tiempo y espacio. continuidad en el tiempo y espacio.

GRACIAS

¿PREGUNTAS ?

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