Seleccin genmica en ganado lechero Un ao despus

Selección genómica en ganado lechero… Un año después 19 de marzo de 2010 K. M. Olson

Historia de las Evaluaciones Genómicas Evento Año Depósito de ADN (Lechero) 1992 Ganado con genoma secuenciado 2004 Illumina 50, 000 SNPChip a la venta 2007 Evaluaciones Genómicas preliminares Evaluaciones Genomicas oficiales (Holsteins, Jerseys) Evaluaciones Genomicas oficiales (Brown Swiss) Abril 2008 Enero 2009 Agosto 2009

Antecedentes – Enfoques Tradicionales u Muchas carácterísticas económicamente imortantes son ejemplos de características “poligénicas” – Controladas por miles de genes u u Programas de pruebas de progenie usan fenotipos de progenie para estimar el mérito genético de los toros para características poligénicas Características controladas por genes simples (CVM, DUMPS, Polled, BLAD, mulefoot) – Algunas veces descubiertas durante pruebas de progenie – Pruebas de ADN pueden detectar estas características sin involucrar a la progenie

Antecedentes - selección basada en pruebas de progenie u u Antes del 2008, cerca de 1, 200 toros Holstein obtenian pruebas de progenie anualmente en EEUU – de un total de cerca de 250, 000 machos puros nacidos Aproximadamente 1 en 12 se graduaban como toros probados La confiabilidad de la prueba de progenie es una mayor ventaja Largos intervalos generacionales y caros

Datos genómicos revolucionan la crianza de ganado lechero Resumen u La confiabilidad de la selección antes de los datos de progenie aumenta de 35 a 60 -70% para características de producción en Holsteins u Aumentos en confiabilidad de selección para características de salud – vida productiva, SCS, fertilidad – pueden ser los más importantes u Pueden cortar intervalos generacionales por la mitad u Toros que entran en programas de pruebas de progenie son filtrados más cuidadosamente, incrementando las probabilidades de éxito

¿Qué es Genómica? u u El estudio de los efectos en genes animales (ADN) Evaluaciones genéticas por genómica usan datos genómicos (basados en marcadores de ADN) junto con datos de rendimiento animal

Metas de Genómica u Comparar el ADN real que es heredado u Exacta relación entre parientes u Localizar genes con grandes efectos u Predecir toros jóvenes y vacas con mejor precisión

Fundamentos de la molécula de ADN u u u Es larga y compleja Cuatro ácidos nucleicos: A, C, G, T Pares de A con T y G con C 3 millones de pares de bases (ganado) 30 pares de cromosomas

¿Qué es un SNP? u Single nucleotide polymorphism – polimorfismo de nucleótido simple (pronunciado esnip) u Lugar en el cromosoma donde los animales difieren en sus nucleotidos de ADN (A, C, T, o G) u Con suficientes SNP, la asociación entre los alelos de SNP y QTL proporciona una útil evaluación genética u SNP elegidos a ser distribuídos uniformemente y tienen ambos alelos bien representados en la población

El Chip Illumina Bovine SNP 50 u u Desarrollado cooperativamente entre científicos y la industria Los derechos de propiedad applican para apoyar a grupos de la industria – ADN de hembras Holstein, Jersey y Pardo Suizo puede ser genotipado – Solo machos aprobados por compañías de IA patrocinadoras pueden ser genotipados por un período de cinco años que termina en enero 2013 (para Jerseys y Holsteins solamente)

Mapas de SNP - únicos para la mayoría de los individuos El Chip Illumina Bovine SNP 50 es la norma de la industria en la actualidad.

Predicciones Genómicas u u Genotipos de toros antiguos con muchas hijas son usados para desarrollar ecuaciones de predicción Usan 43, 385 SNP Dependen de las relaciones genéticas y de la conexión a genes causativos Efecto de añadir un SNP en un PTA al tener un “A” más (AB vs BB, AA vs AB) – 0 copias de A=0 1 copia=1 2 copias=2

Pedigree Tradicional Abuelo Paterno Padre Abuela Paterna Animal Abuelo Materno Madre Abuela Materna

Pedigree Genómico

Pedigree por Genotipo Cuenta numérica del segundo alelo 121101011110 11120200 101121101111 122221121111 101101111102 011111012011 121120011010 0 = homocigoto para primer alelo (alfabeticamente) 1 = heterocigoto 2 = homocigoto para segundo alelo (alfabeticamente)

Datos de genotipo para Elevation Cromosoma 1 10001112200200121110111121111001121100020122002220111 1202101200211122110021112001111001011011010220011002201101 12002011010202221211221020100111000112202212221120120 201002022020000211000112020112211102201111000021220200 0221012020002211220111012100111211102112110020102100022000 2201000201100002202211210112111012222001211212220020020202012221100222222200221211112100211112001101120 0202220001112011010211121211102022100211201211001111102111 2110211122000101101110202200221110102011121111011202102102 121101102212200121101202201100222002110001110021 1021101110002220020221212110002220102002222121221121112002 0110202001222222112212021211210110012110110200220002001002 000111101100121102121211120101012120221010101111102112 211111121211121011012001111102111101111122012121101022 202021211222120222002121210201100111222121101

Datos de genotipo de un toro consanguíneo Cromosoma 24 de Megastar 1021222101021021011102110112112110022020002020220 000022002022220220200002002022222200002022220000022020000200200000022220000002022002000222020222220002 2022222000020022020222020002200002202220000002200 2020002222002002020222222220200020220220222202022000222022002220000022020000200200200222220 0022220202002220200000022222020200002002002222000 2022022220002222022002222020200022022022220022000200 220200000220222000022000222202002222000220020020202 202000222002220220220000022022002002002022000222202 200222002022020022220000020220002020200022000002 2022200202220200022002002000200220222220022022000020000202202002000022200200222000022 02200200220220202020002220200022020020220220000 20202000020202000222222000200220222200000202200202 02202202020002002202200

Megastar Consanguinidad cercana (F=14. 7%): Doble nieto de Aerostar Megastar Aerostar Cromosoma 24

¿Cómo sabemos donde están los genes más importantes?

Predicción de leche de SNP a través de 29 cromosomas en Holsteins

Efectos de Marcadores SNP para Holstein o Holstein Rojo Calculado en Enero 2010 El valor absoluto de los efectos de marcadores para cada SNP incluído en las evaluaciones genéticas se muestra abajo. Marcadores en los mismos cromosomas tienen el mismo color y la versión más grande de cada gráfico puede obtenerse haciendo clic en la imagen o el nombre de la característica. Los efectos de marcadores son útiles para identificar cual SNP tiene un gran efecto en una característica. Ej. , hay un marcador en el cromosoma 14 que está en cercana conexión con. DGAT 1 en Holsteins y Jerseys. Más detalles sobre estos gráficos pueden encontrarse en el estudio de Cole et al. ’s (2009)

Ejemplo de PTA Cromosomal para Leche Badger-Bluff Fanny Freddie (Toro más alto para NM$)

Habilidad de Transmisión Predicha Cromosomal Calculado en Enero 2010

Genomics Extraordinaire, +3148 Net Merit $

Genotyped Animals (n=42, 653) In North America as of February 2010

Pruebas de Confiabilidad HO JE BS Toros nacidos <2002 5, 794 1, 559 611 Vacas con datos 1, 281 239 41 7, 075 1, 798 652 2, 038 313 103 Predictor Total Predicho Toros nacidos >2002 Datos de Agosto 2006 usados para predecir datos de Agosto 2009

Ganancias en confiabilidades al añadir datos genómicos sobre el promedio de padres Característica Mérito Neto Leche Grasa Proteína Grasa % Proteína % HO 23 32 36 28 54 41 JE 12 9 8 3 38 28 BS 13 10 9 18 15 13

Ganancias en confiabilidades al añadir datos genómicos sobre el promedio de padres Característica Vida Productiva Puntaje de Cel Somáticas Tasa Preñez en Hijas Puntaje Final Profundidad de Ubre Angulo de Pezuña HO 33 25 20 24 42 15 JE 19 17 32 10 17 24 BS 13 18 -4 8 -1 13

Ponderación de características en el índice de Mérito Neto $ (NM$) y el Índice de Rendimiento Total (TPI) Característica NM$ TPI Proteína 16 26 Grasa 19 23 Leche 0 0 Vida Productiva 22 14 Puntaje de Células Somáticas -10 -5 Ubre 7 10 Patas y Pezuñas 4 5 Tamaño Corporal -6 Tasa de Preñez en Hijas 11 10 5 3 Habilidad de Parto Compuesto de Tipo 10 Forma Lechera -1 29

Prueba del Toro Jóven vs el Toro Antiguo u Predecir Enero 2009 u Se usaron los PTA Genómicos calculados de Nov 2004 – Se seleccionaron los 20 mejores toros antiguos y jóvenes basados en NM$ (Mérito Neto $) para PTA genómicos y PTA tradicionales

Selección basada en las combinaciones de datos genómicos y de progenie de toros jóvenes y probados en IA Toros Selección (basada en datos de 2004) NM$ (2009) Diferencia en NM$ Joven Tradicional (PA) $395 -$278 Genómica $516 -$130 Tradicional (PTA) $381 -$96 Genómica $463 -$30 Antiguo

Resultados de las 50, 000 evaluaciones genómicas del último año u Altas correlaciones entre mérito genómico calculado de los datos de 2004 y los datos de agosto 2009 u El toro con el más alto NM$ genómico en Enero 2009 fue el más alto para NM$ en Enero 2010 – Información de hijas fue añadida

Mejores Toros Probados en 2006 Mérito Neto (aj) 2006 NM$ 2010 Hijas Trad Gen Hijas Gen 1, 317 653 646 54, 573 729 O Brian 94 385 496 877 448 Billion 73 470 461 1, 687 249 Jet Stream 108 444 458 7, 439 417 Alton 108 484 452 5, 142 506 O Man 33

Mejores Toros Jóvenes en 2006 NM$ (aj) 2006 Mérito Neto 2010 Nombre Trad Gen Hijas Trad Gen Freddie 467 762 70 801 824 Awesome 472 731 90 513 637 Garrett 509 688 126 604 589 Fortunato 523 669 97 475 556 Logan 521 646 101 617 642 34

Impacto u La pruebas de progenie están cambiando u Organizaciones de IA están comercializando toros más jóvenes u Las características de producción en toros jóvenes tienen una precisión de 65 -70% – Igual que las pruebas de progenie tempranas en hijas de 1 ra cosecha

Impacto (cont. ) u Aumento en ganancias genéticas u El SNP estimado debe ser de las poblaciones elegidas u Todavía se necesitan pruebas de progenie u Las madres de toros serán probablemente probadas genómicamente

Trabajos Actuales/Futuros u Conjuntos de SNP más grandes/pequeños – Imputando genotipos faltantes

Conclusiones u u u Las decisiones de selección basadas solo en pruebas de progenie han funcionado extremadamente bien y las pruebas de progenie son necesarias para refinar el proceso Información genómica es diferente de cualquier información disponible en el pasado sobre mérito genético Resultados genómicos NO son tan precisos como una completa prueba de progenie

Conclusiones u u u Toros jóvenes con excepcionales pruebas genómicas tienen un papel mucho más importante en el mejoramiento del rebaño que en el pasado Más datos y más animales con genotipo significa mejores predicciones Predicciones genómicas son “trabajos en curso” - los procedimientos cambiarán y los resultados mejorarán