Impactos de la Biotecnología en la cría de animales y el progreso genético Gengler N. y Druet T. National Fund for Scientific Resarch, B-1000 Bruselas,

Presentación del tema: "Impactos de la Biotecnología en la cría de animales y el progreso genético Gengler N. y Druet T. National Fund for Scientific Resarch, B-1000 Bruselas,"— Transcripción de la presentación:

1 Impactos de la Biotecnología en la cría de animales y el progreso genético Gengler N. y Druet T. National Fund for Scientific Resarch, B-1000 Bruselas, Bélgica. Animal Science Unit, Gembloux Agricultural University, B-5030 Gembloux, Bélgica. VILLAN, CLAUDIO SEBASTIAN TETZLAFF, WALTER FRANCISCO RIPPEL, CAMILA GISEL MOYA ALVAREZ, AGUSTIN R. Renaville and A. Burny (eds.). Biotechnology in Animal Husbandry, 33-45. © 2001 Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.

2 Introducción Biotecnología: “Grupo de tecnologías que están basadas en el uso y principalmente la transformación de organismos vivos para proveer servicios y productos.” Crianza de animales: “Busca la transformación del germoplasma animal para crear nuevas generaciones con productos superiores al actual.” tomado en forma amplia Objetivos productivos a corto plazo -Funcionalidad de los animales -Reducción del costo de producción -Percepción del consumidor -Calidad del producto cambio a Sostenibilidad general y Retorno económico de la producción a largo plazo.

3 Introducción Cría animal Uso de variabilidad genética existente. Introducción de nuevos alelos Cruzamientos entre poblaciones Selección de individuos. Detección de la superioridad mediante: Fenotipo Métodos estadísticos avanzados Separación de los efectos ambientales y genéticos.

4 Biotecnologías y Cría de Animales Incremento del progreso genético Afectando la eficiencia de la reproducción y los programas de selección Inseminación artificial Transferencia embrionaria Sexado Clonación Marcadores genéticos Genes candidatos Ingeniería genética Transferencia génica Mejorando la determinación de los valores genéticos Transformando artificialmente el genoma a nivel de ADN

5 Biotecnologías que afectan principalmente a la eficiencia de la Reproducción INSEMINACION ARTIFICIAL - 1er técnica biotecnológica a gran escala. - especies bovina, porcina - mayor desarrollo en el ganado lechero. - Gran impacto el progreso genético y en aumento la intensidad de selección. - estimaciones muy precisas de los valores de cría. - semen congelado puede ser enviado a todo el mundo. - varianzas genéticas no disminuyen en el tiempo - Uso intensivo de los mejores machos: - aumento de la consanguinidad - perdida de la diversidad genética. Reproducción limitada Mejora de función biológica

6 Hembras Transferencia de embriones u ovulacion multiple

7 OVULACION MULTIPLE Y TRANSFERENCIA EMBRIONARIA OM-TE (MOET) - Afecta a la capacidad de reproducción de las hembras - Especies multíparas - Aumento nro de descendientes por hembra - Incluye efectos de dominancia - Valores de cría más precisas - división de los embriones: - producción artificial de gemelos - aumento nro de descendientes por hembra - afecta la supervivencia de los embriones FERTILIZACION IN VITRO (FIV) -Permite el desarrollo de embriones en hembras que no reaccionan positivamente a la OM o tienen mal estado de salud general OVA PICK-UP (OPU) -Recuperación de ovocitos punción transvaginal guiada ecográficamente - reduce en gran medida intervalo generacional - animales muy jóvenes Aumento tasa de gemelos del 3 % a más del 20 % en menos de 20 años.

8 SEXAJE (SEXING) Determinación de sexo en embriones y utilizando semen, se prefiere un genero en especial, tipo deseado de Animal. En embriones---Ecografia En Semen--------Citómetria de flujo -Tecnica fiable y utilizada actualmente en gran medida. - Desventajas: Con el tiempo la fertilidad se reduce. precio extra Utiliza una serie de colorantes y los rayos de luz para detectar una diferencia visible en el contenido de ADN entre las células de esperma que llevan el cromosoma Y y X. El espermatozoide con un cromosoma X contiene 4 % más ADN que el que tiene el Y lo que permite que el proceso de clasificación sea realizado. AUTOFECUNDACION (SELFING) fusión de dos gametos de un macho. Se crean animales que expresan el genotipo del macho llamados selfs (van Vleck, 1981). Desventajas: Inconvenientes en la tecnica--animales son 50 % puras (alelos letales o subletales presentes)

9 CLONACION -Conservación del germoplasma existente -A excepción de las mutaciones del ADN y el envejecimiento, el ADN nuclear seguirá siendo el mismo. -Múltiples aspectos y la evaluación de su valor económico es bastante incierta -Multiplicar los individuos fenotípicamente sobresalientes. Ventajas: - Integrar los efectos de dominancia. -Alto potencial para multiplicar nuevos genotipos -Obtenidos por medios naturales y artificiales. - Aumentar en gran medida la intensidad de selección en la primera generación.

10 ¿ Por qué deberíamos clonar un individuo excepcional que puede reproducir fácilmente a través de AI ? Argumentos en contra: -Sólo animales con méritos genéticos estimados con precisión podrían ser candidatos interesantes. -La mejora genética se basa en la creación de nuevas y favorables combinaciones de germoplasma en cada apareamiento. -Es la Técnica biotecnológica que mas reduce la var genética y por lo tanto el progreso a largo plazo que se puede lograr -La repetibilidad es de menos de 1 -Los animales muestran pobre capacidad de adaptación a las nuevas condiciones y se dificultan cambios en la trayectoria de selección.

11 Biotecnología de la reproducción y conservación de especies en peligro de extinción Eduardo R. S. Roldán y J. Julián Garde Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC), Madrid e Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos (CSIC-UCLM-JCCM) Albacete

12 inseminación artificial y la conservación de semen mediante refrigeración o congelación, se emplean de rutina en la industria ganadera desde hace más de 50 años. La primera transferencia de embriones se realizó con éxito en conejos a finales del siglo XIX. La congelación de embriones y otras técnicas relacionadas de manipulación de los mismos también se han puesto a punto hace ya varios años, con los primeros intentos en animales de laboratorio a comienzos de la década de los 70’s.

13 La fecundación in vitro se desarrolló en los años ’60 en animales de laboratorio y se empleó con éxito por primera vez en 1978 en seres humanos y en 1982 en bovinos. La microinyección de espermatozoides comenzó a experimentarse en los 70’s en animales de laboratorio y se empleó con éxito por primera vez en humanos en el año 1992. La clonación por transferencia de núcleo, que comenzó a investigarse con anfibios hace más de 50 años, se ha ido desarrollando lentamente en animales domésticos durante los 80’s y 90’s. Estas investigaciones han culminado con el nacimiento de«Dolly», el primer animal clonado a partir de células obtenidas de un animal adulto (Wilmut et al., 1997), y la clonación de casi todas las especies domésticas

14 ¿Cuáles son las biotecnologías reproductivas que pueden utilizarse para conservar la biodiversidad? Clasicas – Obtención y congelación de semen: tanto de animales vivos como muertos. – Inseminación artificial – Obtención, conservación y transferencia de embriones – Fecundación in vitro

15 «Nuevas» biotecnologías de la reproducción Preselección de sexo, mediante separación de espermatozoides X e Y Microinyección de espermatozoides

16 Congelación de oocitos. Maduración in vitro de oocitos: inconvenientes deterioro del citoplasma o la producción de anormalidades cromosómicas durante el proceso de criopreservación.

17 Biotecnologías de la reproducción «futuras» Obtención, conservación y trasplante de espermatogonias. Espermatogénesis in vitro Clonación por transferencia de núcleo

18 Clon de gato salvaje africano (Felis sylvestris) Clon de gaur (Bos gaurus) obtenido utilizando óvulos de vaca y gestado por una vaca nodriza clon de banteng (Bos javanicus clon de muflón (Ovis gmellini musimon) concebido empleando óvulos de oveja y gestado en un oveja doméstica

19 Mejorando la determinación de los valores genéticos Problemas para registrar y determinar el valor fenotipico Razones fisiológicas (ej:los toros no dan leche) Razones económicas o metodológicas (ej. Altos costos para control de calidad de carne) Por la imprecisión e inexactitud (ej. parto sin complicaciones) Busqueda de variaciones de AND polimórficas que puedan ser relacionadas a difenencias en la manifestacion de otras características de interés económico Problemas inherentes a la estructura genomica Estructura funcional de la cromatina Secuencia de ADN codificante y no- codificante Las ventajas principales de QTL/ETL en programas de cria son: Incremento de la precisión de la selección (informacion genotipica adicional directa) Reduccion del intervalo de generación mediante (nueva etapa de selección en edades tempranas e independiente del sexo Incremento de la eficiencia de la introgresion Pedicción de heterocigosis por distancia genética

20 Deteccion de QTL/ETL Estudio de ligamientos potenciales entre polimorfismos de ADN y la producción u otro responsable de una parte del fenotipo 2 Enfoques Genes candidatos: gen conocido usado como candidato para ser QTL/ETL. Depende de un conocimiento a priori a nivel genético (secuencia) y fisiológico (rol en una via metabolica). Comparacion de efectos aditivos de diferentes alelos entre sí A nivel de población o familia. efectos de sustitución. unico caracter de interés LA FORMA DE DETECCION CONDICIONA SU USO Marcadores genéticos: el polimorfismo es considerado un marcador de la región que contiene el QTL/ETL. Depende de un conocimiento a priori Se asume que pertenece a una región no funcional. Mayormente se usan microsatelites Su trasmisión se rastrea mediante pedigis y se ligada a diferencias fenotípicas. A nivel de familia. 2 Enfoques

21 Uso de QTL/ETL En familias o subpoblaciones Uso en toda la población cuidadosamente Restringido a familias con segregación conocida. Un solo carácter Detección Solo algunos podrán tratarse grupos de caracteres Efectos pleiotropicos Efectos aditivos EJEMPLO hipertrofia muscular Malformaciones Informacion molecular no siempre disponible para todos los animales. Tecnicas especificas El USO: El uso, o no, de los niveles de efectos de QTL/ETL a priori Para animales sin otra informacion que los promedios parentales Identificar sementales superiores tempranamente para AI los métodos pueden diferir en Por la estimación conjunta de efectos poligenicos y de QTL/ETL. Esquemas de selección del nucleo donde también las evaluaciones conjuntas CONDICIONA El USO:

22 INTEGRANDO INFORMACION Evaluaciones conjuntas de factores aditivos y dominantes de QTL/ETL a nivel poblacional, con nuevos sistemas de apareamiento, uso optimo de informacion disponible e intercambio global de datos

23 Transformando artificialmente el genoma a nivel del ADN Introducción artificial de variación genética Ingeniería genética Desconocimiento del impacto real Superar fronteras entre sp Multiplicación por clonación QTL/ETL Expresión génica Problemas permite tienetiene

24 Conclusiones e implicancias Tecnologías reproductivas -Inseminación artificial -Transferencia embrionaria Cría de animales Progreso genético Viejas Desarrolladas -Sexado de semen y embriones -Clonación -Mejoramiento de la intensidad de selección -Mayor rapidez para diseminar germoplasma superior. Detección de QTL/ETL Merito genético conectó Logros Perspectivas a futuro Problemas Endogamia Diversidad Dilemas éticos Cuestiones técnicas

25 Conclusiones e implicancias Evaluaciones poli génicas Información molecular Esquemas de selección Sistemas computarizados avanzados de apareamiento La mejor Explicación “La biotecnología tuvo, tiene y tendrá un gran impacto en la cría de animales y el progreso genético.”

26 SALVEMOS AL Pajaro feroz de Tanzania