Un Programa de Mejoramiento Genético para Ovinos de Leche

Presentación del tema: "Un Programa de Mejoramiento Genético para Ovinos de Leche"— Transcripción de la presentación:

1 Un Programa de Mejoramiento Genético para Ovinos de Leche
P.A. Oltenacu Departmento de Zootecnia Universidad de Cornell Ithaca, NY EE. UU. Traducción al español: Robert W. Blake

2 ¿Por qué un programa de mejoramiento animal es importante?
La eficiencia productiva es un factor principal que afecta la sustentabilidad de cualquier industria pecuaria Un programa de mejoramiento genético es la única vía disponible para incrementar la eficiencia biológica de producción de leche y mantenerse competitivos In dairy sheep, like in dairy cattle, an increase in individual milk yield is expected to be followed by an increase in economic margin per animal. This is true only if increased milk yield is the result of genetic improvement for milk yield which maintains or improves feed efficiency. It is very difficult to measure biological efficiency for milk production, what we want to improve. Can we improve production efficiency through indirect selection ? The answer is YES, selecting for milk yield we will improve biological efficiency. This was proven by an experiment conducted in France by INRA using Lacaune dairy sheep breed. A divergent selection experiment for energy corrected milk was started in After only 4 years of selection, High Line (HL) ewes produced 22% more milk without an increase in body weight and with only 7% more feed consumed but a better use of body reserves towards milk production. The net result, a much improved gross efficiency of milk production. Therefore, a breeding objective aimed at increased milk yield improves biological efficiency if the body weight is maintained constant and intake capacity for roughages is increased.

3 Factores importantes en los programas de mejoramiento
¿Cuál es el objetivo del mejoramiento? ¿Cuáles rasgos requieren ser mejorados? ¿Qué tan importantes son los diferentes rasgos entre ellos mismos? ¿Qué y a quiénes medimos? ¿Cuáles rasgos? ¿Cuáles animales? ¿Cuántos y cuáles animales habría que selecciónar como padres de la próxima generación? ¿Cómo apareamos los machos y las hembras seleccionados?

4 Estrategias de mejoramiento
Objetivos genéticos Estrategias de mejoramiento Medición de rasgos leche, ganancia de peso, etc. machos vs hembras prueba de progenie núcleo vs población Estimación de valores genéticos fenotipos pedigré BLUP y modelo animal marcadores genéticos Tecnologías reproductivas Monta natural IA MOET (¿OMTE?) Selección y descarte evaluación genética balanceo en la tasa de cambio genético Apareamiento

5 Estructura de los programas de mejoramiento
El componente de mejoramiento genético: ¿Cómo determinamos cuáles son los animales genéticamente superiores? El componente de diseminación: ¿Cómo se diseminan rápidamente los genes de animales superiores en la población de animales de producción? Estructura piramidal de la población

6 Principios de mejoramiento genético por selección
Mejores fenotipos Ω mejores genotipos Si se usan los mejores genotipos como padres, los genes buenos pasan a los hijos Se esperan mejores fenotipos de la progenie con mejores genotipos El comportamiento productivo de la población se mejora con el tiempo si se seleccionan los padres con mejores genotipos en el rasgo de interés.

7 Factores que afectan la tasa de cambio genético
La tasa de cambio genético es proporcional a cuatro factores: La precisión de la selección La intensidad de la selección La variación genética El intervalo generacional We measure the effectiveness of selection by the rate of genetic change that results. We will maximize the genetic change if we could consistently chose the animals with the best breeding values as parents. Unfortunately, we do not know the true BV of animals, we must work with predictions (or estimates) of BV which often are not very precise.

8 ∆g = (rVG,EVG) i VG / L = ∆G/L
Precisión de selección  el grado de correlación entre el verdadero VG y su pronóstico Intensidad de selección  qué tan “minuciosos” somos en decidir los individuos elegidos como padres Variación genética  la variabilidad entre VGs (rasgo) dentro de una población Intervalo generacional  el tiempo requerido en sustituir una generación con la siguiente Accuracy = The predictor of the BV is in fact the selection criterion, what we use to select individuals (own performance, performance of parents or collateral relatives or progeny, etc.). Intensity = choose only the very best individuals best on the selection criterion means intense selection, but if we choose individuals at random selection intensity is zero. Genetic variation for a trait = not much we can do about it, but if we have large genetic variation for a trait, the best individuals will be much better than the average of the population and the rate of genetic change will be large. Generation interval = think of it as the average age of the parents when the offspring are born. Longer generation interval, smaller genetic change per unit of time, say years. Accuracy and intensity are often confused. A common mistake is to assume that selection can only be intense if selection criterion is good (i.e., accurate). In fact accuracy and intensity are independent concepts. If the selection criterion is not a good indicator of the breeding value for the trait we want to improve, we can still select what appear to be the very best animals (i.e., select intensely) but, unfortunately, selection will not be effective.

9 La tasa de cambio genético
La precisión puede ser incrementada con acciones para aumentar la heredabilidad del rasgo de interés: Un manejo uniforme de los animales Mediciones cautelosas y registros precisos Ajustes para los efectos ambientales Uso de grupos contemporáneos Uso de tecnología para el pronóstico genético Índices de selección, BLUP, MA Accuracy of selection, more precisely accuracy of breeding value prediction, will largely determine how much genetic progress is made. All management factors listed will help, but to increase accuracy further requires that we use as much information as possible and weigh each piece of information appropriately use the best statistical methods for predicting breeding values. There are two closely related methodologies commonly used for genetic prediction; the selection index and the best linear unbiased prediction (BLUP). I am not going to examine these methods, it is sufficient to say that these methods are complex but implementing them in a breeding program is essential for its success.

10 Partición de la ecuación clave
Machos vs hembras  precisión, intensidad e intervalo generacional frecuentemente son diferentes entre ♂ y ♀ ∆g=[(rVG,VGE i)m+ (rVG,VGE i)h] VG/Lm+Lh = (∆Gm + ∆Gh) / Lm + Lh Método de 4 senderos para especies lecheras  muchos rasgos no pueden ser medidos en ♂ ∆g=(∆GPP+ ∆GPM+ ∆GMP+ ∆GMM) /LPP+LPM+LMP+LMM

11 Diagrama del flujo de genes en un programa genético de 4 vías
Padres de padres Padres de M Madres de P Madres de M PM MM PP MP Machos jovenes para prueba de progenie y diseminación Hembras de reemplazo

12 Programas de mejoramiento de ovinos lecheros: Lacaune (raza francesa)
El programa más exitoso en el mundo de hoy. Empezó en los 1960s. Se puede aprender mucho de la historia de este programa. Logró desarrollar una de las razas más productoras de leche en Lacaune.

13 Historia del programa de mejoramiento de la raza Lacaune (1)
En 1999 la producción de leche ovina fue de 234 millones de litros con un 76% proveniente de la región Roquefort donde Lacaune es la raza local Sin embargo, en 1960s una producción de leche estancada era una seria preocupación en las queserías Las dos razones principales identificadas para este estancamiento fueron: el bajo rendimiento de leche de las ovejas Lacaune el ordeño manual de las ovejas

14 Historia del programa de mejoramiento de la raza Lacaune (2)
Meta: diseñar e implementar una estrategia eficiente de mejoramiento para la población ovina lechera de Roquefort (500,000 animales) Dos estrategias disponibles para lograr mejoramiento: Cruzamiento de razas Selección dentro de raza

15 Experimentos de cruzamiento (3)
Mejorar la productividad de la raza local con base en cruzamientos con razas mejoradas: Chios y Awassi  descartadas (razas de cola grasosa o semi-grasosa) East Friesian fue considerada por su rendimiento de leche y prolificidad Sarda fue considerada por su rendimiento de leche y fácil ordeño

16 Experimentos de cruzamiento (4) Lacaune  Friesian (INRA, 1960s)
Las cruces fueron superiores en prolificidad, crecimiento y producción de leche pero inferiores en vigor (fitness), reproducción fuera de temporada y composición de leche. Rendimiento de crecientes con Friesian—disminuyeron los incrementos en productividad con porcentajes más altos de estos genes. Conclusión: F1 buenos, genes Friesian  50%

17 Experimentos de cruzamiento (5) Lacaune vs Sarda (Roquefort, 1960s)
Sarda fue superior en leche y facilidad del ordeño pero inferior en composición, prolificidad y tasa de crecimiento en animales jóvenes Conclusión  dos estrategias: Cruzamiento: crear una línea sintética de Friesian (⅜), Sarda (⅜) y Lacaune (¼)FSL Selección dentro de la raza Lacaune The comparison between Lacaune and Sarda breeds were performed in a couple of private flocks in Roquefort area ( ). Sarda produced 35% more milk in the same environment, but had inferior milk composition (-15%), prolificacy (-18%) and growth rate (-33%). The economic evaluation at that time (when income from milk and meat were comparable) was unfavoeable for Sarda breed (-13%). In late 1960, it was not yet possible to conclude if Lacaune purebred selection scheme would succeed or not at the population level. It was, therefore, decided to maintain two breeding strategies: Lacaune purebred selection scheme and crossbreeding by creating a synthetic line to avoid having more than 50% of the genes from an imported breed. A synthetic line was created at INRA experimental flock in Roquefort area from Friesian (3/8), Sarda (3/8) and Lacaune (2/8) breeds and it was named FSL.

18 Experimentos de cruzamiento (6) Lacaune vs FSL (INRA, 1970s)
FSL rindió más leche (50%) pero fue inferior en prolificidad (-5%), crecimiento (-10%) y composición de leche (-8%) Evaluación económica  los ingresos de los productores aumentarían en un 10% si el 75% del ganado Lacaune fuera sustituido por FSL Conclusión: el tiempo requerido para difundir el germoplasma FSL = el tiempo para cerrar la brecha en leche entre los dos genotipos usando una estrategia de selección en Lacaune The first generation of FSL animals was born in 1967 and the forth in The comparison between FSL and Lacaune was conducted in mid 1970’ at INRA experimental flock and in five commercial flocks. The FSL ewes produced 50% more milk but had lower prolificacy (-5%), growth rate of lambs (-10%) and milk composition (-8%) then the Lacaune ewes. An economic analysis indicated that it was necessary to replace 75% of the Lacaune ewes in Roquefort area by FSL ewes in order to increase farmers’ income by 10%. In the late 1970’ the Lacaune purebred breeding scheme started to have some impact as more and more farmers became aware of its existence. The decision to stop the diffusion of FSL line was taken by the farmers at the end of 1970’, when it became clear that the time needed to spread the FSL germplasm to the entire population was comparable to the time needed to reduce the milk yield gap between the two genotypes via Lacaune purebred breeding scheme

19 Esquema de mejoramiento en Lacaune
El esquema empezó en 1960s La población fue repartida en dos grupos: Núcleo de selección (≈15% de la población) Población base Las herramientas de mejoramiento fueron utilizados solamente en el núcleo Se utilizaron dos esquemas de registros de producción de leche: Esquema oficial  núcleo Esquema simplificada  población base The program became efficient only after the concept of pyramidal structure of the population was fully implemented (1970’). The major benefits: (1) the implementation of the necessary breeding tools (such as pedigree recording, milk recording, progeny testing, assortative mating, AI) was confined to only a small segment of the population (nucleus) where genetic progress is made; (2) implement the official milk recording scheme only in the nucleus and develop a simplified recording scheme for the base population (to still make possible within-flock comparisons and selection); (3) organize dissemination of genetic gains from nucleus to the base population via improving rams (natural mating and AI)

20 Sistema de control de producción
Partos Destete Secar Amamant Lactación (2X al día) X X X X X X X Método A4 Método AC X -- X -- X -- X -- X -- X -- X -- X -- -- X X -- -- X X -- -- X X -- Método AT

21 Esquema de mejoramiento en Lacaune (2)
Implementación y organización del esquema Lacaune Año Núcleo # ovejas # p.p Milk (l) Pob. base # ovejas 1965 21,632 60 94 (144) 1975 73,209 340 139 (152) 66,800 1985 113,519 430 186 (162) 311,000 1999 165,932 470 270 (165) 561,400 The program has been very successful. The # of ewes in the official milk recording scheme (nucleus) increased from 21,632 (1965) to 165,932 (1999) and 561,400 ewes were in the simplified recording scheme (base population). In 1999 the nucleus consisted of 384 flocks and 20% of the population. During the same period, use of AI with fresh semen after oestrus induction increased from 3% to 81% in the nucleus and from 0% to 48% in the base population. 1,500 rams were born from mating of elite rams and ewes in the nucleus. They entered the two ram breeding centers at 1 month of age. After mass selection on type and growth rate, 1000 rams were sold to commercial flocks and the best 470 rams chosen for their pedigree index for milk traits entered the AI centers at 8 months of age to be progeny tested in the nucleus. In the nucleus, about 50% of the ewes are inseminated with semen from 470 young rams undergoing progeny testing and the other 50% with top 100 proven rams. The average milk yield increased from 94 liters in 144 milking days in 1965 to 270 liters in 165 milking days in 1999. The main objective of 1960’ have been reached since the milk yield of Lacaune ewes has tripled during this period. It should be noted in the above table as well as in the next graph that the average milk yield of 270 liters of milk in 165 days or 165,932 Lacaune ewes (adults & yearlings) in 1999 in the nucleus corresponded to the milk yield in the milking period only, i.e., the total lactation yield should be around 350 liters.

22 Tendencia fenotípica en leche en el núcleo Lacaune y rebaños comerciales
Since the beginning of 1980’, the phenotypic trend has been the same in the nucleus as in the base population, with a gap of about 40 liters (lagging behind by about one generation, i.e. 5 years of gain). The genetic gain for milk was close to 6 liters/year between 1980 and 1994 (or about 2.4% of the average yield in the nucleus).

23 Objetivos del programa Lacaune
Hasta ahora, la selección de Lacaune ha sido enfocada en la producción de leche y carne y la conformación: 1960s: incrementar la producción de leche 1985: mejorar rendimiento y composición de leche (contenidos de grasa y proteína) para la producción de queso Ahora: hay interés en rasgos funcionales (facilidad de ordeño, salud mamaria, resistencia a enfermedades) The effect of changing the breeding objectives in 1985 is already showing results. Since 1992, the annual genetic gain for fat and protein contents has been in the range of 0.2 to 0.3 g/liter, while genetic trend for milk yield has been about 5 litters/year during the same period. Until now, little attention has been given to the functional traits, but the economic importance of these traits has increased rapidly in the last decade. The breeding objective currently under discussion will include some traits to be monitored only (such as feed efficiency and prolificacy) to ensure the absence of unfavorable correlated responses, and some traits to be included in the breeding objectives (such as milkability, udder health, disease resistance when such a genetic strategy is sound and feasible, like PrP gene for scrapie.

24 Tendencias fenotípica, genética y ambiental en la raza Lacaune
Interesting to note that the phenotypic trend has been stable, at about 300 liters since 1995, in spite of a quick decrease of the environmental effect (flockXyear effect) which was related to the decrease in feeding level required by the new rules for PDO Roquefort cheese that went into effect in early 1990’. This was possible due to continue genetic gain for milk that compensated for the decline in the environmental effect.

25 Esquema de mejoramiento de la raza Comisana (1)
Objetivo: Mejorar geneticamente la producción de leche en la población Comisana en Sicilia (posteriormente—la composición de leche y prolificidad). Para lograr este objetivo se adoptó un programa de mejoramiento con manejo piramidal de la población.

26 Esquema Comisana (2) El núcleo:
7 rebaños comerciales y un centro de sementales 3000 hembras 40 machos jóvenes por año en prueba de progenie 2 y 6 mejores machos probados/año para multiplicación (vías PP y PM) 250 machos mejoradores producidos/año para diseminación

27 Esquema Comisana (3) ¿Qué se necesita?
Separar los efectos genéticos y ambientales para identificar con precisión individuos con alto mérito genético. Estimar el mérito genético en leche para todos los animales en el núcleo. Comparar directamente el mérito de todos los animales evaluados en tiempo, rebaños, edades, etcetera.

28 Estimación de Valores Genéticos
Se utiliza el procedimiento BLUP y un modelo animal con mediciones repetidas (autoregresivo). Considera la información ponderada de todos los parientes directos y colaterales. Los grupos contemporáneos tienen que ser geneticamente conectados (conexiones genéticas entre rebaños en el núcleo) para poder comparar individuos de diferentes grupos contemporáneos (ej., rebaños, número de parto, años, etc.),

29 Valores genéticos de 53 sementales probados en 2001

30 Conclusiones El mejoramiento genético de rasgos lecheros en una población de ovinos es un método efectivo para lograr los objetivos. Un programa de núcleo abierto ha sido la estrategia implementada por los programas más exitosos.

31 Ventajas de un programa nuclear
Se concentran en un segmento pequeño de la población las herramientas de mejoramiento requeridas (identificación de los animales y sus pedigré, control de producción, evaluación genética). Es más fácil manejar el programa. Se logra progreso genético y más rápido  más interés y apoyo generado entre los productores.