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Quito, 17 – 18 de Mayo 2016
CURSO DE CAPACITACION MEJORA GENETICA DE PECES
ProfesorDr. José Gallardo
Académico, investigador y consultor de empresas
INTERESES DE INVESTIGACIÓN
- Genética y cría selectiva de especies de interés para la acuicultura mundial.
- Manejo de consanguinidad y reproductores.- Domesticación de organismos acuáticos.- Resistencia genética a las enfermedades de peces.- Análisis genético de rasgos de importancia económica en acuicultura.- Biotecnología marina.
LABORATORIO DE GENÉTICA & BIOTECNOLOGÍA MARINA
Conocer y comprender principios fundamentales demejora genética de peces: Genética cuantitativa ygenómica.
Identificar elementos clave del diseño y estructurade programas de mejora genética de peces.
OBJETIVOS DEL CURSO
HOY TRABAJAREMOS EN…
DIA 1. TEORIA.Fundamentos de mejora genética de peces.
Diseño y estructura de programas de mejora genética de peces.
1.- DOMESTICACION.
2.- CARÁCTER BIOLÓGICO CUALITATIVO.
3.- PARENTESCO.
4.- CONSANGUINIDAD.
5.- DEPRESION ENDOGAMICA.
6.- CARÁCTER BIOLÓGICO CUANTITATIVO.
7.- QTL (QUANTITATIVE TRAIT LOCI)
8.- SNP (SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM)
9.- SSR (SINGLE SEQUENCE REPEATS)
Domestication of wild species to produce food means that …
the breeding, care, and feeding of organisms are controlled byhumans.
E. B. Hale, in The Behaviour of Domestic Animals, E.S.E. Hafez, Ed.
(Bailliere, Tindall and Cassell, London, 1969), p. 22, 42.
DOMESTICACION
1.- Rápida domesticación de especies marinas.- 250 Land plant v/s 19 marine.- 44 Land animal v/s 430 marine.
2.- Alta respuesta a la selección R = h2 * S.- Land animals: 1-2 % x gen.- Marine animals: 5 – 10% x gen.
Duarte et al. Science 2007
DOMESTICACION: AGRICULTURA V/S ACUICULTURA
Carácter biológico:Pigmentación de la piel.
Fenotipo: Pigmentado v/s NO pigmentado
Expresa una cualidad.Controlados por pocos genes.
Sin influencia del ambiente sobre su expresión.
CARÁCTER BIOLOGICO CUALITATIVO
Gen TYR: Produce la enzima, tirosinasa, que cataliza la síntesis de pigmento a partir de tirosina.
Fenotipo albino: 100 tipos de mutación producen alteración funcional del gen.
Comparación de genes: 60 % de identidad del gen entre vertebrados.
GEN TYR: PIGMENTACION DE LA PIEL
DOMINANCIA COMPLETA DEL GEN TYR
Homocigoto dominanteT T
HeterocigotoT t
Homocigoto recesivot t
Precursorde melanina Melanina
Parentesco: Dos individuos son parientes si tienen ancestros en común o si uno es antecesor de otro.
Vías de conexión
A B
X YX
BA
PARENTESCO
Def.: Cruzamiento o reproducción entre individuos emparentados.
A y B son homocigotos recesivos, pero solo A es consanguíneo.
CONSANGUINIDAD
DEF. 1. Disminución del valorfenotípico promedio (rasgocuantitativo) en una población (Lynch yWalsh, 1998).
DEF. 2. Aumento de malformacionesen los animales o aumento deenfermedades de tipo hereditariasproducto de la consanguinidad (Tave,1996).
DEPRESION POR CONSANGUINIDAD
Expresa una cantidad.Controlados por muchos genes.
Gran influencia del ambiente sobre su expresión.
Genotipo + Ambiente (manejo productivo) = Fenotipo
CARÁCTER BIOLOGICO CUANTITATIVO
Supuesto:Ambiente (E) = 0.
P = G
Genotipos Valor fenotipoEE 14 gEe 12 g ee 6 g
Efecto aditivo del gen (a)a = + 4 g
Desvío de dominancia (d)d = + 2 g
EFECTO DE UN GEN SOBRE UN RASGO CUANTITATIVO
0
20
40
60
80
100
120
RR RS SS
SOBREVIVENCIA
QTL - IPN
QTL = Región o segmento de un cromosoma cuya variación (genotipos) explica la variación (fenotipos) de un rasgo cuantitativo.
QTL = QUANTITATIVE TRAITS LOCI
Genotipos Valor fenotipo
RR 99RS 83SS 67
Efecto aditivo del gen (a)a = ?
Desvío de dominancia (d)d = ?
SNP : SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISMSNP : SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISM
Alelo 1 AATCATGTGTGGCTACTTATGGTCAT
Alelo 2 AATCATGTGTAGCTACTTATGGTCAT
G/G G/A A/A
HOMOCIGOTO HOMOCIGOTOHETEROCIGOTO
Referencia: Damani and Topol Genome Medicine 2009 1:54
COMPARACION MARCADORES GENETICOS
Microsatélites v/s SNP
MAPA DE LIGAMIENTO SALMO SALAR 2014
Houston et al. BMC Genomics 2014 15:90
40,214 SNPs distributed across all 29 pairs of chromosomes
S Lien et al. Nature 1–6 (2016) doi:10.1038/nature17164
GENOMASSALMON DEL ATLANTICO V/S TRUCHA ARCOIRIS
1.038.000 SNP 145.676 SNP
Nº SNPs
Nºmuestras
777.000 48 - 364
55.000 48 - 1152
170.000 48 - 1152
55.000 48 - 1152
65.000 48 - 1152
50.000 48 - 1152
PLATAFORMAS PARA GENOTIPEO MASIVO (CHIP)
10.- SELECCIÓN ARTIFICIAL
11.- HEREDABILIDAD.
12.- INTERVALO GENERACIONAL
13.- DIFERENCIAL DE SELECCION
14.- RESPUESTA A LA SELECCION
15.- INTERACCION GENOTIPO AMBIENTE.
16.- CORRELACIONES GENETICAS.
17.- SELECCION ASISTIDA POR MARCADORES
18.- SELECCION GENOMICA
Son técnicas y procedimientos de genética que permiten modificarcaracteres biológicos (cualitativos o cuantitativos), de importanciaeconómica, para mejorar la eficiencia de los sistemas productivos en laempresa.
TECNICAS Y PROCEDIMIENTODE GENETICA
¿QUÉ ES EL MEJORAMIENTO GENETICO?
R= h2 SIG
Hijos grupo seleccionado
Gruposeleccionado h2 = heredabilidad.
S = diferencial de selección.
IG = Intervalo generacional.
R = Respuesta a la selección en una generación
MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL
Método BLUP requiere:1.- Matriz de fenotipos (y).2.- Matriz de parentesco (A): genealogía.3.- Matrices de diseño (XZ): Piscicultura, Estanque, Fecha desove, etc.4.- Parámetros genéticos y fenotípicos (λ): varianzas (h2), covarianzas (rg).
METODOLOGÍA DE EVALUACION GENETICABLUP
(Best Linear Unbiased prediction)
BVi = Predicted Breeding value
SELECCIÓN ASISTIDA POR MARCADORES (MAS)
Información de genealogía
Alelo C Alelo c
Información del marcador
Modelo de regresión linealy = μ+ b*x + e
y=registros;; μ= promediob= coeficiente de regresiónx= genotipo del SNP (0,1,2)