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www.aquagenetics.org

I Semestre 2015

Fundamentos de mejora genética de peces

Profesor

Dr. José Gallardo


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

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DOMINANCIA COMPLETA DEL GEN TYR

Homocigoto dominante T T

Heterocigoto T t

Homocigoto recesivo t t

Precursor de melanina Melanina


¿CUÁL ES MI GENOTIPO? = TT - Tt - tt

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Sin línea dorsoventral (L) > Con línea (l) Café (M) > blanco (mw) > amarillo (my)

Café blanco Morado

Dominancia completa: Ostion del Norte


Tilapia de mozambique (Oreochromis mossambicus))

Gametos

♀

gg

♂

Gg

Dominancia incompleta: Tilapia

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Interacción entre alelos de un gen


♂

♀

AA Homocigoto dominante

Aa Heterocigoto

Aa Heterocigoto

aa Homocigoto

recesivo

Primera ley: En la formación de los gametos, los alelos emparejados se separan o segregan al azar, de tal manera que cada gameto recibe uno u otro con igual proporción.

Fenotipo - Genotipo

AA Aa Aa aa

3:1 - 1:2:1

Genetica mendeliana 1 gen con 2 alelos

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Transmisión independiente: En la formación de los gametos, los pares de genes que segregan en distintos cromosomas se transmiten independientemente uno del otro.

AB

♂

ab Ab aB

Genetica mendeliana 2 genes con 2 alelos


♀

♂

• ab

• aB

• Ab

• AB

• ab • aB • Ab • AB

Fenotipo - Genotipo

A_B_ A_bb aaB_ aabb

Fenotipo: 9:3:3:1 Genotipo: ?

Genetica mendeliana 2 genes con 2 alelos

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Interacción genética: Acción conjunta de genes no alélicos en la determinación de un carácter biológico (cualitativo y cuantitativo).

Carpa común (Cyprinus carpio)

Escamas en línea

Sin escamas (liso)

Cubierto de escamas (configuración normal)

Escamas dispersas (espejos)

6: S_ Nn: escamas en línea 4: __ NN: muerte. 3: S_ nn: cubierto de escamas 2: ss Nn: liso 1: ss nn: escamas dispersas

Interacción entre alelos de distintos genes


La pleiotropía: ocurre cuando un gen que determina para una característica principal, adicionalmente a esta característica se presentan otras secundarias.

Efecto pleiotrópico Cubierto de escamas

Escamas dispersas

Escamas en línea

Sin escamas

Sobrevivencia total al primer

año 100 91-98 87-93 80-92

Peso al año (Amb. optimo)

100 93-96 85-88 79-80

Peso al año (Amb. desfavorable)

100 83-94 42-70 37-72

Habilidad par regenerar aletas.

100 76 39 19

Sobrevivencia en Hipoxia (min)

210 210 132 132

Pleiotropía

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a: Morado. b: Morado con línea. c: café. d: naranjo ?. e: blanco

Ocurre cuando el alelo dominante de un locus enmascara la expresión de los otros alelos de 1 segundo locus.

Proporciones fenotípicas esperada entre un cruce entre dobles heterocigotos = 12 : 3 : 1

M _ P_ mwmw P_ mymy P_ M _ pp mwmw pp mymy pp

Púrpura

Café Blanco amarillo

Epistasis simple dominante


Proporciones fenotípicas esperadas de un cruce entre dos dobles heterocigotos = 9:7.

9: A_ B_ 3: A_ bb 3: aa B_ 1: aa bb

Perla

Silvestre

Ocurre cuando dos genes dominantes (A_B_) deben estar presentes para que se exprese el fenotipo.

Wild-Type

Pearl

Epistasis doblo receciva

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Expresa una cantidad. Controlados por muchos genes.

Gran influencia del ambiente sobre su expresión.

Genotipo + Ambiente (manejo productivo) = Fenotipo

CARÁCTER BIOLOGICO CUANTITATIVO


QUANTITATIVE TRAIT LOCI Gen que codifica para un rasgo cuantitativo

Si, m = promedio (efecto de todos los genes menos el QTL )

Luego,

VALOR GENOTÍPICO (EE)

m + a

VALOR GENOTÍPICO (Ee) m + d

VALOR GENOTÍPICO (ee)

m - a

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Supuesto: Ambiente (E) = 0.

P = G

Genotipos Valor fenotipo EE 14 g Ee 12 g ee 6 g

Efecto aditivo del gen (a) a = + 4 g ; -a = - 4

Desvío de dominancia (d) d = + 2 g

QUANTITATIVE TRAIT LOCI Gen que codifica para un rasgo cuantitativo


Genotipos P G EE 14 g (10 + 4) +4 Ee 12 g (10 + 2) 2 ee 6 g (10 - 4) -4

QUANTITATIVE TRAIT LOCI

Dominancia parcial

GEN P G

EE 35 a=

Ee 35 d=

ee 15 -a=

Dominancia completa

GEN P G

EE 35 a=

Ee 25 d=

ee 15 -a=

Acción aditiva

GEN P G

EE 35 a= Ee 45 d= ee 15 -a=

Sobredominancia

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Genotipos N° animales

Frecuencia (F)

Valor (G)

Promedio ponderado

(F * G) EE 25 0,25 +4 1 Ee 50 0,50 2 1 ee 25 0,25 -4 -1

Sin selección m + 1 = 11 g

EE 90

Ee 9

ee 1

Con selección

SELECCIÓN DIRECTA DEL QTL


Parentesco: Dos individuos son parientes si tienen ancestros en común o si uno es antecesor de otro.

Vías de conexión

A B

X Y Y X

B A

PARENTESCO

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1/2 1/2 1/2 1/2

X Y

1/2 1/2

X Y

Hermanos completos Medios hermanos (hermastros)

Rxy = Σ ( ½ ) n1 + n2

Rxy = ( ½ ) 2 = 1/4 Rxy = ( ½ ) 2 + ( ½ ) 2 = 1/2

A B A B C

Rxy: Proporción de genes que comparten dos individuos emparentados.

PARENTESCO


Para la siguiente genealogía calcule el coeficiente de parentesco entre los individuos: A) Individuo 2 – individuo 12 B) Individuo 12 – individuo 14.

PARENTESCO

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Def.: Cruzamiento o reproducción entre individuos emparentados.

A y B son homocigotos recesivos, pero solo A es consanguíneo.

CONSANGUINIDAD


DEF. 1. Disminución del valor f e n o t í p i c o p r o m e d i o ( r a s g o cuantitativo) en una población (Lynch y Walsh, 1998). DEF. 2. Aumento de malformaciones en los animales o aumento de enfermedades de tipo hereditarias producto de la consanguinidad (Tave, 1996).

DEPRESION POR CONSANGUINIDAD

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El coeficiente de Consanguinidad (F ) de un individuo es la probabilidad de que dos alelos presentes en él sean idénticos por descendencia.

Abuelo

1/2

1/2 1/2

1/2

a1a2

_ _ _ _

_ _

Madre Padre

Nieto

COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD


a)  Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A1:

a.  A través de la madre = ½ * ½ = ¼. b.  A través del padre = ½ * ½ = ¼ c.  Total = ¼ * ¼ = 1/16.

b) Probabilidad de que el nieto tenga dos alelos A2: a.  A través de la madre = ½ * ½ = ¼. b.  A través del padre = ½ * ½ = ¼ c.  Total = ¼ * ¼ = 1/16.

c) Probabilidad de que dos alelos en el nieto sean idénticos por descendencia F x = 1/16 + 1/16 = 1/8 = 0.125.

Abuelo

1/2

1/2 1/2

1/2

a1a2

_ _ _ _

_ _

Madre Padre

Nieto


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Generalizando, el coeficiente de consanguinidad es

)(1 )2/1( A1n'n

x FF += ++∑n = número de generaciones entre el padre y el antecesor común. n’ = número de generaciones entre la madre y el antecesor común.

Fx = 0.125 (1 + FA)

Abuelo

1/2

1/2 1/2

1/2

a1a2

_ _ _ _

_ _

Madre Padre

Nieto



A PARTIR DE LA SIGUIENTE GENEALOGÍA DETERMINE EL NIVEL DE CONSANGUINIDAD DEL INDIVIDUO Z

X Y

A B

Z

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Machos Hembras Tamaño efectivo de la población

(Ne)

Tasa de consanguinidad

(%)

100 100

50 150

10 190

1 199

Ne = 4 * Nm * Nh Nm + Nh

Tasa de F = 1/(2Ne)

PROPORCION DE SEXOS Y CONSANGUINIDAD (F)


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Son técnicas y procedimientos de genética que permiten modificar caracteres biológicos (cualitativos o cuantitativos), de importancia económica, para mejorar la eficiencia de los sistemas productivos en la empresa.

TECNICAS Y PROCEDIMIENTO DE GENETICA

¿QUÉ ES EL MEJORAMIENTO GENETICO?


MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL

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R= h2 S IG

Hijos grupo seleccionado

Grupo seleccionado

h2 = heredabilidad. S = diferencial de selección. IG = Intervalo generacional. R = Respuesta a la selección en una generación

MEJORA GENETICA POR SELECCIÓN ARTIFICIAL


HEREDABILIDAD

Es una medida de la variación genética aditiva de un rasgo cuantitativo h2 = 0 - 1

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h2 = 0,4 h2 = 0,05

SELECCIÓN ARTIFICIAL Y HEREDABILIDAD


MEJORA GENETICA EN EL LARGO PLAZO

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INTERACCION GENOTIPO - AMBIENTE


¿QUÉ INFORMACION NECESITO PARA SELECCIONAR AL MEJOR PEZ?

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Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Full sib

Peces para selección

Peces para evaluación

Núcleo

Centro de prueba

DISEÑO DE APAREAMIENTO FAMILIAR Y REGISTRO DE DATOS PARA ESTIMAR PARÁMETROS GENÉTICOS.


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 GENETICA BLUP

(Best Linear Unbiased prediction)

BVi = Predicted Breeding value

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SISTEMA O ESTRUCTURA DISEMINACION PMG


ESTRUCTURA PROGRAMAS DE MEJORA GENETICA EN ACUICULTURA

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CLASIFICAR CARACTERES BIOLOGICOS

Cualitativo Cuantitativo

Sexo - Peso smolt - SGR (Specific Growth Rate)

- IGS - Peso WFE (Whole Fish Equivalent)

Madurez - Gaping - Color filete - Rendimiento filete - Sobrevivencia

Resistencia a patógenos.

ECONOMICAMENTE ¿CUÁL VALE MAS?

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H = v1 BV1 + v2 BV2 + v3 BV3 + vi BVi

BVi = TRUE Breeding value o valor mejorante para cada rasgo. V i = Ponderación económica.

Obje;vo de selección = H

Combinación de caracteres biológicos que se desean mejor por la influencia que tienen en el beneficio (rentabilidad) económico de la empresa (Ponzoni, 1992).


H = v1 BV1 + v2 BV2 + v3 BV3 + vi BVi

Obje;vo de selección = H

Selección de múltiples rasgos, – Que debemos hacer? Paso 1. Definir i rasgos a seleccionar en los reproductores. Paso 2. Determinar ponderación económica relativa vi para los i rasgos seleccionados.

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Ponderaciones económicas (v)

Ponzoni (1992) define la ponderación económica de un carácter como: el cambio en el margen bruto (ingresos - costos) por cada unidad de cambio del carácter, suponiendo que los otros permanecen constantes.

Paso 2. Determinar ponderaciones económicas.


Criterio de selección = I

I = b1 PBV1 + b2 PBV2 + b3 PBV3 + bi PBVi

BVi = Predicted Breeding value o valor mejorante para cada rasgo (BLUP). b i = Coeficiente que maximiza la respuesta económica en H.

Combinación de caracteres biológicos que se pueden medir de forma práctica y económica, que están correlacionadas con H y que por tanto se usan para la selección de reproductores.

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Selección de múltiples rasgos, – Cómo lo implemento? Paso 3 Estimar parámetros genéticos de todos los rasgos incluidos en H e I.

- Heredabilidad = h2 - Correlaciones genéticas = rg

Paso 4. Predecir valor genético (BLUP) y combinar en el índice.

Criterio de selección = I


CORRELACION GENETICA ENTRE RASGOS

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Pez Fam A Fam B Fam C Fam D 1 130 110 70 90 2 100 90 70 50 3 80 60 60 30 4 50 60 40 30

Promedio Fam 90 80 60 50 Promedio Total 70

Carácter cuantitativo: Peso (gramos).

SELECCIONE 4 PECES POR TAMAÑO

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