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I Semestre 2015
Fundamentos de mejora genética de peces
Profesor
Dr. José Gallardo
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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
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¿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
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Tilapia de mozambique (Oreochromis mossambicus))
Gametos
♀
gg
♂
Gg
Dominancia incompleta: Tilapia
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Interacción entre alelos de un gen
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♂
♀
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
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♀
♂
• 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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD
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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
COEFICIENTE DE CONSANGUINIDAD
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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?
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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
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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
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MEJORA GENETICA EN EL LARGO PLAZO
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INTERACCION GENOTIPO - AMBIENTE
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¿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.
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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
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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).
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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.
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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
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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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