Variación genética de una población colombiana de búfalo de agua (bubalus bubalis) a través de un panel de microsatélites relacionados con la especie

Abstract

Uno de los intereses de la industria bubalina actual es el mejoramiento genético de los hatos, buscando aumentar su producción y calidad. Ésta actividad se fundamenta en la selección de individuos con las mejores características genéticas teniendo en cuenta su fenotipo y genealogía, para posteriormente realizar apareamientos entre individuos portadores de las mejores cualidades productivas. Sin embargo, el desconocimiento de los pedigríes de los individuos sometidos al programa de mejoramiento puede llegar a generar problemas a futuro en la población como endogamia y pérdida de la diversidad genética, lo que a futuro puede llegar a tener un efecto deletéreo en los organismos, debido a que tienen menos posibilidades de respuesta frente a diversos cambios ambientales. éste inconveniente se resolverá utilizando la verificación del parentesco y/o identificación genética de los individuos (genotipificación) a través de marcadores moleculares como los microsatélites, los cuales han demostrado ser una valiosa herramienta para realizar la identificación precisa de los individuos. En ésta investigación se estandarizó y validó un panel de dieciséis loci microsatélites dinucleótidos (CCMB211, CCMB208, CCMB168, CCMB126, CCMB005, CCMB238, CCMB078, CCMB060, CCMB006, CCMB207, CCMB001, CCMB077, CCMB045, CCMB043, CCMB159 y CCMB113), seleccionados de un grupo de 498 marcadores polimorficos aislados de una librería genómica de la especie Bubalus Bubalis reportados por Nagarajan et al., (2009). Inicialmente se presenta todo el proceso de estandarización y optimización de las condiciones de la PCR multiplex utilizando éstos marcadores fluoromarcados. Posteriormente, se realiza la validación del panel utilizando 282 muestras de individuos de raza Buffalypso nacidos entre 2006 y 2009 en la Hacienda bufalera “La Suiza” que pertenece al Fondo Bufalero del Centro y que tenían información genealógica parcial. Se observó que todos los microsatélites seleccionados para el panel eran polimórficos y que tenían un número medio de alelos de 9,51±0,49. 13 de los 16 marcadores tenían desviaciones significativas respecto del equilibrio de Hardy-Weinberg (HWE) debido al exceso de homocigotos en la población evaluada. Al realizar el análisis de los individuos por sexo se observó que los machos presentaban mayor exceso de homocigotos que las hembras, siendo éstas las que aportaban más diversidad a la población. Dado el desconocimiento de los pedigríes de los individuos seleccionados para la muestra y debido al exceso de homocigotos encontrados en los análisis iniciales, se procedió a buscar las relaciones entre hermanos y entre parientes mediante análisis de máxima verosimilitud utilizando los programas Kinalyzer y ML-relate; con una probabilidad del 95% se encontró que el 91.05% de los individuos podrían ser medios hermanos, el 8.04% hermanos completos y el 0.08% padres e hijos. Adicionalmente se realizó el análisis de la variabilidad genética de la población mediante estadísticos F de Wrigth, análisis de correspondencias múltiples, análisis de coordenadas principales y análisis bayesianos de estructura. Los resultados generales de éstos análisis evidenciaron la presencia de dos acervos genéticos diferentes para el lote de individuos nacidos en el 2006 y otro completamente diferente para los nacidos en el 2007 y un manejo genético más adecuado que combinaba los dos acervos para los individuos nacidos apartir del 2008 y 2009. También se evidencia una tendencia a agrupar a los machos lejos de las hembras por el marcado exceso de homocigotos de los mismos, lo que los hace más similares entre si. La aplicación de los resultados de este estudio, incluyendo el panel de microsatélites validado puede permitir a los criadores de búfalo asignar paternidad y realizar apareamientos entre individuos específicos para el desarrollo de la cría y orientar estrategias de conservación racionales para los búfalos que pertenecen al Fondo Bufalero del Centro (FBC).

Abstract. One of the interests of the current bubaline industry is the genetic improvement of the herds, looking to increase production and quality. This activity is based on the selection of individuals with the highest genetic features given their phenotype and genealogy, later to make matings between individuals carrying the best productive qualities. However, the pedigrees are unknown and the individual subject to the breeding program can generate future problems in the population as inbreeding and loss of genetic diversity, which in future can have a deleterious effect on organisms because they are less likely to respond to various environmental changes. This problema will be solve using the verifying relationship or genetic identification of individuals (genotyping) using molecular markers such microsatellites, which have proven to be a valuable tool for the accurate identification of individuals. In this research was standardized and validated a panel of sixteen loci microsatellites dinucleotide (CCMB211, CCMB208, CCMB168, CCMB126, CCMB005, CCMB238, CCMB078, CCMB060, CCMB006, CCMB207, CCMB001, CCMB077, CCMB045, CCMB043, CCMB159 and CCMB113), selected of a group of 498 polymorphic markers isolated from a genomic library of the species Bubalus Bubalis reported by Nagarajan et al., (2009). Initially the process of standardization and optimization of multiplex PCR conditions is presented using these markers labelled with four different fluorescent dyes. Subsequently, the validation panel is made using 282 samples from individuals of Buffalypso breed born between 2006 and 2009 in ranch "La Suiza" belonging to Fondo Bufalero Centro and they had partial genealogical information. It was observed that all microsatellite selected for the panel were polymorphic and having an average number of alleles of 9.51 ± 0.49. 13 of the 16 markers had significant deviations from Hardy- Weinberg Equilibrium (HWE) due to excess of homozygotes in the population evaluated. When the analysis of individuals was realized by sex was observed that males had higher excess homozygous than females, these being the most contributing of the diversity to the population. Given to ignorance of the pedigrees of the selected sample and due to the excess of homozygotes found in the initial analysis individuals, we proceeded to find the relationships between brothers and between relatives by maximum likelihood analysis using Kinalyzer and ML-relate programs; with a probability of 95% was found that 91.05% of individuals could be half-siblings, the 8.04% full-siblings, and 0.08% fathers and sons. Further analysis of the genetic variability of the population was made by Wright F statistics, multiple correspondence analysis, principal coordinates analysis and Bayesian analysis of structure. The overall results of these analyzes revealed the presence of two different gene pools one for a lot of individuals born in 2006 and other completely different for those born in 2007 and a more appropriate genetic management that combined the two stocks for 2008 and 2009. Also it is showing a trend to agroupe the males away from females by the marked excess of homozygotes of them, making them more similar to each other. The application of the results of this study, including validated microsatellite panel may allow breeders buffalo assign paternity and make matings between specific individuals for the development of farming and guide rational conservation strategies for buffaloes belonging to the Fondo Bufalero Centro (FBC).