Evaluación de los polimorfismos de nucleotido simple asociados a cambios en el color de la carne en ganados bos indicus y cruces con bos taurus

Abstract

La palatabilidad de la carne comprende muchos factores como el aspecto, el color, el sabor, la jugosidad y la dureza, los cuales se asocian a la calidad sensorial. Actualmente existe una tendencia hacia el bajo consumo de carne, dado por los elevados precios y en muchas ocasiones por la inadecuada calidad. El color de la carne constituye el primer atributo sensorial que recibe el consumidor en el momento de tomar la decisión para la compra, un óptimo color le otorga a la carne propiedades de calidad apetecidas comercialmente. El color de la carne tiene una influencia tanto de los componentes genéticos como de los factores ambientales (condiciones antemortem y postmortem, la química del músculo y muchos factores relacionados con el procesamiento de la carne, almacenamiento y maduración), sin embargo, en bovinos específicamente, los efectos genéticos han sido poco estudiados. Uno de los enfoques en los sistemas de producción de carne es el mejoramiento de este atributo a partir de la identificación de variantes alélicas de genes específicos del músculo o de aquellas que participen en procesos biológicos relacionados con el postmortem. De este modo, en el presente proyecto se contempló el análisis de mutaciones en los genes Calpaína 1 (CAPN1), Calpastatina (CAST), Subunidad Gamma 3 de la proteína - kinasa AMP activada (PRKAG3), Rianodina (RYR1) y la Mioglobina (MB), a partir de la búsqueda de SNPs en 164 novillos proveniente del cruce entre animales Bos indicus X Bos indicus y Bos taurus X Bos indicus. Se calcularon las frecuencias alélicas y genotípicas, el equilibrio de Hardy Weinberg y el estadístico Fis. A partir de los datos fenotípicos se evalúo la influencia de los tiempos de maduración (7, 14 y 21 días), el cruce y la interacción entre cruce y maduración sobre los índices colorimétricos (L*, a*, b*, C* y hab) en los músculos Longissimus dorsi (LD) y Semitendinosus (ST), haciendo uso del método CIELAB; los datos fueron analizados mediante el programa estadístico SAS, identificándose el efecto del cruce y la maduración tanto en el músculo LD como ST, sobre los parámetros de color. Finalmente se realizó el estudio de asociación encontrándose que varios SNP de cada gen estaban asociados significativamente con los rasgos de color (p≤0,05). En el modelo también fue evaluado el efecto del cruce, la maduración y las interacciones (cruce *Maduración, cruce *Marcador, Marcador*Maduración, Marcador*Maduración* cruce) las cuales no presentaron significancia para ningún índice colorimétrico en los músculos LD y ST. Con los resultados obtenidos en este estudio fue posible evidencia que los genes CAPN1, CAST, MB, PRKAG3 y RYR1 poseen efectos potenciales sobre la característica color de la carne en ganado Bos indicus y sus cruces. Esta es la primera vez que se reporta la asociación de estos genes a características del color de la carne en bovinos, considerándolos por lo tanto, como genes candidatos para este rasgo con el potencial de ser empleados en un programa de mejoramiento genético animal donde la genómica sea la herramienta a ser utilizada.

Abstract. Meat palatability involves many factors such as, appearance, color, flavor, juiciness and hardness, which are associated with the sensory quality. At present, there is a low trend toward meat consumption, given by high prices and in many cases by inadequate quality. Meat color is considered the first sensory attribute that consumer receives at the time of purchasing; an optimal color gives meat several quality properties commercially appreciable. Meat color is under the influence of both, the genetic and the environmental factors (antemortem and postmortem conditions, muscle chemistry and many factors related to meat processing, storage and aging), however, specifically bovine genetic effects have been little studied. One approach in beef production systems is the improvement of this attribute from the identification of allelic variants of muscle specific genes or those involved in biological processes associated with postmortem. Thus, in the present project was considered the SNP identification of the Calpain 1 (CAPN1) Calpastatin (CAST), gamma subunit protein 3 AMP activated kinase (PRKAG3) Ryanodine (RYR1) and myoglobin (MB) genes from 164 steers originated by the cross between Bos indicus X Bos indicus and Bos taurus X Bos indicus animals. The allele and genotype frequencies were calculated, as well as, the Hardy Weinberg equilibrium and the statistical Fis. The influence of ageing times (7, 14 and 21 days) was evaluated as from the phenotypic data, crosses and interaction between crossing and maturation on colorimetric rates (L *, a *, b *, C * and hab) in Longissimus dorsi (LD) and Semitendinosus (ST) muscles, using the CIELAB method. Data were analyzed using the SAS statistical program identifying the effect of crossing and maturation of both, LD and ST muscles on color parameters. Finally, the association study showed several SNP of each gene significantly associated with color traits (p≤0.05). The effects of crossing, aging and interactions (crossing vs. Maturation, crossing vs. Marker, Marker vs Maturation, and Maturation vs Marker*crossing) were also evaluated, which showed no significance for any color index within the muscles. The present results evidenced that CAPN1, CAST, MB, PRKAG3 and RYR1 genes, have potential effects on meat color trait in Bos indicus cattle and their crosses. This is the first report about the association of such genes to color traits in beef cattle, considering them as candidate genes for this trait with the potential to be used within an animal breeding program, where genomics is the tool to be used.

Resumo. A palatabilidade da carne compreende muitos fatores, como aspecto, coloração, sabor, rugosidade e a dureza, os quais se associam a qualidade sensorial. Atualmente, há uma baixa tendência no consumo de carne, em consequência de preços elevados e em muitas ocasiões, devido a uma qualidade desfavorável. A cor da carne constitui o principal atributo sensorial para o consumidor, sendo este o fator de decisão para realizar a compra; uma ótima cor concede a carne atributos de qualidades comercialmente desejados. A cor da carne possui influência tanto de componentes genéticos quanto de fatores ambientais (condições antemortem e postmortem, a química do músculo e muitos fatores relacionados ao processamento da carne, armazenamento e maturação), não obstante, especificamente em bovinos, os efeitos genéticos têm sido pouco pesquisados. Um dos enfoques do sistema de produção de carne é o melhoramento deste atributo, a partir da identificação de variantes alélicas de genes específicos de músculo, ou que contribuem em processos biológicos relacionados com o postmortem. Deste modo, neste projeto contemplou análises de mutações nos genes Calpaína 1 (CAPN1) , Calpastatina (CAST), Subunidade Gamma 3 da proteína - kinase AMP ativada (PRKAG3), Rianodina (RYR1) e a Mioglobina (MB), a partir da busca de SNPs em 164 novilhos proveniente do cruzamento entre Bos indicus x Bos indicus e Bos taurus x Bos indicus. As frequências alélicas e genotípicas, o equilíbrio de Hardy-Weinberg e teste estatístico Fis foram calculados. A partir dos dados fenotípicos, foram avaliados a influencia do tempo de maturação (7, 14 e 21 dias), o cruzamento e a interação entre cruzamento e maturação sobre os índices colorimétricos (L*, a*, b*, C* e hab) nos músculos Longissimus dorsi (LD) e Semitendinosus (ST), empregando o método CIELAB; os dados foram analisados com o auxílio do software estatístico SAS, identificando-se o efeito de cruzamento e maturação, em ambos os músculos, nos parâmetros de cor. Finalmente, um estudo de associação foi realizado identificando-se que vários SNPs de cada gene estavam associados significativamente com os índices de cor (p≤0,05). No modelo, também se avaliou o efeito do cruzamento, maturação e as interações (cruzamento*maturação,cruzamento*marcador,marcador*maturação, arcador*maturação* cruzamento), as quais não apresentaram significância para nenhum índice colorimétrico em ambos os músculos. Com os resultados obtidos, foi possível evidenciar que os genes CAPN1, CAST, MB, PRKAG3 e RYR1 possuem efeitos potenciais sobre a característica cor da carne bovina Bos indicus e seus cruzamentos com Bos taurus. Esta é a primeira vez que se reporta a associação dos genes Calpaina, Calpastatina, Mioglobina, Rianodina e PRKAG3 com características de cor da carne de bovinos, considerando-os, portanto, como genes candidatos para esta característica com potencial de serem empregados em um programa de melhoramento genético animal onde a genômica seja uma ferramenta a ser utilizada.