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EL IMPACTO DE LA SELECCIÓN GENETICA SOBRE LA CALIDAD DE LECHE Introducción: Durante los últimos cuarenta años la selección genética de la raza Holstein en el mundo y también en Argentina a logrado un notable incremento en producción de leche. Pero esto a traído aparejados algunos problemas en lo que se refiere a disminución en la resistencia a enfermedades, reproducción y longevidad de las vacas. Con esta situación hoy en día es prioridad para todos los actores que participan en genética trabajar para mejorar todo lo relacionado con reproducción y salud sin peder la capacidad de producir leche que se ha conseguido. Con esto podemos decir que la meta de la selección genética en estos tiempos es: una vaca que produce leche de una composición deseable en forma eficiente , con costos bajos de mantenimiento y que resiste al rechazo involuntario. En este trabajo nos proponemos realizar un relevamiento de rasgos de tipo que están relacionados con salud y durabilidad de las vacas haciendo mayor énfasis en aquellos que involucran a la salud de ubre. También vemos las herramientas que nos permiten medir y ver el avance en los objetivos planteados. Y por ultimo nos dedicamos al genoma, una nueva tecnología disponible que ha despertado gran entusiasmo y también cuestionamientos pero que sin duda es una herramienta que tenemos que aprender a utilizar y será junto con las evaluaciones genéticas de gran utilidad en la selección genética.

Conformación de ubre y Células Somáticas Entre todas las características que hacen a la funcionalidad, la salud de la ubre es el rasgo más confiable e imparcial para medir. Más aún, es el rasgo central cuando se trata de evaluar la posible permanencia en el rodeo. Dentro del grupo de caracteres funcionales, el Recuento de Células Somáticas (RCS) como estimador de la salud de la ubre ha sido el primer rasgo en ser registrado dentro de la producción de leche. Sin embargo no fue sino hasta principios de la década pasada que la salud de la ubre ganó el reconocimiento necesario como rasgo clave, y su influencia seguramente continuará aumentando durante los próximos años. La salud de la ubre ha sido siempre una de las principales causas de rechazo. Es una suerte de ironía de la selección de rodeos lecheros que el rasgo salud de la ubre no fuera demasiado tenido en cuenta hasta que se pudo demostrar científicamente y con cifras su importancia, sino hasta la aparición del RCS (Recuento de Células Somáticas) como rasgo integrante de los índices totales. En Dinamarca, en 1990, a la prueba de “resistencia a la mastitis”, se le dio un peso de 14% en el índice final. Cuanto más grandes son los rodeos, más importancia cobra el hecho de tener vacas sin problemas. Cuando se habla de salud de la ubre , es obvio que estamos específicamente hablando del rasgo “resistencia a la mastitis”. Sin embargo, no hay casi información disponible acerca de la incidencia de la mastitis en la mayoría de los países alrededor del mundo. De la misma manera que con el cálculo de las pruebas de Vida en el Rodeo, los centros de datos usan rasgos como estimadores. El rasgo RCS ha sido por lejos el de mayor correlación (aproximadamente 0.7) con la resistencia a la mastitis. Por ello, el RCS es un rasgo clave en el cálculo de dos importantes rasgos funcionales: la Salud de la Ubre y la Vida en el Rodeo.


Analizando los datos del prueba del Sire Summaries (agosto 2008), podemos ver que entre los 50 primeros toros rankeados para vida productiva solo cuatro no son positivos para el RCS, pero además de esos 46 toros 37 resultan positivos para fertilidad. Esto nos muestra que existe una relación entre células somáticas y fertilidad, que hace pensar que hay una mayor capacidad inmunológica en este tipo de vacas. Lo mismo se puede apreciar en los 10 mejores toros por vida productiva en Canadá que son positivos para células somáticas y fertilidad. Entre las características lineales de la ubre que sirven como indicador para la vida productiva tenemos a la profundidad de ubre e inserción anterior, estas dos características no solo están estrechamente correlacionadas sino que tienen las heredabilidades mas altas. Pero es en este punto donde se presenta un dilema ya que profundidad de ubre es una de las características que esta positivamente correlacionada con producción de leche. Por cada litro de leche producida necesitamos 500 gramos de ubre, es el volumen de la ubre lo que nos revela si una vaca es extremadamente productora. Por lo tanto a mayor producción de leche mas volumen de ubre y en la mayoría de los casos mas profunda es la misma. Con esto podemos inferir que es primordial que los productores sepan las debilidades y fortalezas de sus rodeos para definir sus objetivos de selección y crear su propio índice. Si alguien necesita mejorar en producción de leche y salud de ubre simultáneamente, tendrá que ser muy estricto en la selección y los toros que mejoran producción, ubre y vida productiva aun son muy difíciles de encontrar. Otros rasgos relacionados con la salud de ubre son velocidad de ordeñe y largo de pezones. Las vacas con baja Velocidad de Ordeñe son comparativamente más resistentes a la mastitis y estén menos expuestas a los patógenos. Además, una serie de estudios llevados a cabo en diversos países han revelado otra significativa y verificable correlación entre Salud de la Ubre y Largo de Pezones. Cuanto más cortos, mayor es la resistencia a la mastitis.


Textura de Ubre ¿Cómo es evaluada la textura de la ubre? “La apreciación de la textura es el grado de blandura, suavidad, pliegues y expansión. Son puntuados en una escala 1-9, donde 1 es extremadamente carnosa y 9 es extremadamente suave y se pliega mucho. La textura de la ubre tiene una heredabilidad del 15%, de modo que la selección puede ser aplicada para lograr un mejoramiento dentro de la población de animales. la característica con mayor mejora en la población Holstein de Canadá durante los últimos 10 o 15 años creo que la respuesta predominante sería la calidad general de la ubre, una ubre carnuda como una combinación de un exceso de tejido de cicatrización, inflamación en la ubre y/o retención de fluidos (edema) dentro de la ubre. Es posible, que haya un componente genético aparte que está influenciando la consistencia del tejido de la ubre. En contraste, una ubre con buena textura, tiene muy pequeña cantidad de líquido extra vascular. Toda la sangre está contenida dentro de los vasos. La buena textura en una ubre es lo que caracteriza a una ubre con un sistema de circulación eficiente, y la carencia de retención de líquidos minimiza cualquier peso extra y por ello un impacto negativo en la integridad del aparato suspensorio de la ubre”. La textura de la ubre presenta una alta correlación genética con la Vida en el Rodeo (Vida productiva) (0.260), no sorprende que presente una gran correlación con el RCS y rasgos de producción”. A esto Shannon agrega “Para remarcar la importancia de la textura de la ubre, hay investigaciones (Sewalem 2004 Journal of Dairy Science) que revelaron que la textura de la ubre era el 2º rasgo descriptivo más importante (detrás de inserción ubre anterior) que definía el riesgo potencial de una vaca de ser removida del rodeo. El indicador más importante de la calidad de la ubre es la diferencia en su volumen antes del ordeñe y después de éste. El problema más grande en la población Holstein actual, con respecto a la calidad de la ubre, es el elevado pico de producción especialmente el producido en las hembras de 2 años. Ya no es raro que una vaquillona de esta edad salte de 0 a 40 Kg. de leche en sólo 3 semanas. Las vacas más viejas que todavía tienen buena calidad de ubres por lo general son hembras que tuvieron un comienzo de producción menos agresivo y han ido incrementando la producción en las lactancias subsiguientes. Un pico de 50 Kg. en una 2ª lactancia resulta en un menor daño a la calidad de la ubre que una 1ª lactancia de 40 kg. En general las hijas de toros transmisores positivos en textura de ubre tienen pocos problemas con el edema de ubre.

Herramientas disponibles en Argentina Los productores lecheros en Argentina hoy en día cuentan con herramientas que le permiten evaluar las debilidades y fortalezas de sus rodeos para poder definir sus objetivos en la selección genética y también controlar el éxito de su programa de crianza. La Evaluación por tipo nos da información sobre correlaciones entre conformación de ubre, resistencia a mastitis y durabilidad. El control lechero oficial, además de medir mensualmente producción de leche, grasa butirosa y proteína, realiza análisis de células somáticas. La Asociación Criadores de Holando Argentino (ACHA) y la Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad Nacional del centro de la Provincia de Buenos Aires (UNCPBA) realizan la evaluación genética por producción y tipo de reproductores holando Argentino (vacas y Toros)


Genómica y su contribución a la producción lechera. Áreas de aplicación. La Genómica puede definirse como “la ciencia que estudia la estructura, función e interrelaciones entre genes individuales y el genoma en su totalidad”, instalándose en la sociedad como la ciencia del siglo XXI. El genoma es la ¨unidad biológica primaria¨ con capacidad de crear y mantener a los organismos vivos. La información contenida en el genoma esta codificada en el ácido desoxirribonucleico (ADN) y dividido en discretas unidades llamadas genes. Desde medidos de los años 80 e impulsado por el proyecto del genoma humano, se desarrollaron una serie de tecnologías que permitieron llegar a determinar la secuencia completa del genoma humano en el año 2003. Posteriormente, se comenzó a extender a otras especies, por ejemplo la secuencia el del genoma bovino fue publicada en el año 2005. Para poder arribar a este conocimiento se desarrollaron diferentes técnicas a nivel del ADN, entre otras, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la fabricación de los primeros secuenciadores automáticos, que permitieron la automatización/robotización del genotipado y secuenciación de genomas grandes, posibilitando de esta manera que en la actualidad existan mapas genéticos en la mayoría de las especies animales. En la figura 1, se muestra un esquema básico de cómo se realizan estos estudios. Partiendo del ADN obtenido de una célula cualquiera (glóbulos blancos de la sangre, bulbos de folículos pilosos, etc.), mediante la reacción en cadena de la polimerasa, se obtienen millones de copias de un fragmento específico del ADN del animal que se desea estudiar y luego de éste ADN duplicado y por medio de un secuenciador automático se puede obtener su composición y ordenamiento de las bases químicas que lo constituyen (Adenina, Timina, Citosina y Guanina). Figura 1. Esquema de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y secuenciado de un fragmento de ADN.


B.- Marcadores Moleculares Los marcadores moleculares son pequeños fragmentos del ADN que presentan diferencias entre individuos, y estas diferencias a nivel del ADN también pueden estar asociadas o ser responsables directamente de las diferencias que observamos entre individuos (diferencias fenotípicas). Como su nombre lo indica, un marcador molecular sirve para marcar un fragmento de ADN, es decir, indicar un punto de referencia en el genoma que se hereda y puede ser seguido en las descendencias o generaciones de los animales. La identificación y ubicación en el genoma de estos marcadores, ha permitido la elaboración de mapas genéticos en la mayoría de las especies de animales. En la actualidad los marcadores a nivel del ADN más difundidos son los Microsatélites (secuencias cortas entre 2 y 6 pares de base repetidas en tandem) y los SNP (Single Nucleotide Polymorphisms). Estos marcadores han sido y son la base de los principales estudios que tienen directa aplicación en el campo de la producción agropecuaria. C .- Principales áreas de utilización de los marcadores moleculares en animales. 1.- Identificación individual-pruebas de paternidad La identificación individual en animales por medio de métodos de laboratorio, comienza en la década de 1930 con la utilización de los grupos sanguíneos en bovinos. En la década de 1950 se sistematiza su empleo debido al uso masivo de la inseminación artificial y queda totalmente instalada cuando las pruebas de progenie comenzaron a expandirse, primero en bovinos lecheros y luego en bovinos de carne. Actualmente, la International Society for Animal Genetics (ISAG – www.isag.org.uk), lleva a cabo cada dos años, pruebas comparativas entre los laboratorios que realizan identificación en bovinos, con el objeto de estandarizar los protocolos, nomenclatura y procedimientos de genotipado para que los resultados de los diferentes laboratorios puedan ser comparables. Esto significa que, por ejemplo, si un toro fue analizado para su ADN fingerprint en un país determinado, y su semen es vendido a otro país, las crías deben poseer un ADN fingerprint que sea compatible con ese padre. 2.- Detección de rasgos y defectos hereditarios. Los defectos hereditarios que afectan en general a los animales son poco comunes pero pueden ser económicamente importantes tanto a nivel de rodeos en particular, a nivel de país o bien a nivel mundial. La OMIA-Online Mendelian Inheritance in Animals (http://omia.angis.org.au) es una base de datos donde se recopila información sobre defectos hereditarios y rasgos en más de 135 especies animales, cuyo responsable es el Profesor F. Nicholas de la Universidad de Sydney, Australia. La base de datos actualmente (octubre 2008) contiene información y referencias textuales de las características hereditarias y accesos a sitios y a otros sitios con registros relevantes Están descriptos 369 defectos hereditarios en bovinos, de los cuales 68 son atribuidos a un único locus, 37 están caracterizados a nivel molecular, 122 son considerados como potenciales modelos para enfermedades en humanos y 227 como modelos para otras especies animales. El rápido avance de los conocimientos a nivel genómico ha permitido no solo aumentar la precisión en el diagnóstico para alguno de ellos (i.e. la deficiencia en la enzima alfa glucosidasa que hasta pocos años se diagnosticaba solamente por los niveles enzimáticos, ahora se lleva a cabo por medio de PCR-RFLP), sino que ha permitido el hallazgo de sus mutaciones causales. Como ejemplo en bovinos lecheros puede mencionarse el BLAD-Bovine Leukocyte Adhesion Deficiency, en la cual los animales afectados mueren porque son susceptibles a


infecciones debido a la imposibilidad de los leucocitos de atravesar los capilares sanguíneos y migrar hacia el tejido afectado. Esto se debe a una deficiencia de una proteína en su membrana llamada subunidad beta 2 integrina o DC18. Su modo de herencia es recesivo. A principio de los ´90, ~ 14% de los toros Holstein-Friesian eran portadores de esa mutación y en Estados Unidos se estimó que ~ 0,2% de los terneros estuvieron afectados con una pérdida anual de 5 millones de dólares. En un estudio realizado en Argentina sobre 356 hembras Holando Argentino provenientes de 3 establecimientos lecheros se encontraron 4 animales portadores, lo que representa el 1% (Almada, Comunicación Personal) Otro defecto hereditario en bovinos Holstein-Friesian y de particular interés porque es uno de los pocos casos en los cuales la muerte embrionaria fue identificada a nivel molecular, es la deficiencia en la enzima uridino monofosfato sintetasa (DUMP). Esta enzima es responsable de convertir el ácido orótico a uridinomonofosfato (UMP) el cual es un componente esencial del nucleótido pirimidina. Las pirimidinas son elementos principales de los ácidos nucleicos, de allí su importancia. Los heterocigotas presentan una tasa de retorno mayor. A fines del año 2006, se estimó que ~ 25% de los toros Holstein-Friesian son portadores de una mutación en el gen SLC35A3 que causa el complejo de malformación vertebral (CVM). El screening o monitoreo genético con el objeto de controlar y evitar la difusión masiva de un defecto hereditario tiene un amplio potencial de uso en el campo de la producción animal. Esto es debido a que la reproducción animal es controlada, los intervalos generacionales son relativamente cortos y que el conjunto de una raza puede ser grandemente influenciada por la naturaleza jerárquica de la cría animal donde unos pocos machos son usados masivamente vía inseminación artificial. Por lo tanto, la contribución de herramientas moleculares que permitan detectar precozmente defectos hereditarios en reproductores es importante.

3.- Loci de rasgos cuantitativos-QTL. Utilización en programas de mejoramiento. La mayoría de los esquemas de selección se basan en la teoría de la genética cuantitativa. Esta teoría asume que la mayoría de los caracteres de importancia económica están determinados por infinitos genes, cada uno de ellos teniendo un pequeño efecto sobre el carácter. Bajo este modelo la selección es un tipo de proceso donde los genotipos son progresivamente modificados pero sin un conocimiento real del número de genes, localización, efectos y frecuencias de los alelos favorables. El desarrollo de técnicas a nivel molecular como las ya descriptas anteriormente, junto con otras tecnologías, ha permitido detectar con diferente nivel de resolución la posición y el efecto sobre los fenotipos de estas “regiones” o genes. A estas “regiones”, cuyas variantes alélicas tienen efecto aditivo sobre un fenotipo, se los denomina loci de caracteres cuantitativos (Quantitative Trait Loci-QTL). Actualmente más de 100 QTL fueron encontrados para diferentes características en bovinos lecheros y genes específicos, tales como DGAT1, GHR ABCG2, OPN y las Caseínas, han sido caracterizados y confirmadas las mutaciones puntuales responsables del cambio fenotípico. Si bien existen múltiples avances realizados en animales experimentales sobre la búsqueda y confirmación de QTL en bovinos lecheros, aún la implementación de las estrategias de selección asistidas mencionadas, es incipiente. A nivel industrial existe una empresa norteamericana, Accelerated Genetics, que ha iniciado la implementación de programa de selección asistida por marcadores genéticos (SAM) en la selección de sus reproductores.


Desde 1998 tiene registrado el impacto de genes específicos (entre otros DRB, CYP21, Prolactina) sobre una medida del valor genético aditivo de reproductores lecheros, la “habilidad de transmisión predicha” (predicted transmission ability-PTA) para producción de leche, proteína, grasa y otras variables productivas de importancia económica. También a nivel mundial Francia, desde el año 2000, ha implementado un programa de selección asistida por marcadores genéticos en bovinos lecheros. Este programa se inició desde los años 1996 a 1999, con el trabajo del Departamento de Genética del INRA en colaboración con el sector industrial, representado por una organización que agrupa tanto a cooperativas de productores bovinos, caprinos y ovinos, como a centros de inseminación (cuyas siglas son UNCEIA-Union Nationale des Coopératives agricoles d'Elevage et d'Insémination Animale) y por medio del cual se detectaron varios QTL relacionados a caracteres lecheros de importancia económica-productiva. Basados en los resultados obtenidos, iniciaron la implementación de un programa de SAM en las tres razas principales bovinas lecheras francesas, Montbéliarde, Normande y Holstein. En conjunto, utilizaron 43 marcadores microsatélites que les permitió monitorear la transmisión entre generaciones de esos segmentos cromosómicos conteniendo alguno de los QTL para producción o composición de leche, caracteres de tipo, resistencia a mastitis o fertilidad en hembras (en total 14 regiones cromosómicas). Se constituyó así un núcleo de jóvenes animales reproductores (machos y hembras) con una valoración genética aditiva estimada aún sin haberse sometido a una prueba de progenie. En un trabajo reciente (año 2008) se han destacado los siguientes resultados: 1.-: se confirmó la presencia de uno de los 14 QTL en cada una de las tres razas, y en promedio, 5 QTL en cada raza, explicaron la mitad del total de la varianza genética de los caracteres productivos; 2.- se verificaron las progresos genéticos obtenidos a partir de las valoraciones genéticas y de los tiempos reales de implementación de SAM. Para ello se compararon los valores de “predicted transmission ability” (PTA) en poblaciones bovinas no seleccionadas con aquellas seleccionadas con SAM, obteniendo resultados favorables hacia el SAM. La combinación de la genética cuantitativa y la molecular, en conjunto con otras disciplinas como la estadística y la bioinformática, posibilita asociar fenotipos con variaciones a nivel molecular y de este modo determinar la “arquitectura” genética de los caracteres de interés productivo. Esta información puede contribuir a la optimización de las evaluaciones genéticas y a las estrategias de selección debido a que se podría incrementar la precisión en la selección, aumentar el beneficio en la selección de caracteres de baja heredabilidad, limitados a un sexo y/o de aquellos de expresión tardía (ej: longevidad), permitiendo acortar los intervalos generacionales. Finalmente, para un uso racional de las metodologías moleculares se requiere el uso óptimo de los métodos tradicionales de selección y sin duda que el máximo provecho puede ser obtenido cuando estas técnicas son utilizadas en forma integrada. 4.- Utilización práctica de la tecnología de marcadores moleculares Como se señaló anteriormente esta nueva tecnología permitirá nuevos avances en el mejoramiento genético, ya sea en los programas de Selección Asistida por Marcadores (SAM), como también en el Manejo Asistido por Marcadores (MAM) y Marketing Asistido por Marcadores (Mkt-AM). Para reforzar y definir éstos conceptos podemos decir que: • Selección Asistida por Marcadores (SAM): Consiste en valerse de la información que nos dan los marcadores moleculares para tomar decisiones de selección, así se podrá seleccionar los animales genéticamente superiores para las características deseables de interés económico, se podrá orientar sobre el direccionamiento de apareamientos, rechazo de animales que no tengan los genes deseables, como decisiones de compra de animales, semen o embriones que tengan el perfil genético


deseado para aumentar la frecuencia (cantidad de animales en una población) de genes favorables. Destacamos que esta opción es la primera que se visualiza, pero no es la única. Manejo Asistido por Marcadores (MAM): Las decisiones de manejo pueden ser tomadas con la ayuda de los marcadores, así de acuerdo al perfil genético de los animales se podrán decidir aspectos de alimentación, sanidad y manejo, ajustando lo aspectos de acuerdo al potencial genético, logrando así mayor eficiencia y rentabilidad. Marketing Asistido por Marcadores (MrkAM): conociendo el perfil genético de los animales se podrá direccionar la comercialización de la producción de manera más eficiente, por ejemplo se podrán seleccionar animales que producen leche con mayor rendimiento para la producción de quesos y utilizar o comercializar esta leche obteniendo mayor rentabilidad.

5.-Comercialización de marcadores moleculares Actualmente hay una tendencia en comercializar los marcadores moleculares agrupados en paneles o perfiles, así hay empresas que cuentan con un perfil comercial donde ofrecen un conjunto de características, que responden a ciertas necesidades de los mercados y que tienen que ver con aspectos netamente productivos, como: vida productiva, tasa de preñez, cantidad de células somáticas, producción y composición de la leche, etc. Esta muy claro, que estos paneles o perfiles genéticos disponibles hoy comercialmente son una herramienta complementaria a la selección cuantitativa y que las fortalezas de esta tecnología es la objetividad, la mayor certeza y la posibilidad de anticiparse, pudiendo alcanzar los objetivos de mejoramiento en menor tiempo. Otra visión sobre el uso de la tecnología no sólo tiene que ver con la selección genética, sino con otros aspectos que hacen a la eficiencia del sistema productivo, como la posibilidad de hacer un manejo diferencial de acuerdo al potencial genético o contar con una nueva herramienta para faz comercial, ya sea para la venta de genética o del producto final. Conocer el perfil genético de los animales puede representar un beneficio a corto plazo (i.e rechazando animales portadores de enfermedades genéticas), como también a mediano y largo plazo (direccionando el mejoramiento aumentando la frecuencia de los genes deseables y reduciendo los genes indeseables, de acuerdo al criterio genético que sigue el establecimiento.). Por su puesto que lo fundamental es tener muy claro hacia donde se quiere direccionar el mejoramiento del establecimiento y evaluar las herramientas con las que se cuentan para alcanzar el objetivo propuesto. Simposio: El impacto de La Seleccion Genetica sobre la Calidad de Leche Coordinadora: Ing. P.A. Lisselotte Diz Integrantes: Dr. Mario A. Poli, Med. Vet.`Almada Arturo, Med. Vet. Alejandro Giudice, Med. Vet. Leoncio Diz. Ing. Maximo Russ, Med. Vet MSc. Daniel Casanova.


EL IMPACTO DE LA SELECCIÓN GENETICA SOBRE LA CALIDAD DE LECHE