Autores: 

• Andrés Carbajal R. Laboratorio de Biotecnología,  Andres.carvajal@inia.cl
• Rodrigo de la Barra Centro Experimental Butalcura, Chiloe INIA Remehue, rbarra@inia.cl
• Hector Uribe Depto. Producción Animal Facultad de Ciencias Agronómicas, Universidad de Chile

Introducción

Hasta hace unos años los programas de mejora genética en bovinos de leche buscaron aumentos en el volumen de producción, obteniendo en Estados Unidos un progreso genético anual de más de 100 kilos de leche por animal.

Sin embargo, este cambio genético en la población principalmente Holstein, en algún momento comenzó a disentir con el objetivo final de la empresa lechera que es la rentabilidad. Lo anterior quedaba de manifiesto cuando mayores volúmenes de producción estaban asociados frecuentemente a pérdidas en la capacidad reproductiva de las vacas, disminución de su vida útil en el rebaño y aumento de enfermedades infecciosas como la mastitis, efectos con un fuerte impacto negativo en los costos de producción de leche. En la última década, algunos productores lecheros han comenzado a cuestionar la selección centrada exclusivamente en la producción total de leche sin considerar posibles consecuencias en otros rasgos que también tienen un impacto en la rentabilidad de la operación lechera. Esto ha llevado a los genetistas a explorar estrategias que consideren características no productivas, pero que tengan impacto en el objetivo final, dentro de los programas de mejora genética.

Objetivo y Características a Mejorar

Los programas de mejoramiento genético tienen como primer paso definir el objetivo final del mejoramiento, que en bovinos de leche, se ha definido como la maximización de la rentabilidad. El segundo paso de un programa de mejoramiento es la identificación de aquellas características o rasgos controlados genéticamente que tienen influencia en la rentabilidad de la producción de leche. De esta forma, no solo el volumen de producción de leche y el contenido de sólidos son relevantes, sino que otras características como longevidad y producción vitalicia, facilidad de parto, morfología de ubre, recuento de células somáticas (RCS), etc., también han sido incluidas como parte de la función o índice de mérito total que apunta a alcanzar el objetivo de mejoramiento. Es importante recordar que las características genéticas o el énfasis de cada una de ellas en la función de mérito total son diferentes de acuerdo al país o zona agroecológica en que se emplaza la empresa lechera, de esta manera hay diferentes índices de mérito total en diferentes países o para diferentes zonas de la industria dentro de un mismo país.

Así, en los países productores de leche, los índices de mérito total sufren constantes modificaciones como respuesta al escenario económico, social y ambiental donde la actividad lechera se desenvuelve. Estos han evolucionado, aunque en diferentes magnitudes disminuyendo, por ejemplo, el peso relativo de litros de leche y aumentando la importancia de kilos de sólidos.

En Estados Unidos el peso relativo de producción de leche tiene una ponderación neutra (cero) mientras que en Nueva Zelanda y Dinamarca la ponderación de ésta es negativa, indicando que aquellos animales de mayores volúmenes de leche no son los más apropiados para alcanzar el objetivo económico total. La misma tendencia se observa para el peso corporal adulto siendo ponderados negativamente, dentro del índice de mérito total, aquellos reproductores cuyas hijas tienden a ser más pesadas que el promedio poblacional. Negativa es también la ponderación entregada en el índice al RCS buscando con esto una menor incidencia de la mastitis, y por ende, mayor rentabilidad del sistema lechero.

Los sólidos totales en leche reciben una ponderación positiva dentro de los índices de mérito total de los principales países productores de leche, siendo la producción de proteína la que recibe la más alta ponderación relativa.

Características funcionales como fertilidad de las hembras, aplomos, resistencia a enfermedades, etc., también han sido incorporadas en índices de selección ya que contribuyen a alcanzar el objetico económico final de la explotación lechera. En el caso de resistencia a enfermedades son los países escandinavos quienes han liderado el desarrollo debido a que cuentan con más de 50 años de registros de datos de rebaños en aspectos productivos y de manejo, y éstos han sido integrados en un sistema nacional de control lechero oficial y registros de inseminación artificial. Así, han obtenido, por ejemplo, animales de buena resistencia a mastitis.

Lo anterior implica que para alcanzar el objetivo de un programa de mejoramiento se debe incluir más de una característica a seleccionar dentro de éste. El desafío es usar herramientas para combinar las características de tal forma de maximizar las posibilidades de alcanzar el objetivo del programa de selección en el menor tiempo posible.

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Índices de Mérito Total

Como se mencionó, el primer paso dentro de un programa de mejoramiento genético es la definición de la meta u objetivo de éste. Entonces, la pregunta a contestar es ¿para qué se hará un cambio genético en el rebaño? En general, en producción pecuaria y particularmente en producción de leche, el objetivo de mejoramiento es fácil determinarlo y éste definitivamente es económico, en otras palabras, mejorar la rentabilidad de la empresa. Definido el objetivo del programa de mejoramiento es necesario conocer cuáles son las características genéticas que tienen un impacto en el objetivo de selección. Más importante aún, es conocer el peso económico relativo de cada una de las características que están afectando el objetivo del programa de mejoramiento. Conociendo las características genéticas que influyen en el objetivo de selección y su peso o importancia económica de cada una de ellas, se pueden combinar en un índice para estimar el mérito total de un determinado animal. De lo anterior se desprende que el objetivo de un programa de mejoramiento no es, por ejemplo, aumentar la producción de leche o disminuir el RCS per se. Solo si alguna de estas características, tienen una ponderación diferente a cero dentro del índice de mérito total, pueden ser incluidas como criterios de selección. De esta manera la selección será para obtener animales económicamente más eficientes y no solamente animales con altos volúmenes de producción física.

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El índice de mérito total es el método óptimo de selección genética cuando hay varias características contribuyendo al objetivo (económico) del programa de mejoramiento.

Con este sistema los animales son ordenados de acuerdo a un puntaje basado en la combinación ponderada de las características a seleccionar. En otras palabras, un índice de mérito total es una sumatoria de los valores genéticos del animal ponderados de acuerdo a su valor económico relativo, siendo monetarias las unidades de expresión del índice.

El primer paso para implementar un índice de mérito total es definir el genotipo agregado a través de una función del objetivo de mejoramiento. La función del objetivo de mejoramiento necesita conocer el valor genético verdadero de cada característica incluida en el índice. Esto se puede escribir de la siguiente forma:

Tj = v1 A1.1 + v2 A2.1 + …… + vt At.1

Donde:

Tj = Mérito genético total o genotipo agregado del animal j.

v1 = Valor económico de la característica i (i = 1,2……t).

A1.1 = Valor genético verdadero del animal j para

t = Número de características incluidas en el índice.

El valor económico de una característica (vi) se define como el cambio de rentabilidad cuando se aumenta el rendimiento en una unidad de esa característica manteniendo las otras constantes.

Desde un punto de vista cuantitativo, el verdadero valor genético de un animal es desconocido por lo que el genotipo agregado (T) puede ser aproximado a través de un índice de mérito total el cual es un estimador de T, y este índice puede ser expresado de la siguiente forma:

T = v1  1 +v2  2 + …… + vt  t

Donde:

T = Estimador de T (genotipo agregado)

 1 = Valor genético estimado, considerando correlaciones con las otras características, para la características j.

Uno de los desafíos en este método es obtener la estimación del valor genético (Â) de cada característica de interés económico. Los valores de A se pueden obtener en forma separada para cada característica, pero esto asume que entre ellas no existe correlación genética. Esto último no siempre es el caso ya que las características de interés en producción animal generalmente están genética y fenotípicamente correlacionadas. Por tanto, para obtener una estimación de los valores genéticos (Â) de dos o más características, en forma conjunta, considerando las correlaciones que existen entre ellas se puede recurrir a la metodología BLUP (del inglés Best Linear Unbiased Prediction) usando un modelo multivariado. Este procedimiento incluye varianzas y covarianzas entre las características con lo cual las correlaciones son consideradas. Existen también otras maneras de estimar el genotipo agregado ( ) usando la teoría desarrollada para índices de selección donde se obtienen ponderadores para los registros fenotípicos corregidos de cada característica.

Lo anterior implica que los animales deben ser medidos fenotípicamente (control lechero) por las características incluidas en el índice de mérito total o genotipo agregado y debe además, usarse una metodología pertinente para estimar el valor genético usando modelos multivariados.

Información Genómica

Con el advenimiento de técnicas de genética molecular y la secuenciación del genoma del bovino, hoy en día es posible generar considerable información individual animal, logrando establecer asociaciones entre marcadores genéticos y diferentes características productivas. Por ejemplo, se están realizando estudios para asociar marcadores presentes en genes de función inmune (BoLa y lactoferrina, entre otros) y el nivel de RCS y la susceptibilidad a mastitis. Estos análisis correlacionados con medidas fenotípicas y estimaciones de valores genéticos (A) permite obtener valores genómicos los que aumentan la seguridad de estimación del mérito genético de los animales. Esta metodología se está implementando, hoy, para pre-seleccionar toros a utilizar en programas de mejoramiento. De esta forma la inclusión de valores genómicos en un índice de mérito total aumenta las posibilidades de conocer el mérito total verdadero o genotipo agregado de un animal; además, disminuye significativamente el número de animales a evaluar y se acorta el intervalo entre generaciones, lo que redunda en un aumento de la ganancia o progreso genético. Por tanto, la genómica y la genética cuantitativa están entrelazándose para generar rankings de reproductores con mayor confiabilidad y precisión. Esta sociedad es evidente y se sostendrá fuertemente en adelante. Algunos países como Nueva Zelanda, Francia, Estados Unidos y otros, ya han incorporado la información genómica dentro de los índices de mérito total en sus catálogos de semen y embriones congelados de reproductores de lechería, sin embargo, aún se están realizando estudios para cuantificar la significancia de las relaciones y predecir el desempeño real de los animales.

Tareas pendientes

Es bien sabido que la genética es un factor estructural del sistema lechero determinando el potencial y techo de las características productivas. Sin embargo, sus efectos e impactos son alcanzados a mediano y largo plazo. Esto obliga a conformar un ambiente o contexto apropiado para la toma de decisiones, las cuales deben ser consensuadas y priorizadas en armonía con la visión estratégica conjunta del sector.

En este sentido es que como país y en relación a llegar a ser una potencia agroalimentaria, es necesario avanzar rápidamente en el diseño e implementación de un programa de mejoramiento genético de los rebaños lecheros nacionales que nos permita incorporar avances tecnológicos tanto de genética cuantitativa como molecular. Primero se debe alcanzar un consenso con respecto a las principales características a mejorar y luego respecto a los parámetros indicadores de tales características. Sin embargo, en paralelo se requiere mejorar y aumentar en cobertura el sistema de identificación individual y de registros productivos de los animales (control lechero), así como de las distintas variables fenotípicas asociadas al programa.

El mejoramiento genético de animales domésticos es una actividad continua en el tiempo que requiere un fuerte apoyo en su implementación, debiendo ser abordado a nivel país por una entidad independiente y disponiendo de los datos y resultados libremente.

El mejoramiento genético del ganado lechero debe ir en paralelo a desarrollos en otros ámbitos del sistema productivo, lo que requiere un entendimiento del problema y sus soluciones. Lo anterior redundará en que el productor lechero se beneficie al tener acceso a genética económicamente más eficiente y seleccionada en su medio productivo. Por otro lado el industrial lechero podrá obtener una materia prima de mejor calidad composicional y sanitaria lo que le permitirá llegar competitivamente al consumidor de lácteos de distintos mercados con productos de mejor calidad.

Este informativo fue financiado por el proyecto FONDECYT 11090359, denominado: “Polymorphisms of Lactoferrin and TLR4 genes in dary cattle and its association with mastitis-related bacteria”, ejecutado por INIA Remehue.