Caracterización morfométrica y molecular del ganado de doble propósito en la provincia de Santa Elena (ECUADOR)

Abstract

Se estudió una muestra de 217 animales adultos (198 hembras y 19 machos) de ganado bovino criollo de la provincia de Santa Elena (Ecuador) con el objetivo de realizar un análisis biométrico como base para su caracterización racial. Se obtuvieron los estadísticos descriptivos de 14 variables zoométricas, el peso vivo y 14 índices zoométricos. Asimismo, se efectuó un análisis de varianza con el sexo como factor de variación, se estimaron los coeficientes de correlación Pearson, así como se realizó un análisis de componentes principales a partir de los residuos de las variables. Posteriormente, se realizó un análisis multivariante para la diferenciación de poblaciones mediante análisis discriminante canónico utilizando 14 variables zoométricas y el peso vivo sobre una muestra de 1.388 hembras adultas (Lojano: 198; Manabí: 794; Santa Elena: 198; Tsáchilas: 198). Los resultados obtenidos confirman que la población bovina de Santa Elena presenta tendencia eumétrica y un formato corporal intermedio respecto al resto de razas criollas, de tipo dolicocéfalo, proporciones corporales sublongilíneas y esqueleto fino, lo que confirma su predisposición a la producción lechera. En conjunto, los animales estudiados arrojan un moderado grado de homogeneidad y armonía, destacando la existencia de un moderado a elevado dimorfismo sexual que sugiere una gestión genética diferente entre sexos. El nivel de significancia de las funciones discriminantes, junto a las distancias de Mahalanobis y las distancias euclidianas individuales demostró que cada raza tiene un patrón zoométrico distinto, lo que implica la clara diferenciación morfométrica entre las cuatro poblaciones. Del mismo modo se analizaron 29 variables cualitativas, 10 de ellas de tipo faneróptico, así como otras 19 variables morfólógicas (cabeza (4) y resto del cuerpo (15), siguiendo la metodología expuesta por Sánchez e Iglesias (2009). Se calculó la proporción media y el error estándar de la proporción media. Asimismo, se realizó un estudio comparativo de las 29 variables cualitativas entre el ganado criollo de Manabí (GCM: 818) y el ganado criollo de Santa Elena (GCSE: 216) mediante pruebas de Chi-cuadrado. Los resultados obtenidos confirman el predominio de animales con cuernos de tipo proceros, con color base de la capa en rojo; con pigmentación en mucosas y pezuñas; de pelo corto, con presencia de papada mayoritariamente de tipo discontinuo y con ausencia de pliegue umbilical y giba. Asimismo, se evidencia la existencia de una clara diferenciación entre las poblaciones de ganado criollo de Santa Elena y de Manabí al encontrar diferencias estadísticas en la mayor parte de las variables, especialmente en el caso de la morfología de la cabeza como región corporal que informa de la definición racial. Para la caracterización genética mediante marcadores microsatélites, se tomó una muestra de pelo en 53 animales elegidos al azar. Se analizaron los 28 microsatélites, recomendados por el comité de expertos de la FAO/ISAG (Food and Agriculture Organization of the United Nations/ International Society of Animal Genetics) para el estudio de la diversidad genética en la especie bovina. Los fragmentos obtenidos mediante la PCR se han sometido a una electroforesis en gel de poliacrilamida en un secuenciador automático capilar ABI 3130XL. El genotipado se ha analizado con los programas Genescan Analysis® v 3.1.2 y Genotyper® 2.5. Asimismo, en un análisis de diferenciación, estructura y distancia genética se han utilizado además otras 33 poblaciones bovinas de la base de datos del Laboratorio de Genética Molecular Aplicada de Animal Breeding Consulting S.L. y del Consorcio BioBovis (http://biobovis.jimdo.com). Se calculó el número medio de alelos por locus (MNA), las frecuencias alélicas, las heterocigosis esperada (He) y observada (Ho) y el contenido de información polimórfica (PIC) con el programa MICROSATELLITE TOOLKIT software para Excel. Los valores de FIS (coeficiente de consanguinidad) se han calculado con el programa informático GENETIX v. 4.05 y se ha realizado una prueba de equilibrio Hardy-Weinberg (HW) usando el programa GENEPOP v. 3.1c. El coeficiente de consanguinidad FIT, el coeficiente de diferenciación genética FST y FIS (coeficiente de endogamia de cada individuo en relación a la subpoblación a la que pertenece), calculado mediante el programa GENETIX; un Análisis Factorial de Correspondencia con el programa GENETIX; la distancias genética DA con el programa informático POPULATIONS y los valores de distancia obtenidos se ha realizado un dendograma Neighbor - Joining mediante el programa TREEVIEW. Los 28 marcadores han sido polimórficos y se han observado entre un mínimo de 4 alelos para el marcador INRA63 y un máximo de 13 alelos para los loci BM1314 y TGLA053. El número medio de alelos es levado (8,79), aunque el número efectivo de alelos (4,33) es sensiblemente inferior. La heterocigosidad esperada promedio (He) y heterocigosidad observada promedio (Ho) fueron de 0,760 y 0,671, respectivamente. Por tanto, todas las variables consideradas indican que los bovinos criollos de la provincia de Santa Elena muestran una diversidad genética alta. El valor de FIS con un intervalo de confianza al 95% con 1000 remuestreos es de 0,118 (0,06823-0,14942), lo que indica que la población muestra una desviación significativa del equilibrio Hardy-Weinberg producida por un exceso significativo de homocigotos, por cuanto podría indicar cierta inestabilidad genética en la población, pudiendo admitir que las fuerzas responsables de la desviación del equilibro obedecen a la existencia de ciertos cruzamientos. El panel de microsatélites empleado en la caracterización genética del ganado criollo de Santa Elena resulta idóneo como herramienta de apoyo en pruebas de exclusión de paternidad/maternidad, así como en la correcta adscripción de individuos a la población dentro de un eventual programa de cría oficial en esta raza. Los análisis de diversidad genética interracial determinan la existencia de diferenciación genética entre las 34 poblaciones bovinas incluidas en el estudio es elevada. Además, las distancias genéticas DA indican que, inicialmente, el ganado criollo de Santa Elena se sitúa más próximo a las razas criollas y europeas que al ganado cebuíno y, posteriormente, más cercano a las razas criollas que a las europeas, según el dendograma Neigbor-Joining. Finalmente, el análisis de estructura genética determina la inclusión del ganado criollo de Santa Elena en el clúster de las razas criollas, si bien se aprecia influencia de razas vecinas, lo que determina el alto grado de variabilidad genética hallado. Finalmente, el compendio de información obtenida del estudio zoométrico, faneróptico, morfológico y genético confirma la identidad de la población de Ganado Criollo de Santa Elena como raza, si bien se hace necesario la implementación de un programa de cría orientado a la homogeneización de la población.

A sample of 217 adult animals (198 females and 19 males) of Creole bovine cattle from the province of Santa Elena (Ecuador) was studied in order to perform a biometric analysis as a basis for their breed characterization. Descriptive statistics were obtained in 14 zoometric variables, the live weight and 14 zoometric indices. From the residuals of variables, an analysis of variance with sex as a factor of variation was estimed as well as Pearson correlation coefficients and principal components analysis. Subsequently, a multivariate analysis was performed for the differentiation of populations through canonical discriminant analysis using 14 zoometric variables and the body weight on a sample of 1,388 adult females (Lojano: 198, Manabí: 794, Santa Elena: 198, Tsachilas: 198). The results obtained confirm that Creole cattle of Santa Elena has tendency to an eumetric body and an intermediate corporal format with respect to the rest of the Creole breeds, dolichocephalic type, sublongilineous body proportions and thin skeleton, which confirms its predisposition to milk production. Overall, the animals studied show a moderate degree of homogeneity and harmony, highlighting the existence of a moderate to high sexual dimorphism that suggests a different genetic management between sexes. The level of significance of the discriminant functions, together with Mahalanobis distances and individual Euclidean distances showed that each breed has a different zoometric pattern, which implies the clear morphometric differentiation between four populations and supports the proposal of official recognition of Santa Elena cattle breed. In the same way, 29 qualitative variables were analyzed, 10 of them of phaneroptic type, as well as other 19 morphological variables (head (4) and rest of the body (15), following the methodology exposed by Sánchez and Iglesias (2009). The mean proportion and the standard error of the mean proportion were calculated. Likewise, a comparative study was conducted of the 29 qualitative variables between Manabí creole cattle (GCM: 818) and Santa Elena creole cattle (GCSE: 216) through Chi-square tests. The obtained results confirm the predominance of animals with “proceros” type horns, red as basic coat coloration; mucous membranes and hooves pigmented; short hair, presence of dewlap mostly of discontinuous type and absence of hump and umbilical fold. A random sample of hair from 53 animals was taken for genetic characterization using microsatellite markers. A set of 28 microsatellites markers, as recommended by the FAO / ISAG (Food and Agriculture Organization of the United Nations / International Society of Animal Genetics) committee of experts for the study of genetic diversity in the bovine species, were analyzed. The fragments obtained by PCR were subjected to a polyacrylamide gel electrophoresis in an ABI 3130XL automatic capillary sequencer. Genotyping has been analyzed with the Genescan Analysis® v 3.1.2 and Genotyper® 2.5 programs. In addition, 33 other bovine populations from the Animal Breeding Consulting SL Molecular Genetics Laboratory database and the BioBovis Consortium (http://biobovis.jimdo.com) have also been used in an analysis of differentiation, structure and distance genetics. Mean number of alleles per locus (MNA), allelic frequencies, expected heterozygosity (He), observed heterozygosity (Ho) and the polymorphic information content (PIC) with the MICROSATELLITE TOOLKIT software for Excel were calculated. FIS (coefficient of inbreeding) values were calculated using the GENETIX v. 4.05 and a Hardy-Weinberg (HW) equilibrium test was performed using the GENEPOP v. 3.1c. The coefficient of inbreeding (FIT), coefficient of genetic differentiation (FST) and inbreeding coefficient of each individual in relation to the subpopulation to which it belongs (FIS), were calculated through the GENETIX program; A factorial analysis of correspondence with the GENETIX program was caltulated; DA genetic distances with the POPULATIONS software and distance values obtained, Neighbor - Joining dendrogram was performed using the TREEVIEW program. The 28 markers have been polymorphic and have been observed between a minimum of 4 alleles for the marker INRA63 and a maximum of 13 alleles for the loci BM1314 and TGLA053. The mean number of alleles was high (8.79), although the effective number of alleles (4.33) was significantly lower. The average expected heterozygosity (He) and average observed heterozygosity (Ho) were 0.760 and 0.671, respectively. Therefore, all the variables considered indicate that the Creole cattle of the province of Santa Elena show a high genetic diversity. The FIS value with a 95% confidence interval with 1000 resampling was 0.118 (0.06823-0.14942), which indicates that the population shows a significant deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium produced by a significant excess of homozygotes, because it could indicate some genetic instability in the population, being able to admit that the forces responsible for the deviation of the balance obey the existence of certain crosses. The panel of microsatellites used in the genetic characterization of the Santa Elena Creole cattle is suitable as a support tool in paternity/maternity exclusion test, as well as in the correct assignment of individuals to the population within a possible official breeding program in this breed. Inter-racial genetic diversity analyzes determined the existence of genetic differentiation among the 34 included bovine populations include in the study was high. In addition, the DA genetic distances indicated that, initially, the Santa Elena Creole cattle were closer to the Creole and European breeds than to the Cebuian cattle and, later, closer to the Creole breeds than to the European breeds, according to the Neigbor dendrogram. -Joining. Finally, the analysis of genetic structure determined the inclusion of Santa Elena Creole cattle in the criollo breed cluster, although influence of neighboring breeds was appreciated, which determined the high degree of genetic variability found. Finally, the compendium of information obtained from the zoometric, morphological, and genetic study confirmed the identity of the Santa Elena Cattle population as a breed, although it is necessary to implement a breeding program aimed at homogenizing the population.