El Cuy Genético

C E Solarte Portilla, C Y Rosero Galindo, W O Burgos Paz, G L Zambrano Burbano, Y M Eraso Cabrera y F E Mejía López

Universidad de Nariño, Facultad de Ciencias Pecuarias - Grupo de Investigación “Producción y Sanidad Animal” Línea de Mejoramiento Genético. A.A 1175, Pasto, Colombia
promegalac@udenar.edu.co

Resumen

El cuy, Cavia porcellus es un mamífero roedor originario de los Andes Suramericanos y en Colombia, la región donde se concentra su crianza con fines alimenticios y la investigación en las diversas áreas de la producción animal es el departamento de Nariño. En el presente trabajo se presentan los resultados más importantes en lo referente a las evaluaciones genéticas utilizando el Modelo Animal BLUP y los análisis moleculares con marcadores AFLP y RAPD. Estos trabajos se han desarrollado desde 1997 hasta el año 2008, suministrando información de interés para los programas de mejoramiento genético y conservación de la variabilidad genética para preservación de la especie.

Palabras Clave: AFLP, Cavia porcellus, Modelo Animal Multicarácter, Parámetros Genéticos, RAPD

The genetics of the Guinea pig

Abstract

The Guinea Pig, Cavia porcellus is a rodent mammalian from the South American Andes. In Colombia, the region where its breeding for food purposes and the main research labor is concentrated in Nariño. In this study, we present the main results derived from the genetic research line, carried out from 1997 to 2008 on genetic evaluation by using Multi Trait Animal Model and AFLP - RAPD molecular markers. This information could be useful to develop animal improvement plans and conservation of this specie in Colombia.

Key words: AFLP, Cavia porcellus, Genetics Parameters, Multitrait Animal Model, RAPD

Introducción

El concepto de mejoramiento genético de los animales (MGA) sugiere distintas imágenes en diferentes personas (Montaldo y Barría 1998). Sin embargo, los mismos autores consideran que la definición más conveniente podría ser expresada de la siguiente manera: “El MGA consiste en aplicar principios biológicos, económicos y matemáticos, con el fin de aprovechar la variación genética existente en una especie de animales, buscando maximizar su mérito. Esto involucra tanto la variación genética entre los individuos de una raza, como la variación entre razas y cruces.”

De acuerdo con la anterior definición, queda claro que el MGA parte de procesos de evaluación genética, lo que se consigue mediante la utilización de modelos matemáticos, que permiten establecer el grado de variabilidad, las fuentes que contribuyen a la misma, la proporción debida a los genes y al ambiente y finalmente, una vez conocidos los parámetros genéticos y ambientales, identificar los animales de mayor mérito para utilizarlos como reproductores, los cuales, utilizando las tecnologías reproductivas, se difunden intensivamente. En la última década, los programas de mejoramiento genético han incluido la utilización de las técnicas moleculares para asistir el proceso selectivo de muchas especies animales, dando origen a lo que se denomina “Selección Asistida con Marcadores Moleculares.” En el caso del Cavia porcellus, se han llevado a cabo hasta la fecha las evaluaciones genéticas mediante el modelo animal Multicarácter y se han utilizado los marcadores de ADN para organizar programas de mejoramiento genético y de conservación de la diversidad. Los resultados de dichos trabajos se resumen en este documento.
 

Materiales y Métodos

Localización y tamaño de las muestras

El presente trabajo se llevó a cabo en la Granja “Botana”, propiedad de la Universidad de Nariño, situada a nueve kilómetros al sur de la ciudad de Pasto, en la República de Colombia a una altura de 2820 m.s.n.m, una temperatura promedio anual de 12.7 ºC, 967 mm de precipitación media anual y una humedad relativa del 73% (IDEAM 1999).  En la evaluación genética se utilizó la información correspondiente a 3343 animales con  datos  de  producción, reproducción y genealogía, colectados desde  1996. Para los análisis moleculares se utilizaron 36 ejemplares de tres poblaciones, dos “criollas” y una mejorada genéticamente, conocida como “peruana”, la descripción fenotípica de cada población corresponde a la a indicada por Chauca (1997) y que en este trabajo se definieron de la siguiente manera: población 1, animales criollos línea 1; población 2, animales criollos línea 2 y población 3, animales mejorados genéticamente. 

Evaluación Genética

Para el cálculo de los parámetros genéticos y la evaluación genética de la población de los rasgos posdestete (pesos  vivos a la cuarta, octava y duodécima semana) se utilizó un modelo animal Multicarácter, donde se incluyeron los efectos fijos de año-época, sexo de la cría, número de partos de la madre, el tamaño de camada al nacimiento como covariable  y el efecto aleatorio del animal. Para las características pre destete (pesos vivos al nacimiento y al destete) se incluyeron los  mismos efectos fijos y los efectos aleatorios comunes de camada y del animal. Para obtener las estimaciones  de los parámetros y del valor genético se utilizaron los paquetes estadísticos DFREML (Meyer 1989) y  MTDF-REML (Boldman et al 1993). 

Análisis moleculares

Colección y almacenamiento de las muestras de sangre en tarjetas FTA®

Las muestras de sangre se obtuvieron mediante punción cardíaca. La cantidad extraída varió entre 0.5 y 2.5 ml por animal. Dos gotas de sangre fueron aplicadas directamente a tarjetas FTA® 

Purificación de las muestras para la obtención de ADN

De cada muestra de sangre almacenada en la tarjeta se extrajeron uno, tres y cinco discos FTA® de 1.2 mm, usando un sacabocados, y se colocaron en un tubo Eppendorf. Para la purificación de los discos de ADN se siguió el protocolo recomendado por la casa comercial  Whatman Bioscience  (2002) y las modificaciones reportadas en Burgos-Paz et al (2007). 

AFLP´s y RAPD´s

Para la amplificación del ADN con AFLP se utilizó el protocolo de Vos et al (1995) y las recomendaciones de la casa fabricante Invitrogen  (2003). Para la digestión, ligación de adaptadores, preamplificación y amplificación selectiva se siguió el protocolo reportado por  Solarte-Portilla et al (2007). En el caso del marcador RAPD para la amplificación de los fragmentos de ADN se siguió el protocolo descrito por Chiappero y  Gardenal (2003).

Análisis estadístico de polimorfismos, heterocigosidad y distancias genéticas

Los análisis estadísticos se llevaron a cabo utilizando el paquete estadístico TFPGA (Miller 1997).

Resultados y Discusión

Parámetros genéticos

Los valores de heredabilidad y de efecto común de camada se indican en la Tabla 1.  

 Estos resultados muestran que para los rasgos predestete el efecto común de camada es el más importante, mientras que en los rasgos postdestete el efecto aditivo de los genes es el de mayor importancia en la expresión de dichos rasgos, además los valores estimados de la  heredabilidad, permiten esperar una buena respuesta a la selección.  

En la Tabla 2 se indican los valores de las correlaciones genéticas y ambientales de las variables estudiadas. 

La existencia de valores altos de correlación genética, entre los rasgos medidos después del destete, indican que la selección podría iniciarse desde la cuarta semana, para asegurar un alto peso final, acorde con las condiciones del mercado, que exige animales por encima de los 1200 gramos para el sacrificio.

Con el fin de difundir los genotipos superiores, obtenidos en el proceso de selección, es necesario estandarizar el proceso de inseminación artificial para la especie.  

AFLPs

Los porcentajes de diversidad genética calculados en esta investigación sugieren una notable pérdida de variabilidad en las tres poblaciones estudiadas. Estos valores bajos, en la población 3, se explican por efecto de la selección continua de genotipos para fines comerciales lo que ha conducido a homogenización genética. En el caso de la población 1, utilizada intensamente en la zona de Nariño antes de la introducción de los cuyes peruanos, también se observó erosión genética similar a la de la población 3 y confirma la existencia de un núcleo cerrado, correspondiente a los animales conservados en la granja, sin la posibilidad de llevar a cabo procesos de refrescamiento, principalmente por la dificultad de encontrar animales nativos en la zona, para utilizarlos como reproductores. En la población 2, los valores bajos de diversidad revelan pérdida de variabilidad causada por un pie de cría fundador bajo y altamente endogámico. Como ya se indicó, este tipo de animales corresponde a un grupo que no se ha explotado para la alimentación humana por su bajo rendimiento, pero ofrece un potencial económico para los productores locales, ya que podría comercializarse como mascota, por su apariencia y temperamento.  

Todos los resultados analizados en esta investigación son consistentes, ya que indican pérdida de la diversidad genética natural de Cavia porcellus en la región, además, los valores de distancia genética permiten asegurar que la población 3 es la línea genéticamente diferente, hecho que confirma la absorción del material genético autóctono por el peruano, luego de 15 generaciones de selección (Solarte et al 2000) y que los núcleos de animales criollos preservados en la granja de la Universidad de Nariño se conservan como recurso genético local, pero con una baja variabilidad dentro de cada una de las poblaciones, ya que los pie de cría fundadores de las líneas criollas presumiblemente  fueron altamente endogámicos, por lo que se recomienda un refrescamiento de las líneas 1 y 2 con el fin de recuperar la variabilidad perdida y conservarlas como reservorio genético.

Por otra parte, el marcador AFLP resultó útil para los estudios de diversidad genética y de diferenciación entre poblaciones altamente endogámicas; sin embargo, de las cinco combinaciones de cebadores que se emplearon para la amplificación selectiva, reportadas por Dragoo et al (2003) para la familia Muridae (Rodentia), sólo la combinación 1, con 116 loci, mostró suficiente diversidad genética y diferenciación entre poblaciones.

RAPDs

Los valores PIC calculados variaron entre 0.20 y 0.30, y pueden considerarse como razonablemente informativos. Se obtuvo un total de 526 bandas, de las cuales 42 fueron monomórficas, de acuerdo con el criterio de Lynch y Milligan (1994).  La proporción de loci monomórficos fue de 0.0798, lo que significa que el 7.98% de los loci encontrados estaban presentes en todos los individuos.

Los alelos A04-351 y A04-358 se encontraron en todos los individuos analizados de la población 3 o animales mejorados; por otro lado el alelo B07-495 es un alelo que se encontró en las dos poblaciones criollas, es decir la población mascota y criollos, y por último, el alelo A09-306 se encontró únicamente en la población 2 o animales criollos de pelo corto.

Los resultados encontrados indicaron que existe baja variabilidad genética de las poblaciones criollas, con valores que oscilaron entre 0,097 a 0,4026, con respecto a la población mejorada. Por otro lado la población mascota o población 1, es la que presentó el menor valor (0.19 ± 0.0316) seguida de la población de animales de pelo corto o población 2  (0.26 ±  0.0224) y que todos los cebadores utilizados en este estudio, permiten detectar diferencias altamente significativas entre las poblaciones de Cavia porcellus en cuanto a la distribución alélica en cada una de ellas.

Consideraciones Finales

• Se estandarizaron los procedimientos de estimación de los parámetros y el valor genético de las características pre y pos destete, lo que constituye una herramienta de utilidad en el proceso de selección del Cavia porcellus.
• El método de almacenamiento de las muestras en tarjetas FTA, permitió obtener ADN en buena cantidad y calidad, sin la necesidad de utilizar métodos tradicionales de conservación de sangre como el EDTA, aspecto beneficioso para el  caso de Cavia porcellus, donde la muestra de sangre que se puede extraer es muy pequeña y de rápida  coagulación.
• Los valores de heterocigosidad esperada indican perdida de variabilidad genética de las poblaciones criollas, que de acuerdo con las cifras encontradas, corresponden a núcleos cerrados, altamente endogámicos y  erosionados.

Agradecimientos

A la Vicerrectoría de investigaciones, Posgrados y Relaciones Internacionales de la Universidad de  Nariño por la financiación de este trabajo. Al departamento de Biología, sección Genética de la Universidad del Valle.
 

Referencias

Boldman  K G, Kriese L A, VanVleck  L D , Van Tassell  C P and Kachman S D 1993  A manual for use of MTDFRML: a set of programs to obtain estimates of variances and covariances. US Department of Agriculture, Agricultural Research Service. p.120.

Burgos-Paz  W, Rosero-Galindo  C, Cárdenas-Henao  H y Solarte-Portilla C 2007 Polimorfismos en la longitud de fragmentos amplificados (AFLP´s) a partir de muestras de sangre almacenadas en tarjetas FTA^® para la especie Cavia porcellus Lin. (Rodentia: Caviidae).  Rev Col Cienc Pec Vol. 20:1.

Chauca  L 1997 Producción de cuyes Cavia porcellus. FAO INIA; [20 Septiembre 2005] from http://www.fao.org

Chiappero M B and Gardenal C N 2003  Inheritance of random amplified polymorphic DNA (RAPD-PCR) markers and their use in population genetic studies of Calomys musculinus (Rodentia, Muridae), the reservoir of Argentine hemorrhagic fever. Hereditas 135: 85-93.

Dragoo J W, Salazar-Bravo J, Layne L J and Yates T L 2003 Relationships within the Calomys callosus species group based on amplified fragment length polymorphisms. Bioch Sys Ecol. 31: 703-713.

IDEAM 1999 Instituto Nacional de Estudios Ambientales. Reporte de climatología de la estación Botana. Pasto, Colombia. p. 5.

Invitrogen.  Instruction manual AFLP Analysis System I, Starter Primer Kit Versión B 2003 from  http://tools.invitrogen.com/content/sfs/manuals/aflpi_man.pdf 

Lynch  M and Milligan  B G 1994 Analysis of population genetic structure with RAPD markers. Mol Ecol; 3:91-99.

Meyer  K 1989 DFREML version 3.0 β: Manual User Guide. University of New England, Armidale,  Australia. P. 26

Miller M P 1997 Tools for Populations Genetic Analysis (TFPGA) version 1.3. A Windows Program for the Analysis of allozyme and Molecular Population Genetic Data: from http://www.marksgeneticsoftware.net/tfpga.htm

Montaldo H and Barría N 1998 Mejoramiento Genético de Animales. Ciencia al día. Nº 2. Vol p. 19: from http://www.ciencia.cl/CienciaAlDia/volumen1/numero2/articulos/articulo3.html

Solarte C, Soto F and Pérez T 2000 Modelo animal multicarácter para la estimación de parámetros genéticos del Cavia porcellus en Colombia. Revista Cubana de Ciencias Agrícolas. 36:19-24 Received: August 10, 2000.                                                                                            

Solarte-Portilla  C, Cárdenas-Henao  H,  Rosero-Galindo  C y Burgos-Paz  W 2007 Caracterización molecular de tres líneas de Cavia porcellus mediante la aplicación de AFLP. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias Volume 20:1.

Vos  P,  Hogers  R,  Bleeker  M, Reijans  M, van de Lee T,  Hornes  M,  Frijters  A, Pot  J,  Peleman  J,  Kuiper  M  and M,  Zabeau  1995  AFLP: a new technique for DNA fingerprinting. Nucleic Acid Research. 23:4407-4414.

Whatman 2002 FTA® protocols: collect transport, archive and access nucleic acids all at room temperature: from http://www.whatman.com/References/WGI_1397_PlantPoster_V6.pdf

Received 20 December 2009; Accepted 12 March 2010; Published 1 May 2010

Go to top