Uso de marcadores genéticos para análisis de diversidad genética y pruebas de verificación de identidad y paternidad en bovinos Brahman registrados en Costa Rica

Abstract

El presente estudio tuvo como objetivos estimar parámetros genéticos para el análisis de diversidad e implementar el uso de pruebas de ADN por microsatélites con fines de identificación y verificación de paternidad en ganado bovino registrado de raza Brahman en Costa Rica. Se realizó un primer estudio de diversidad genética con base en 797 muestras de ADN bovino de cuatro regiones del país, evaluadas mediante 18 marcadores microsatélites. El número promedio de alelos (Na) por locus fue de 10,72, variando desde un mínimo de 6 alelos hasta un máximo de 16 alelos. El número promedio de alelos efectivos (Ne) fue de 3,75, con valor mínimo de 1,93 y valor máximo de 8,9 alelos por locus. La heterocigosidad observada (Ho) promedio fue de 0,67, variando entre 0,46 y 0,88. La heterocigosidad esperada (He) promedio fue de 0,69, que osciló entre 0,48 y 0,88. El contenido de información polimórfica (CIP) fue de 0,65, con variaciones entre 0,45 y 0,88. El FIS promedio fue de 0,04, con oscilaciones entre -0,03 a 0,17. La desviación del equilibrio Hardy Weinberg no fue significativa (p>0,05) en el 55% de los loci de la población. El dendrograma mostró una clara relación genética entre el Brahman registrado y el Brahman comercial. Los resultados del análisis indicaron déficit de heterocigotos (Ho<He) en la raza Brahman de registro de Costa Rica. En el segundo estudio, para la implementación de pruebas de ADN por microsatélite, se contó con 950 muestras de ADN (7 sementales, 788 vacas, 155 crías) de bovinos registrados en la Asociación de Criadores de Ganado Cebú de Costa Rica. Se determinó un déficit de heterocigosidad (Ho<He) en la población, un valor positivo de Fis (4%) y desviaciones significativas del equilibrio HW en 9 de los 18 loci. Todos los marcadores fueron altamente polimórficos (CIP> 0,50), con excepción de ETH225 (CIP= 0,44). Los marcadores BM1818 y ILSTS006 presentaron frecuencia de alelos nulos >5%. La probabilidad de identidad combinada obtenida con el uso de los 18 loci fue de 2,4×10-17, para individuos seleccionados aleatoriamente, y 2,6×10-7, para hermanos completos, siendo satisfactorias para fines de verificación de identidad. Las probabilidades de exclusión combinada fueron superiores a 0,999 en todos los casos, lo que se considera satisfactorio para pruebas de paternidad. Los valores críticos del score de verosimilitud (LOD) para asignación de paternidades con un 95% de confianza fueron de 7,12 para madres, 4,20 para padres y 18,67 para tríos (madre vs cría vs padre). Los porcentajes de rechazo en las paternidades reportadas basados en el principio de exclusión (al menos 2 loci discordantes) vs. aquellos basados en valores críticos de LOD, fueron respectivamente: 18,2% vs. 24,1% para las madres, 14,0% vs. 12,5% para los padres, y 34,6% vs. 26,3% para los tríos. Se observaron diferencias significativas en porcentajes de rechazo entre hatos, atribuidas mayormente a diferencias en niveles de control y supervisión de los apareamientos; así como en la rigurosidad de los registros genealógicos. Los resultados sugieren la necesidad de implementar controles aleatorios por parte de la asociación de la raza con el fin de confirmar la identidad y las relaciones de paternidad que se reportan por parte de los hatos.

The present study had as objectives to estimate genetic parameters for analysis of diversity and to implement the use of DNA tests by microsatellites for purposes of identification and parentage verification in Brahman cattle registered in Costa Rica. The first study about genetic diversity was based on 797 samples of bovine DNA from four regions of the country, evaluated with 18 microsatellite markers. The average number of alleles (Na) per locus was 10.72, ranging from a minimum of 6 alleles to maximum of 16 alleles. The average effective number of alleles (Ne) was 3.75, with 1.93 minimum value and maximum value of 8.9 alleles per locus. The observed heterozygosity (Ho) average was 0.67, ranging from 0.46 to 0.88. The expected heterozygosity (He) average was 0.69, ranged between 0.48 and 0.88. The polymorphic information content (PIC) was 0.65, varying between 0.45 and 0.88. FIS average was 0.04, with oscillations between -0.03 to 0.17. The deviation from Hardy Weinberg was not significant (p> 0.05) in 55% of the loci of the population. The dendrogram showed a clear genetic relationship between Brahman registered analyzed and commercial Brahman. The results of the analysis indicated deficit of heterozygotes (Ho <He) in the Brahman breed registry of Costa Rica. The second study, for the implementation of microsatellite DNA tests, there were 950 DNA samples (7 bulls, 788 cows, 155 offspring) from cattle registered in the Asociación de Criadores de Ganado de Cebú de Costa Rica. A heterozygosity deficit (Ho <He) was determined in the population, a positive value of Fis (4%) and significant deviations of the HW balance in 9 of the 18 loci. All markers were highly polymorphic (CIP>0,50) except for ETH225 (CIP= 0,44). Markers BM1818 and ILSTS006 showed frequency of null alleles > 5%. The combined probability of identity obtained with the use of the 18 loci was 2.4×10-17, for randomly selected individual, and 2.6×10-7, for full sibs, being satisfactory for purposes of identity verification in cattle. The combined probabilities of exclusion were higher than 0,999 in all cases, which is also considered satisfactory for paternity test. The critical values of likelihood score (LOD) for paternity allocation with 95% confidence were 7.12 for mothers, 4.20 for fathers and 18.67 for trios (mother vs. offspring vs. father). The percentage of rejection in reported paternities based on the exclusion principle (at least 2 discordant loci) vs. those based on critical LOD values, were respectively: 18.2% vs. 24.1% for mothers, 14.0% vs. 12.5% for fathers, and 34.6% vs. 26.3% for trios. Significant differences were observed in rejection rates among herds, mainly attributed to differences in control levels and mating supervision; as well as in the strictness of genealogical records. The results suggest the need to implement random controls by the respective breed association to confirm the identity and paternity relationships reported by the herds.