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Revista de la Facultad de Ciencias Veterinarias
versión impresa ISSN 0258-6576
Rev. Fac. Cienc. Vet. vol.57 no.2 Maracay dic. 2016
Detección de la Diversidad Genética del Cerdo Doméstico (Sus scrofa domestica) Utilizando Marcadores Microsatélites, en Sahagún-Córdoba, Colombia
Detection of Genetic Diversity of the Domestic Pig (Sus scrofa domestica) by means Microsatellite Markers in Sahagún - Córdoba, Colombia
Enrique Pardo*,1, César Betancur** y Luis Rodríguez***
* Departamento de Biología. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad de Córdoba. Colombia. ** Departamento de Ciencias Pecuarias. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia. Universidad de Córdoba. Colombia. *** Departamento de Agronomía. Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad de Córdoba. Colombia
Correo-E: epardop@correo.unicordoba.edu.co
1 A quien debe dirigirse la correspondencia (To whom correspondence should be addressed)
Resumen
En el presente trabajo se estudió la caracterización genética de una población de cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) en Sahagún, Departamento de Córdoba, Colombia (8° 57 02 Norte y 75° 26 44 Oeste), para identificar su situación genética. Se estudiaron 51 muestras de la población. Se han emplearon 20 microsatélites, cinco pertenecen a la lista de los recomendados por la FAO / ISAG (Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura / Sociedad Internacional de Genética Animal) para estudios de biodiversidad porcina y los loci restantes representan la mayor parte del genoma porcino. Con los análisis se pudo determinar que todos los microsatélites utilizados han resultado polimórficos y se han detectado, entre 3 (S0385) y 13 (SW780) alelos, con un número medio de alelos de 6,05 y un total de 121 alelos. La heterocigosidad media esperada fue 0,5219 y la observada 0,5581. Los valores del PIC (Polymorphism Information Content, por sus siglas en inglés) oscilaron entre 0,2542 y 0,7021 para los loci S0385 y SW780 respectivamente. Los resultados obtenidos permiten concluir que el cerdo doméstico en Sahagún, presenta alto grado de variabilidad genética.
(Palabras clave: Variación genética; equilibrio Hardy-Weinberg; alelos; Sus scrofa domestica; heterocigosidad)
Abstract
The objective of this research was to study the genetic diversity of a population of domestic pigs (Sus scrofa domestica) in the municipality of Sahagún, Department of Córdoba, Colombia (8 ° 57 02 North and 75 ° 26 44 West). For this purpose, 51 samples of the population were studied, using 20 microsatellites, 5 of which belong to the list recommended by FAO/ISAG (United Nations Food and Agriculture Organization/ International Society of Animal Genetics) for studies of porcine biodiversity and the remaining loci represent the major part of the porcine genome. From the analysis performed, it was possible to determine that all the microsatellites used were polymorphic, with 3 (S0385) and 13 (SW780) alleles, with an average number of alleles of 6.05 for a total of 121 alleles. The expected mean heterozygosity was 0.5219 and the observed was 0.5581. The values of the Polymorphism Informational Content (PIC) ranged from 0.2542 to 0.7021 for loci S0385 and SW780, respectively. The results allow us to conclude that the domestic pig in Sahagún, has a high degree of genetic variability.
(Key words: Genetic variation; Hardy-Weinberg equilibrium; alleles; Sus scrofa domestica; heterozygosity)
Recibido: 00/0/00 - Aprobado: 00/00/00
Introducción
El cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) es un mamífero cuadrúpedo artiodáctilo perteneciente al grupo Suinos, del género Sus (Familia Suidae). Los suidae se originaron hace 20 millones de años, su éxito es evidente por la multitud de hábitats en los que se han encontrado como las islas tropicales de sudeste de Asia, la cordillera del Himalaya, Siberia, el norte de África, las islas del Pacífico, Australia y América [1]. Su domesticación se inició en el Cercano Oriente hace 13.000 años; sin embargo, se produjo un proceso similar e independiente de domesticación en China [2].
Resultados de estudios de ADN en restos óseos de cerdos neolíticos europeos, revelan que los primeros cerdos domésticos llegaron a Europa desde el Cercano Oriente. Posteriormente, también se produjó en Europa procesos de domesticación de jabalíes salvajes [3]. Los registros históricos indican que los cerdos domésticos asiáticos fueron introducidos en Europa durante los siglos XVIII y XIX, mezclándose con las razas europeas [2].
Según Pinheiro [4], en el segundo viaje de Cristóbal Colón en 1493 llegaron a La Española, en América, los primeros cerdos. Años después y por exigencia de Carlos V, la expedición de Rodrigo de Bastidas que partió de La Española y fundó a Santa Marta en 1525, trajo 300 cerdos [5].
Según Cabeza [6], parece que los primeros cerdos fueron introducidos al Departamento de Córdoba alrededor de los años 1500-1550, durante la época de la conquista, procedente de la raza española conocida como Lampiña o Pelada. El Departamento de Córdoba es una de las regiones de Colombia con mayor población de cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) con una producción estimada de 157.516 ejemplares en el año 2016, de los cuales 68.937 cerdos no están tecnificados y son ejemplares de traspatio [7], siendo individuos en su mayoría, mezcla de raza criolla con otras razas.
La caracterización genética de las poblaciones, permite comprobar el estado de la diversidad genética, elemento concluyente en la determinación de estrategias de crianza y de programas genéticos de conservación [8].
Los microsatélites son secuencias de 2-6 nucleótidos repetidas en tándem; también se conocen como identificar siglas(STRs). Se encuentran abundantemente distribuidos en el genoma, aunque su distribución en los cromosomas no es uniforme al encontrarse en menor abundancia en las regiones subteloméricas, [9]. De todos los marcadores moleculares, los microsatélites han sido los que demuestran mayor validez en los usos zootécnicos, es decir, para la identificación animal, el control genealógico, y la caracterización de las poblaciones.
El objetivo del presente estudio fue identificar el estado de la diversidad genética de la población de cerdo doméstico (Sus scrofa domestica), en Sahagún-Córdoba, mediante la utilización de 20 microsatélites, calculando heterocigosidades por locus, heterocigosidad media y contrastando dicha información con la obtenida en otras poblaciones, con los mismos marcadores genéticos.
Materiales y Métodos
Sitio de Estudio
Las muestras de cerdo doméstico utilizadas en el estudio fueron recolectadas en Sahagún, Colombia situado a 8° 57 02 Norte y 75° 26 44 Oeste.
Recolección de la Muestra
Se tomaron muestras de pelo de 51 ejemplares elegidos al azar, de individuos provenientes de 10 granjas de explotaciones familiares. Para determinar el tamaño de la muestra en la población, se aplicaron criterios sugeridos por Nei [10], los cuales consideran que el tamaño mínimo de la muestra debe ser mayor a 30 individuos. Por tratarse de animales provenientes de explotaciones familiares, no se cuenta con registros de genealogía.
Procedimiento Experimental
De cada una de las muestras se extrajo el ADN, mediante una modificación al protocolo de Sambrook y Russell [11]. Se usaron 20 microsatélites, cinco pertenecen a la lista de marcadores de microsatélites recomendado por la FAO/ISAG [12], para estudios de biodiversidad porcina y los loci restantes representan la mayor parte del genoma porcino (Cuadro 1). Una vez extraído el ADN se amplificó cada marcador mediante la técnica de la PCR (Polimerase Chain Reaction) en las 51 muestras recolectadas, de acuerdo con las condiciones de la PCR en un volumen final de 25 μL, que incluyó 10 μL de dNTPs (100 μM), 2,5 μL de amortiguador 10X, 1,0 μL de MgCl2 (25 mM), 3,0 μL de cebadores específicos de cada locus de 10 pmol, 0,3 μL de enzima Taq ADN polimerasa (Invitrogen®), a una concentración de 1 U/μL, 4,0 μL de ADN genómico a una concentración de 50 ng/μL y 4,2 μL de agua bidestilada esterilizada.
La reacción de la PCR se realizó en un termociclador Mycycler Bio-Rad® y consistió de una primera fase de desnaturalización de 95°C durante 5 min, una segunda fase de 35 ciclos de: 30s de desnaturalización a 94°C, 30s a la temperatura óptima de anillamiento (56°C, 58°C, 60°C y 62°C, dependiendo del marcador), luego una tercera fase de extensión a 72°C por 50 seg y finalmente, una fase de extensión de 5 min a 72°C. Los productos de la PCR se analizaron por medio de electroforesis en gel de poliacrilamida al 12% en una cámara vertical de secuencia ADN Mini-Protean II ( Biorad®). La electroforesis se prolongó entre 3-5 h, dependiendo del tamaño del microsatélite, a 15W constantes y un voltaje que fluctuó entre los 300-400V. La muestra sometida a electroforesis consistió en una mezcla de 2μL del amplificado y 3μL de tampón de carga (azul de bromofenol 2% p/v, disuelto en agua MiliQ). A continuación, los marcadores se visualizaron por exposición del gel a luz blanca, previa tinción con nitrato de plata [13].
Análisis Estadístico
Para determinar el tamaño de los alelos se utilizó escalera alélica y la asignación alélica se hizo mediante ajuste a una curva de regresión lineal desarrollada a partir de las distancias de migración de los fragmentos de tamaño conocido.
Las frecuencias alélicas, las heterocigosidades, el valor de FIS [14], la existencia de equilibrio Hardy-Weinberg (HW), la riqueza alélica y el coeficiente de consanguinidad se evaluaron mediante el programa GENEPOP versión 4.0.6 [15]. Adicionalmente, se calculó el Contenido de Información Polimórfica (PIC) de cada microsatélite mediante el programa CERVUS versión 3.0.3 [16].
Resultados
Todos los microsatélites utilizados mostraron un alto grado de polimorfismo, evidenciado en el promedio de alelos por locus, detectándose un total de 121 alelos, con un rango comprendido entre 3 (S0385) y 13 (SW780) por locus (Cuadro 1) y un número medio de alelos de 6,05.
El contenido de información polimórfica (PIC) obtenido (Cuadro 2) varió entre 0,2542 (S0385) y 0,7021 (SW780), correspondiendo estos valores con los marcadores que presentaron el menor y el mayor número de alelos.
El estadístico FIS (Cuadro 2) varió entre -0,394 para SW911 y 0,467 para el marcador SW1067. Once de los 20 marcadores presentan signo positivo y 9 presentan signo negativo. El FIS promedio encontrado fue de -0,0309 (Cuadro 3).
El alto grado de polimorfismo también es evidenciado por el número promedio de alelos encontrado en la población de 6,05 (Cuadro 3).
Discusión
Los resultados para todos los microsatélites utilizados muestran un alto grado de polimorfismo, evidenciado en el promedio de alelos por locus, estudios previos de diversidad genética en cerdos reportan valores promedio mayores y menores de alelos por locus así: entre 5 y 13 alelos [17] y valores entre 2 y 3 alelos [18].
Aplicando el estadístico FIS a los 20 marcadores, 11 presentan signo positivo, indicando exceso de homocigotos, y 9 presentan signo negativo. El FIS promedio de -0,0309, revela un valor bajo de exogamia.
Liu y Muse [19] reportaron que de los 20 marcadores analizados, 16 pueden ser considerados muy informativos (PIC>0,5), a la hora de detectar variabilidad genética en la población de cerdo doméstico en Sahagún, Colombia y observándose que 4 marcadores son medianamente informativos (PIC>0,25). El valor medio de PIC en el presente estudio, resultó menor en comparación con datos previamente publicados en un estudio realizado con cerdos en razas portuguesas y europeas [20] y similar a los reportados por estudios que se realizaron en cerdos nativos de China [21].
Del total de microsatélites analizados, 16 se encontraron en equilibrio de Hardy-Weinberg (H-W), por lo que puede indicarse que la población es genéticamente estable (Cuadro 2). En un principio, esto podría mostrar que los apareamientos dentro de la población se produjó de forma aleatoria (en lo referente a los marcadores considerados) o que, si hay nuevos animales que se han sumado recientemente a esta población, éstos provienen de otras poblaciones con el mismo acervo genético de los individuos de la población analizada [22].
Cuatro loci mostraron una desviación significativa con respecto al equilibrio H-W (SW2083, SW2019, SWR345 y SW2427), revelando un exceso de homocigotos. El exceso de homocigotos en una población podría ser el resultado de eventos de endogamia dentro de la misma [23]. Sin embargo, la endogamia afecta por igual a todo el genoma, por lo que se esperaría que si este fenómeno fuera el más trascendente, todos los marcadores empleados deberían mostrar un exceso de homocigotos, cosa que no ocurre. Igualmente, pudiera ocurrir la existencia de una posible estructura genética por subdivisión, (efecto Wahlund). De ser así, eso significaría que existen diferencias marcadas entre las poblaciones cercanas de cerdo doméstico para los marcadores (SW2083, SW2019, SWR345 y SW2427), pero no para los otros marcadores. Si esas diferencias para estos marcadores no se han eliminado es porque el flujo génico entre poblaciones cercanas es limitado (aspecto que no muestran los otros marcadores), o que dichos marcadores (SW2083, SW2019, SWR345 y SW2427), están ligados a genes sometidos a selección natural que actúen diferencialmente a nivel micro o macro-espacial. Otra posibilidad es la presencia de alelos nulos en dichos loci [24], suceso descartable en este estudio por no encontrarse. También pudo ocurrir un efecto fundador (llegaron pocos reproductores que se multiplicaron mucho).
En el presente estudio la heterocigosidad media esperada fue de 0,5219 y la observada de 0,5581 (Cuadro 3), lo cual muestra un alto grado de variabilidad, ya que así se considera cuando los valores superan 0,5. Este valor es similar a los reportados en estudios previos llevados a cabo en cerdos criollos de Uruguay, cerdo Criollo Cubano, el Pelón Mexicano y los criollos argentinos [25-27].
El porcentaje de individuos heterocigotos se comportó por encima del 50%; alcanzándose valores de 55,81%, para la heterocigosidad media observada y 52,19% para la heterocigosidad media esperada. Estos valores son similares a los reportados en Dinamarca y Holanda y se ven superados por los reportados en China, Brasil y Tailandia [28-30].
Los parámetros número medio de alelos por locus y riqueza alélica indican que dicha población exhibe cierto grado de variabilidad.
Por ser éste es el primer trabajo en el que se intenta conocer la diversidad genética poblacional de Sus scrofa doméstica en Sahagún, Colombia y no existir información previa para explorar la posibilidad de pérdida de diversidad genética en el tiempo; no se puede descartar la posibilidad de procesos endogámicos para esta población de la región del Caribe colombiano.
Conclusión y Recomendaciones
Estos resultados permiten concluir que los microsatélites utilizados en la población de cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) en Sahagún, Colombia evidenciaron un alto grado de polimorfismo. Además, el gran número de marcadores con un PIC elevado facilitarían la implementación y optimización de esta técnica para otros estudios dentro de la raza como la investigación genealógica y la asignación de individuos a poblaciones. De igual manera, los niveles de heterocigosidad observada y esperada encontrados en el presente estudio, indican que el cerdo doméstico (Sus scrofa domestica) en Sahagún, Colombia muestran alto grado de variabilidad genética. Con base en los resultados, se sugiere realizar nuevas investigaciones de diversidad genética en otras poblaciones de cerdo doméstico del Caribe colombiano con el objeto de caracterizar genéticamente dichas poblaciones.
Conflictos de Intereses
Los autores mencionan no tener conflictos de intereses.
Aporte de los Autores al Trabajo
EP y CB: Toma de muestras, fase experimental, análisis e interpretación de los datos y edición del manuscrito. LR: Manejo de software, edición del manuscrito.
Referencias
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