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| Livestock Research for Rural Development 22 (7) 2010 | Notes to Authors | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
En Colombia existe una población bufalina aproximada de 100.000 cabezas, compuesta principalmente por búfalo mestizo de origen trinitario, producto del cruce de las razas Murrah, Surti, Nili-Ravi, Mehsana y Jaffarabadi. Éste grupo genético tiene características propias de adaptación a las condiciones agrotropicales de Colombia y cada vez aumenta más su población debido a las ventajas sobre las otras razas o grupos genéticos por su adaptación, rusticidad y capacidad productiva. El presente estudio se realizó con el objetivo de caracterizar y estimar la variabilidad genética de la población de “búfalo colombiano” mediante 10 marcadores microsatélites heterólogos. Se analizó un total de 156 animales pertenecientes a dos hatos colombianos.
Se observó un número medio de alelos por locus polimórfico entre 6.88 y 4.88. Se encontraron dos microsatélites monomórficos (MGTG7 y ETH225) y los más polimórficos fueron el BM1824 y CSSM38, mientras que el menos polimórfico fue el SPS115. Se encontró estructura genética moderada (FST=0.05±0.02) y los microsatélites TGLA227 y CSSM38 fueron los que más influenciaron en dicha diferenciación. Los valores de FIT y FIS fueron de 0.12±0.06 y 0.07±0.05, respectivamente, reflejando el apareamiento selectivo llevado a cabo en cada una de las poblaciones.
Estos valores son indicativos de la amplia variabilidad que se puede encontrar en la población de “búfalo colombiano”, la cual puede ser explicada por la mezcla genética que la formó.
Palabras claves: búfalo colombiano, microsatélites, variabilidad genética
Colombia has a population of approximately 100.000 buffaloes. Colombian buffalo is mainly composed of crossbreed buffalo from Trinidad and Tobago, and from Murrah, Surti, Nili-Ravi, Mehsana and Jaffarabadi breeds. This genetic group has distinctive characteristics to become adapted to the conditions of colombian agrotropical systems, become a wider population due to its advantages over other genetic groups, adaptation, hardiness and production capacity. Because of the importance that is taking this breed, this study was conducted with the aim of characterizing and estimating the genetic variability of the population of "Colombian buffalo" using 10 heterologous microsatellite markers. We analyzed a total of 156 animals of two colombian herds.
The average number of alleles per polymorphic locus ranged between 6.88 y 4.88. Two monomorphic microsatellites (MGTG7 and ETH225) were found, as well as two highly polymorphic BM1824 and CSSM38, while the less polymorphic was SPS115. It was found a moderate genetic structure (FST = 0.05±0.02) being TGLA227 and CSSM38 those that influenced more this differentiation. The FIT and FIS values were 0.12 ± 0.06 and 0.07 ± 0.05, respectively, reflecting the selective breeding carried out in each of the populations.
These values are indicative of the wide variability that can be found in the population of "Colombian buffalo", which can be explained by the genetic mix that formed it.
Keywords: Colombian buffalo, genetic variability, microsatellites
El búfalo de agua (Bubalus bubalis) es originario de Asia, desde donde fue llevado a África, Europa, Oceanía y finalmente a Suramérica (Gurung y Singh 1996). Esta especie fue introducida a Colombia en la década de 1960 cuando el INCORA realizó la importación de los primeros animales desde Trinidad y Tobago, pertenecientes a la raza Bufalypso o Trinitaria (Sanint 2006; Rastogui and Rastogui 2004), la cual es producto del cruzamiento de las razas Murrah, Jaffarabadi, Nili-Ravi, Surti, y Mehsana en un núcleo cerrado por un período de 40 años (Rastogui and Rastogui 2004).
Actualmente se estima que en Colombia existe una población bufalina aproximada de 100.000 cabezas con un crecimiento anual cercano al 10%, cifra superior al 3% del crecimiento de la ganadería vacuna y su mayor porcentaje está representado por el búfalo mestizo de origen trinitario (Bufalypso, figura 1) cruzado con otras razas, el cual se caracteriza por ser buen productor de leche, presentar alto contenido de sólidos en leche, ser altamente rústicos y de gran adaptación a diferentes condiciones agrotropicales típicas de nuestro país (Sanint 2006).
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El estudio de la diversidad genética en poblaciones de animales domésticos (vacunos, búfalos, cabras, entre otros) tiene gran relevancia desde el punto de vista de la conservación de razas que se encuentran en peligro de extinción, desde el mantenimiento de especies que genéticamente puedan resistir a cambios del medio ambiente o a las amenazas de enfermedades emergentes, que respondan a las necesidades nutricionales de la población humana o las condiciones de mercadeo y sociales (FAO 2007).
La biología molecular unida a las diferentes herramientas estadísticas, han permitido identificar y utilizar esta variación genómica en programas de mejoramiento genético y productivo de los hatos ganaderos. Los microsatélites han permitido la identificación de cada alelo por locus y la obtención de datos poblacionales a través del cálculo de las frecuencias alélicas y genotípicas, análisis filogenéticos y estructura de las poblaciones (Bowcock et al 1994; Ponsuksili et al 1999).
En la actualidad se dispone de un panel de marcadores microsatélites (Short Tandem Repets, STR), que siendo utilizados en vacunos han sido aplicados a diferentes poblaciones bufalinas mostrando algunos un gran polimorfismo, permitiendo la caracterización genética de esta especie en otros países tales como Italia, India, Brasil, y en Colombia de la raza Murrah (Navani et al 2002; Moioli et al 2001a; 2001b; Albuquerque et al 2006, Vijh et al 2008; Martínez et al 2009).
Este estudio tuvo como objetivo caracterizar molecularmente la población de “búfalo colombiano” y estimar su variabilidad genética por medio de 10 microsatélites heterólogos.
Se muestrearon 156 animales pertenecientes a la especie Bubalus bubalis del grupo genético Bufalypso (Búfalo Colombiano), de los cuales 55 pertenecían al hato Gibraltar (figura 2a), ubicado en el municipio de Chinchiná-Caldas a 1378 msnm, 5°00’ latitud norte y 75°36’ longitud oeste y 101 al Fondo Bufalero del Centro (figura 2b), ubicado en el municipio de Puerto Nare-Antioquia a 125 msnm, 6°11’30’’ latitud norte y 74°35’12’’ longitud oeste.
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Se tomaron muestras de pelo de la cola con bulbo piloso, se realizó la selección de cada una de las muestras (aproximadamente 14 pelos) en viales de 1.5 ml con el fin de llevar a cabo la primera etapa de la extracción de DNA, la cual consiste en lisar el pelo y bulbo piloso utilizando buffer de lisis y proteinasa k, incubadas por 12 horas a 56°C. Posteriormente se obtuvo y limpió el DNA obtenido con los buffer provistos por el kit de extracción DNeasy Blood and Tissue (Qiagen®)
Se analizaron 10 microsatélites incluidos en la lista de la ISAG/FAO 2004 para estudios poblacionales en bovinos, ovinos y caprinos, utilizando la técnica de PCR (Mullis y Faloona 1987). La ubicación cromosómica, tipo de repetición y secuencia de los primer se presentan en la Tabla 1.
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Tabla 1. Marcadores microsatélites heterólogos y rango alélico en búfalos, secuencia primers, repetición (Rp), temperatura de annealing (Ta) y cromosoma (Cr) |
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Nombre |
Rango alélico búfalos |
Secuencia Primers 5' - 3' (FW – RW) |
Rp. |
Ta°C |
Cr |
Referencia |
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TGLA227 |
70 – 82* |
FW: CGA ATT CCA AAT CTG TTA ATT TGC T |
CA |
58 |
18 |
Steigleder et al 2004 |
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RW: ACA GAC AGA AAC TCA ATG AAA GCA |
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INRA037 |
111-131* |
FW: GAT CCT GCT TAT ATT TAA CCA C |
GT |
56 |
10 |
Vaiman et al 1994; |
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RW: AAA ATT CCA TGG AGA GAG AAA C |
Bessa et al 2009 |
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BM2113 |
124- 134* |
FW: GCT GCC TTC TAC CAA ATA CCC |
CA |
55 |
2 |
Bishop et al 1994 |
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RW: CTT CCT GAG AGA AGC AAC ACC |
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ETH225 |
129 |
FW: GAT CAC CTT GCC ACT ATT TCC T |
CA |
63 |
9 |
Navani et al 2002, |
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RW: ACA TGA CAG CCA GCT GCT ACT |
Ritz et al 2000 |
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BM1824 |
164 – 190 |
FW: GAG CAA GGT GTT TTT CCA ATC |
GT |
56 |
1 |
Navani et al 2002, |
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RW: CAT TCT CCA ACT GCT TCC TTG |
Ritz et al 2000 |
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SPS115 |
248 – 264 |
FW: AAA GTG ACA CAA CAG CTT CTC CAG |
CA |
63 |
15 |
Moore y Byrne 1993 |
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RW: AAC GCG TGT CCT AGT TTG GCT GTG |
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MGTG7 |
288* |
FW: TTC ATT GCA GCA CTA TTT ACA ATA G |
GT |
55 |
23 |
Xuebin et al 2005 |
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RW: TAA GTT CCC TGT ATC ATT TTT TGA A |
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CSSM38 |
156- 180* |
FW: TTC ATA TAA GCA GTT TAT AAA CGC |
CA |
55 |
10 |
Moore et al 1995 |
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RW: ATA GGA TCT GGT AAC TTA CAG ATG |
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CSSM36 |
156-172* |
FW: GGA TAA CTC AAC CAC ACG TCT CTG |
GT |
63 |
27 |
Moore et al 1995 |
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RW: AAG AAG TAC TGG TTG CCA ATC GTG |
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BM1258 |
98 – 122* |
FW: GTA TGT ATT TTT CCC ACC CTG C |
TG |
55 |
23 |
Bishop et al 1994 |
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RW: GAG TCA GAC ATG ACT GAG CCT G |
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* Resultados encontrados en éste estudio |
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Las reacciones de PCR se llevaron a cabo en un volumen final de 15 µl que contenían 50 ng/µl de ADN genómico, 1X de buffer de reacción (10mM Tris-HCL pH 9.0; 50mM KCl; 0.1 % Triton® X-100), 2 mM de MgCl2, 0.2 mM de cada dNTP, 0.23µM de cada primer (forward y reverse) y 0,5 unidades de Taq-polimerasa (Fermentas®). La amplificación se efectuó en un termociclador C1000TM (BioRad®).
Los microsatélites fueron agrupados en sistemas multiplex teniendo en cuenta los tamaños de amplificado y temperaturas de hibridación similares que variaron entre 55 y 63°C. El perfil térmico para los diferentes sistemas fue un primer ciclo de 5 minutos a 94ºC, seguido de 30 ciclos de desnaturalización a 94°C por 30 segundos, hibridación a 55 – 63°C por 45 segundos y extensión a 72ºC por 45 segundos, seguido de una extensión final de 10 minutos a 72ºC (Tabla 1).
La genotipificación fue llevada a cabo en geles desnaturalizantes de poliacrilamida al 6% (19:1 Acrilamida:Bisacrilamida) en una cámara de electroforesis Dual Dedicate Height Nucleic Acid Sequencer (C.B.S Scientific co), bajo condiciones constantes a 2000 v, 40 mA, 60 w, utilizando buffer de corrida TBE 1X, y teñidos con nitrato de plata por el método de oxidación con ácido nítrico según Budowle et al 1991. La asignación alélica para los diferentes STRs se basó en el número de repeticiones variables y por comparación con las escaleras alélicas comerciales GeneRuler™ de 50-1000 bp DNA y GeneRuler™ Ultra Low Range de 25 a 700 pb DNA de Fermentas®. Resultados confirmados por secuenciación de algunos genotipos para los diferentes marcadores, proceso llevado a cabo por la empresa MACROGEN®, USA.
Las frecuencias alélicas y genotípicas y el número medio de alelos por locus para cada marcador fue calculado por medio de los programas TFPGA (Tools for Population Genetic Analyses) versión 1.3 (Miller 1997) y GDA (Genetic Data Analysis) de Lewis y Zaykin (2001). Se determinó el contenido de información polimórfica (PIC) para cada uno de los marcadores (Botstein et al 1980).
Los valores de heterocigosidad observada (Ho) y esperada (He) para cada locus y la prueba de desviación de equilibrio de Hardy-Weinberg (HWE) de las frecuencias genotípicas, se llevó a cabo utilizando la prueba de Haldane (1954) por medio del programa TFPGA (Wigginton et al 2005).
Para el total de los 10 microsatélites analizados, ocho fueron polimórficos. En las dos poblaciones (Fondo Bufalero del Centro y Gibraltar), el número medio de alelos por locus polimórfico fue de 6.88 y 4.88, respectivamente. Los valores de heterocigosidad esperada para la población del Fondo Bufalero del Centro fueron más altos (He=0.54) con respecto a los valores de heterocigosidad observada (Ho=0.49), encontrándose esta población en desviación del equilibrio de Hardy-Weinberg, explicado por mantener un núcleo cerrado sin flujo genético que pueda renovar la variabilidad genética en esta población, mientras que en la población de Gibraltar, se encontraron valores de He y Ho de 0.48 y 0.48, respectivamente, los cuales no fueron estadísticamente diferentes (P<0.001).
Los microsatélites más polimórficos fueron el BM1824 y CSSM38, los cuales presentaron 11 y 8 alelos, respectivamente. Estos resultados fueron diferentes al estudio realizado por Navani et al (2002) en animales de las razas Murrah, Nili-Ravi y Mehsana, en el cual se encontraron 3 alelos para el marcador BM1824. Por otro lado, Aminafshar et al (2008) utilizaron el microsatélite CSSM38 en un estudio de diversidad genética para una población de búfalo en Guilan (Iran) para el cual también se observaron únicamente 4 alelos. Estos resultados comparados con los encontrados en el presente estudio indican la amplia diversidad genética encontrada en el búfalo colombiano, lo cual es de esperarse, dado la mezcla genética de este grupo racial.
El marcador menos polimórfico fue el SPS115, el cual presento 4 alelos. Martínez et al. (2009) encontraron que el marcador SPS115 fue altamente polimórfico en el cual se identificaron 9 alelos en hatos colombianos de búfalos Murrah de origen Brasilero, esto muestra una leve tendencia a la fijación de unos pocos alelos en estas poblaciones, a pesar de que teóricamente se esperaría una mayor variabilidad genética, por la presencia de diferentes componentes raciales.
Los marcadores ETH225 y MGTG7 fueron monomórficos (alelo de 129 y 288 pares de bases, respectivamente). Este resultado fue similar a lo encontrado por Martínez et al (2009) en el cual se encontró un único alelo de 129 pb. Por el contrario, Navani et al (2002) encontró para este marcador en animales de la raza Murrah, Nili-Ravi y Mehsana en la India, un único alelo de 140 pb.
Aunque los sistemas de producción y de apareamiento son diferentes en las dos ganaderías, la diferencia en la estructura genética fue notable (FST=0.05±0.02, o diferencia del 5%). El Fondo Bufalero del Centro maneja aproximadamente 4000 vientres y se caracteriza por escoger los machos reproductores por la producción de su madre pero no realiza control de paternidad, lo cual puede generar cierta endogamia en determinados cruces, mientras que la hacienda Gibraltar posee pocos vientres (aproximadamente 100 hembras) y usa pocos machos para reproducción, sin embargo, ocasionalmente comparten reproductores con otras haciendas con el fin de evitar un alto coeficiente de endogamia (Tabla 2).
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Tabla 2. Valores de estructura genética y endogamia por locus para búfalos colombianos |
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LOCUS |
FIS |
FIT |
FST |
|
SPS115 |
-0.11 |
-0.11 |
0.002 |
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CSSM36 |
0.14 |
0.15 |
0.011 |
|
CSSM38 |
-0.06 |
-0.07 |
-0.005 |
|
BM2113 |
-0.13 |
-0.10 |
0.03 |
|
BM1824 |
0.24 |
0.31 |
0.09 |
|
INRA37 |
0.04 |
0.09 |
0.05 |
|
BM1258 |
0.08 |
0.09 |
0.002 |
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TGLA227 |
0.16 |
0.29 |
0.15 |
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ETH225 |
*** |
*** |
*** |
|
MGTG7 |
*** |
*** |
*** |
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Total |
0.07±0.05 |
0.12±0.06 |
0.05±0.02 |
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FIS: Coeficiente de endogamia para un individuo con respecto a la subpoblación FIT: Coeficiente de endogamia para un individuo con respecto al total de la población FST: Coeficiente de endogamia de la subpoblación con respecto al total de la población |
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Para el total de la población, se encontraron valores de FIT y FIS de 0.12±0.06 y 0.07±0.05, respectivamente. Estos valores reflejan el apareamiento dirigido para ambas poblaciones entre individuos emparentados.
El marcador que presentó mayor valor de estructura poblacional fue el TGLA227 (FST=0.15), indicando que las frecuencias alélicas de este marcador son diferentes entre las dos subpoblaciones (Tabla 2). Por otra parte, el marcador CSSM38 presentó 8 alelos, pero se encontró que el alelo de 156 pb tuvo una frecuencia de 0.77 (Fondo Bufalero del Centro) y 0.80 (Gibraltar), indicando que este alelo tiende a estar presente en la población, corroborando esto con los valores de FIT=-0.07 y FIS=-0.06 para este alelo, los cuales explican el exceso de heterocigotos que hay a nivel de las subpoblaciones y en el total de la población. Estos resultados indican que para este marcador las poblaciones no presentan estructura genética entre ellas (FST=-0.005).
Estos datos nos permiten concluir que aunque la raza de búfalo colombiano se formó a partir del cruzamiento de varias razas foráneas, ya se encuentra bien estructurada y con algunas características especiales que permiten diferenciarla de sus razas precedentes. Además, aunque es una raza con una alta variabilidad genética sería bueno que se tomaran medidas para prevenir el aumento de la homocigosidad, realizando pruebas de paternidad en los toros a ser utilizados, intercambiando reproductores entre los diferentes hatos de producción de búfalo colombiano y aumentando su número en población con el objeto de realizar posteriormente una selección más rigurosa sin tener implicaciones en la pérdida de variabilidad genética.
Este artículo esta derivado de la investigación “Consolidación del sistema de registro genealógico y control lechero en búfalos y su impacto en la producción y mejoramiento de los rebaños colombianos”. Proyecto financiado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, el Fondo Nacional del Ganado, la Asociación Colombiana de Criadores de Búfalos y la Universidad de Antioquia.
Los autores agradecen al Fondo Bufalero del Centro y la Bufalera Gibraltar por permitirnos realizar este estudio en sus hatos y a los estudiantes de pasantía investigativa Verónica Lopera, Jhon Jairo Flórez, María Isabel González de la Universidad de Antioquia, por su colaboración.
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Received 5 March 2010; Accepted 11 May 2010; Published 1 July 2010
