POLIMORFISMOS DE NUCLEÓTIDO SIMPLE ASOCIADOS A VARIABLES AMBIENTALES EN EL GENOMA DE BOVINOS CRIOLLOS PANAMEÑOS

  • Axel Villalobos-Cortés Instituto de Innovación Agropecuaria de Panamá. https://orcid.org/0000-0003-4223-0560
  • Ginnette Rodríguez-Espino Instituto de Innovación Agropecuaria de Panamá.
  • Manuel Murillo-Alcedo Instituto de Medicina Legal y Ciencias Forenses (IMELCF).
  • Hilda Castillo-Mayorga Universidad tecnológica de Panamá. https://orcid.org/0000-0002-7663-1875
  • Selma Franco-Schafer Instituto de Innovación Agropecuaria de Panamá.
Palabras clave: Bioinformática, biotecnología, genómica, ganadería, secuenciación.

Resumen

El cambio climático se define como las variaciones espaciales, tanto a nivel local y global y de carácter temporal de las variables climáticas ambientales en la Tierra. En relación con esta problemática y las especies que sufren estos efectos, existe un fenómeno denominado plasticidad fenotípica, que se define como la propiedad de un genotipo para originar diferentes fenotipos, según las condiciones del medio circundante, ya sean bióticos o abióticos. Aprovechando el análisis de Polimorfismo de Nucleótido Simple (SNP) en bovinos, actualmente es posible escanear el genoma en busca de regiones involucradas en la adaptación al entorno local. Estas especies domésticas se presentan como modelos biológicos para describir la respuesta a corto plazo de presiones de tipo abiótico, como el clima, durante su migración desde los centros de domesticación y su dispersión hacia nuevos ecosistemas y su diversificación en poblaciones o razas debido a la selección natural, artificial y la deriva genética. El objetivo de este trabajo fue identificar polimorfismos de nucleótido simple de genes asociados a variables ambientales en bovinos criollos Guaymí y Guabalá. Mediante un arreglo de 10K marcadores de SNP, se calcularon parámetros de diversidad como el porcentaje de loci polimórficos, heterocigosis observada y esperada, número efectivo de alelos (Ne), las desviaciones del equilibrio de Hardy-Weinberg por población, frecuencias alélicas, índices de fijación de Wright e índice de diversidad de Shannon. El número de loci polimórficos asociados a variables ambientales sugiere que estas razas todavía retienen capacidad adaptativa mediante mecanismos de plasticidad fenotípica al medio local donde se desenvuelven.

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Alford, A. R., Hegarty, R. S., Parnell, P. F., Cacho, O. J., Herd, R. M., y Griffith G. R. (2006). The impact of breeding to reduce residual feed intake on enteric methane emissions from the Australian beef industry. Australian Journal of Experimental Agriculture, 46, 813-820. https://doi.org/10.1071/EA05300

Archana, P. R., Aleena, J., Pragna, P., Vidya, M. K., Abdul, Niyas, P. A., Bagath, M., Krishnan, G., Manimaran, A., Beena, V., Kurien, E.K., Sejian, V., y Bhatta, R. (2017). Role of heat shock proteins in livestock adaptation to heat stress. J Dairy Vet Anim Res. 5(1), 13-19. https://doi.org/10.15406/jdvar.2017.05.00127

Belkhir, K., Borsa, P., Chikhi, L., Raufaste, N., y Bonhomme, F. (2004). GENETIX 4.05, logiciel sous Windows TM pour la génétique des populations. Laboratoire Génome, Populations, Interactions, CNRS UMR 5000, Université de Montpellier II, Montpellier. https://kimura.univ-montp2.fr/genetix/

Bhuiyan, M. S. A., Lee, S.-H., Hossain, S. M. J., Deb, G. K., Afroz, M. F., Lee, S. H., y Bhuiyan, A. K. F. H. (2021). Unraveling the Genetic Diversity and Population Structure of Bangladeshi Indigenous Cattle Populations Using 50K SNP Markers. Animals, 11(8), 2381. https://doi.org/10.3390/ani11082381

Bonamour, S., Chevin, L. M., Charmantier, A., y Teplitsky, C. (2019). Phenotypic plasticity in response to climate change: the importance of cue variation. Phil. Trans. R. Soc. B, 374, 20180178. https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.c.4337255

Cassandro, M. (2020). Animal breeding and climate change, mitigation and adaptation. J Anim Breed Genet, 137,121–122. https://doi.org/10.1111/jbg.12469

Cezard, G., McHale, C. T., Sullivan, F., Filipe Bowles, J. K., y Keenan, K. (2021). Studying trajectories of multimorbidity: a systematic scoping review of longitudinal approaches and evidence. BMJ Open, 11: e048485. http://dx.doi.org/10.1136/bmjopen-2020-048485

Chevin, L. M., Lande, R., y Mace, G. M. (2010). Adaptation, plasticity, and extinction in a changing environment: towards a predictive theory. PLoS Biol. 8, e1000357. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1000357

Davidson, A. M., Jennions, M., y Nicotra, A. B. (2011). Do invasive species show higher phenotypic plasticity than native species and, if so, is it adaptive? A meta-analysis. Ecology letters, 14(4), 419–431. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2011.01596.x

De Villemereuil, P., y Gaggiotti, O. E. (2015). A new FST‐based method to uncover local adaptation using environmental variables. Methods in Ecology and Evolution, 6, 1248–1258. https://doi.org/10.1111/2041-210X.12418

Domínguez-Viveros, J., Medellín-Cazares, A., Aguilar-Palma, N., Jahuey-Martínez, F. J., y Rodríguez-Almeida, F. A. (2021). Definition and analysis of the panel of SNPs to be used in paternity tests for three breeds of cattle. Revista mexicana de ciencias pecuarias, 12(3), 987-995. https://doi.org/10.22319/rmcp.v12i3.5771

Edea, Z., Dadi, H., Kim, S. W., Dessie, T., Lee, T., Kim, H., Kim, J. J., y Kim, K. S. (2013). Genetic diversity, population structure and relationships in indigenous cattle populations of Ethiopia and Korean Hanwoo breeds using SNP markers. Frontiers in genetics, 4, 35. https://doi.org/10.3389/fgene.2013.00035

Elsik, C. G., Unni, D. R., Diesh, C. M., Tayal, A., Emery, M. L., Nguyen, H. N., y Hagen, D. E. (2016). Bovine genome database: new tools for gleaning function from the Bos taurus genome. Nucleic Acids Res. 44, D834–D839. https://doi.org/10.1093/nar/gkv1077

Excoffier, L., Laval, G., y Schneider, S. (2005). Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evolutionary bioinformatics online, 1, 47–50. [PubMed]

Flori, L., Moazami-Goudarzi, K., Alary, V., Araba, A., Boujenane, I., Boushaba, N., Casabianca, F., Casu, S., Ciampolini, R., Coeur, D'Acier, A., Coquelle, C., Delgado, J.V., El-Beltagi, A., Hadjipavlou, G., Jousselin, J., Landi, V,. Lauvie, A., Lecomte, P., Ligda, Ch., Marinthe, C., Martinez, A., Mastrangelo, S., Menni, D., Moulin, Ch. –H., Osman, M. –A., Pineau, O., Portolano, B., Saïdi-Mehtar, N., Sechi, T., Sempéré, G., Thévenon, S., Tsiokos, D., Laloë, D., y Gautier, M. (2019). A genomic map of climate adaptation in Mediterranean cattle breeds. Mol Ecol., 28, 1009–29. https://doi.org/10.1111/mec.15004

Flórez-Murillo, J. M., Landaeta-Hernández, A. J., Kim, E. S., Bostrom, J. R., Larson, S. A., Pérez O'Brien, A. M., Montero-Urdaneta, M. A., García, J. F., y Sonstegard, T. S. (2021). Three novel nonsense mutations of prolactin receptor found in heat-tolerant Bos taurus breeds of the Caribbean Basin. Anim Genet., 52(1), 132-134. doi: https://doi.org/10.1111/age.13027 . Epub 2020 Dec 1. PMID: 33259090.

Gautier, M. (2015). Genome‐wide scan for adaptive divergence and association with population‐specific covariates. Genetics, 201, 1555–1579. https://doi.org/10.1534/genetics.115.181453

Ginja, C, Gama, L.T., Cortés, O., Burriel, I.M., Vega-Pla, J.L., Penedo, C., Sponenberg, P., Cañón, J., Sanz, A., do Egito, A.A., Alvarez, L.A., Giovambattista, G., Agha, S., Rogberg-Muñoz, A, Lara. M., BioBovis Consortium, Delgado, J. V., y Martinez, A. (2019). The genetic ancestry of American Creole cattle inferred from uniparental and autosomal genetic markers. Scientific Reports, 9(1), 11486. https://doi.org/10.1038/s41598-019-47636-0

Hubbard, T. Barker, D., Birney, E., Cameron, G., Chen, Y., Clark, L.., Cox, T. Cuff, J. Curwen, V. Down, T. Durbin, R. Eyras, E. Gilbert, J. Hammond, M. Huminiecki, L. Kasprzyk, A. Lehvaslaiho, H. Lijnzaad, … M. Clamp. (2002). The Ensembl genome database project. Nucleic Acids Research, 30(1), 38-41. https://doi.org/10.1093/nar/30.1.38

Kelly, S. A., Panhuis, T. M., y Stoehr, A. M. (2012). Phenotypic plasticity: molecular mechanisms and adaptive significance. Compr Physiol., 2, 1417–1439. https://doi.org/10.1002/cphy.c110008

Lacetera, N., Bernabucci, U., Basirico, L., Morera, P., y Nardone, A. (2009). Heat shock impairs DNA synthesis and down-regulates gene expression for leptin and Ob-Rb receptor in concanavalin A-stimulated bovine peripheral blood mononuclear cells. Vet Immunol Immunopathol, 127,190–194. https://doi.org/10.1016/j.vetimm.2008.09.020

La Fuente, E. y Beldade, P. (2019.) Genomics of Developmental Plasticity in Animals Front. Genet., 10, 720. https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00720

Li, R., Li, C., Chen, H., Li, R., Chong, Q., Xiao, H., y Chen, S. (2019). Genome‐wide scan of selection signatures in Dehong humped cattle for heat tolerance and disease resistance. Animal Genetics, 51(2), 292-299.https://doi.org/10.1111/age.12896

Howe, K. L., Achuthan, P., Allen, J., Allen, J., Alvarez-Jarreta, J., Amode, M. R., Armean, I. M., Azov, A. G., Bennett, R., Bhai, J., Billis, K., Boddu, S., Charkhchi, M., Cummins, C., Da Rin Fioretto, L., Davidson, C., Dodiya, K., El Houdaigui, B., Fatima, R., Gall, A., … Flicek, P. (2021). Ensembl 2021. Nucleic acids research, 49(D1), D884–D891. https://doi.org/10.1093/nar/gkaa942

Johnsson, M., y Jungnickel, M.K. (2021). Evidence for and localization of proposed causative variants in cattle and pig genomes. Genet Sel Evol, 53, 67. https://doi.org/10.1186/s12711-021-00662-x

Lande, R. (2015). Evolution of phenotypic plasticity in colonizing species. Mol. Ecol., 24, 2038–2045. https://doi.org/10.1111/mec.13037

Lischer, H.E.L., y Excoffier, L. (2012). PGDSpider: An automated data conversion tool for connecting population genetics and genomics programs. Bioinformatics, 28, 298-299. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btr642

Littlejohn, M. D., Henty, K. M., Tiplady, K., Johnson, T., Harland, C., Lopdell, T., Sherlock, R. G., Li, W., Lukefahr, S. D., Shanks, B. C., Garrick, D. J., Snell, R. G., Spelman, R. J., y Davis, S. R. (2014). Functionally reciprocal mutations of the prolactin signalling pathway define hairy and slick cattle. Nature communications, 5, 5861. https://doi.org/10.1038/ncomms6861

Online Mendelian Inheritance in Animals. (02 de mayo de 2021). Sydney School of Veterinary Science, {02-05-2021}. World Wide Web URL: https://omia.org/-

Pariset, L., Mariotti, M., Nardone, A., Soysal, M. I., Ozkan, E., Williams, J. L., Dunner, S., Leveziel, H., Maróti-Agóts, A., Bodò, I., y Valentini, A. (2010). Relationships between Podolic cattle breeds assessed by single nucleotide polymorphisms (SNPs) genotyping. J Anim Breed Genet., 127(6), 481-8. https://doi.org/10.1111/j.1439-0388.2010.00868.x

Peakall, R., y Smouse, P. E. (2012). GenAlEx 6.5: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research-an update. Bioinformatics, 28, 2537-2539. Freely available here: http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/28/19/2537

Porto-Neto, L. R., Bickhart, D. M., Landaeta-Hernandez, A. J., Utsunomiya, Y. T., Pagan, M., Jimenez, E., Hansen, P. J., Dikmen, S., Schroeder, S. G., Kim, E. S., Sun, J., Crespo, E., Amati, N., Cole, J. B., Null, D. J., Garcia, J. F., Reverter, A., Barendse, W., y Sonstegard, T. S. (2018). Convergent Evolution of Slick Coat in Cattle through Truncation Mutations in the Prolactin Receptor. Front. Genet., 9, 57. https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00057

Price, T. D., Qvarnstrom, A., y Irwin, D. E. (2003). The role of phenotypic plasticity in driving genetic evolution. Proc R Soc Lond B., 270, 1433–1440. https://doi.org/10.1098/rspb.2003.2372

Rangwala, S. H., Kuznetsov, A., Ananiev, V., Asztalos, A., Borodin, E., Evgeniev, V., Joukov, V., Lotov, V., Pannu, R., Rudnev, D., Shkeda, A., Weitz, E. M., y Schneider, V. A. (2021). Accessing NCBI data using the NCBI sequence viewer and genome data viewer (GDV). Genome Research, 31(1), 159–169. https://doi.org/10.1101/gr.266932.120

Rimieri, P. (2017). La diversidad genética y la variabilidad genética: dos conceptos diferentes asociados al germoplasma y al mejoramiento genético vegetal. Journal of Basic and Applied Genetics, 28(2), 7-13. https://sag.org.ar/jbag/en/project/vol-xxviii-issue-2-2/

Robinson, J., Thorvaldsdóttir, H., Winckler, W., Guttman, M., Lander, E., Getz, G., y Mesirov, J. P. (2011). Integrative Genomics Viewer. Nature Biotechnology, 29, 24-26. https://doi.org/10.1038/nbt.1754

Rovelli, G., Ceccobelli, S., Perini, F., Demir, E., Mastrangelo, S., Conte, G., Abeni, F., Marletta, D., Ciampolini, R., Cassandro, M., Bernabucci, U., y Lasagna, E. (2020). The genetics of phenotypic plasticity in livestock in the era of climate change: a review, Italian Journal of Animal Science, 19(1), 997-1014. https://doi.org/10.1080/1828051X.2020.1809540

Secretariat of the Convention on Biodiversity. (2011). Nagoya Protocol on Access to Genetic Resources and the Fair and Equitable Sharing of Benefits Arising from their Utilization to the Convention on Biological Diversity: text and annex. Montreal, Canada, Secretariat of the Convention on Biodiversity, 15pp.

Villalobos-Cortés, A. I., Martínez, A. M., Escobar, C., Vega-Pla, J. L., y Delgado, J. V. (2010). Study of genetic diversity of the Guaymi and Guabala bovine populations by means of microsatellites. Livestock Science, 131, 45-51. https://doi.org/10.1016/j.livsci.2010.02.024

Weir, B. S., y Cockerham, C. C. (1984). Estimating F-Statistics for the Analysis of Population Structure. Evolution, 38(6), 1358-1370. https://www.jstor.org/stable/2408641

Yang, C. H., y Pospisilik, J. A. (2019). Polyphenism A Window into Gene-Environment Interactions and Phenotypic Plasticity. Front. Genet., 10, 132. doi: https://doi.org/10.3389/fgene.2019.00132

Publicado
2023-01-06
Cómo citar
Villalobos-Cortés, A., Rodríguez-Espino, G., Murillo-Alcedo, M., Castillo-Mayorga, H., & Franco-Schafer, S. (2023). POLIMORFISMOS DE NUCLEÓTIDO SIMPLE ASOCIADOS A VARIABLES AMBIENTALES EN EL GENOMA DE BOVINOS CRIOLLOS PANAMEÑOS. Ciencia Agropecuaria, (36), 37-52. Recuperado a partir de http://200.46.165.126/index.php/ciencia-agropecuaria/article/view/604
Sección
Artículos