Predicción genómica usando paneles de marcadores de baja densidad en la acuicultura

La selección genómica incrementa la tasa de ganancia genética en los programas de crianza selectiva, con resultados acumulativos en las mejoras de los rasgos comercialmente importantes, por ejemplo la resistencia a las enfermedades. Un equipo de científicos estudió la utilidad de paneles SNP de baja y media densidad para la exactitud de los valores de predicción, considerando a especies como el salmón del Atlántico, carpa común, dorada y ostra del Pacífico.

La acuicultura es una industria relativamente joven, y aunque los avances tecnológicos vienen siendo implementados rápidamente para mejorar el volumen y eficiencia de producción para algunas especies de alto valor, estos son más lentos en las especies de bajo valor y alto volumen que representan el grueso de la producción global.

Una de las principales dificultades para la implementación de tecnologías emergentes que ayuden a mejorar la producción es su costo prohibitivo. Una de estas tecnologías es la selección genómica, que utiliza marcadores genéticos para identificar los animales con los más altos valores de cría para seleccionarlos con la finalidad de producir la próxima generación.

Selección genética en la crianza selectiva

Los programas de crianza selectiva vienen crecientemente siendo utilizados para la especies acuícolas, y han demostrado ser altamente efectivos en mejorar los rasgos de producción, especialmente el crecimiento. La selección genómica consistentemente supera a la selección basada en el pedigrí, conduciendo ganancias genéticas acumulativas en varias generaciones que incrementan el rendimiento de las especies en cultivo.

Lenta asimilación de la selección genómica en la acuicultura es el costo del genotipado. El genotipado usualmente depende de plataformas de SNP de alta densidad, que pueden ser prohibitivamente caros para la aplicación rutinaria en los programas de crianza selectiva de acuicultura, debido a la necesidad de genotipar miles de peces y la selección de los candidatos.

Una de las formas para democratizar la selección genómica a escalas menores como los sectores acuícolas fragmentados es explotar los paneles SNP de baja densidad, donde los costos del genotipado puede ser una fracción del costo de los arreglos SNP. Sin embargo, se espera a priori que esta reducción del costo debido a la reducida densidad de genotipado se da a expensa de una disminución en la exactitud de la predicción en el programa de crianza selectiva.

El genotipado de baja densidad parece ser una solución prometedora para permitir el acceso a los beneficios de la selección genómica para un amplio rango de especies y sectores acuícolas; no obstante, la densidad óptima de SNP a usar no está claro, y se puede esperar que varíe dependiendo de la especies, la historia de la población y el rasgo de interés. En este sentido, los científicos de la University of Edinburgh evaluaron si las variables (especie, población y rasgo) afecten el rendimiento de los paneles SNP de baja densidad, y para determinar la densidad óptima de genotipado como una recomendación práctica para los programas de crianza selectiva en la acuicultura.

Los investigadores obtuvieron las bases de datos de genotipos y fenotipos de cuatro especies: salmón del Atlántico (Salmo salar), carpa común (Cyprinus carpio), dorada (Sparus aurata) y la ostra del Pacífico (Crassostrea gigas).

Predicción genómica usando paneles SNP reducidos

La exactitud de la selección genética fue evaluada. Debido a que las heredabilidades disminuye sustancialmente con paneles de densidades más bajas, la exactitud de la selección genómica fue calculada usando la heredabilidad obtenido con todo el panel SNP.

“La exactitud de la selección genómica permaneció prácticamente sin cambios para cada base de datos hasta que la densidad del marcador se redujo por debajo de 2,000 SNPs. A pesar de las significativas diferencias entre las bases de datos y rasgos, la exactitud de la selección genómica obtenidos con paneles de baja densidad fueron marcadamente similares” reportan los científicos. Ellos indican que la proporción promedio de la exactitud de todo el panel alcanzado con 2,000 SNPs fue de 0.97, con 1,000 SNPs 0.93, y con 500 SNPs 0.89.

Según los científicos sus resultados sugieren que un panel SNP entre 1,000 y 2,000 SNPs pueden ser suficientes para la máxima exactitud de predicción para la mayoría de rasgos poligénicos en las poblaciones acuícolas. “Estos resultados y su consistencia son alentadores para el genotipado a bajo costo, y por consiguiente mejorando asequibilidad de la selección genómica entre las diferentes especies y sectores acuícolas” dijeron.

Ellos destacan que la uniformidad de los resultados es relativamente sorprendente considerando las diferencias entres las cuatro bases de datos. Los rasgos, plataforma de genotipado, estructura de la familia, tamaño de la población o tamaño del genoma parece ser relativamente factores sin importancia para el rendimiento de los paneles SNP de baja densidad, debido a que la exactitud de la predicción genómica tiende a ser consistente en las cuatro especies.

Los científicos concluyen que se pueden aprovechar los beneficios de la genómica con densidades de SNP bajas y a menores costos, incrementando la posibilidad de una mayor aplicación de la mejora genética en especies acuícolas.