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Un enfoque de biología de sistemas para arrojar luz sobre la calidad del esperma en los cerdos

22/02/2021

Un nuevo estudio dirigido por personal investigador del Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) ha identificado un conjunto de marcadores genéticos que determinan la calidad del esperma en los verracos y que se podría utilizar en un futuro para optimizar la sostenibilidad de la cría y producción de cerdos. Estos resultados, publicados en la revista científica Genetics Selection Evolution, son fruto de un enfoque de biología de sistemas sin precedentes en este campo que integra múltiples datos procedentes de distintas técnicas de análisis; un método que abre nuevos caminos para mejorar rasgos genéticos complejos relevantes para la industria de la cría de animales.

La investigación de los mecanismos genéticos y moleculares que controlan la calidad del esperma se ha convertido en un foco de interés para los criadores de ganado, incluido el porcino, por su relevancia en la selección de sementales para optimizar las tasas de fertilidad. Las granjas de inseminación artificial evalúan regularmente la calidad del esperma en los sementales para predecir su capacidad de fertilización, pero las herramientas de evaluación actuales necesitan un mayor desarrollo ya que el reemplazo de verracos con esperma de baja calidad supone una elevada carga económica para el sector. El Centro de Investigación en Agrigenómica (CRAG) es un centro que forma parte del sistema CERCA de la Generalitat de Cataluña, y que se estableció como consorcio de cuatro instituciones: el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Instituto de Investigación y Tecnología Agroalimentarias (IRTA), la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y la Universidad de Barcelona (UB).

Los espermatozoides portan el genoma paterno y un amplio repertorio de moléculas incluyendo ARNs, que son esenciales para la fertilización y el desarrollo de un nuevo organismo. Con el objetivo de desentrañar la compleja base genética detrás de la calidad seminal, este nuevo trabajo colaborativo es el primero en integrar estudios de asociación de todo el genoma (GWAS, del inglés genome-wide association study) y datos de secuenciación de ARN (RNA-seq) para identificar los genes, las vías y las variantes de ADN que determinan la calidad del esperma en cerdo.

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Cerdos de raza Pietrain.
“Recolectamos muestras de 300 verracos Pietrain diferentes, en las que medimos rasgos de calidad del esperma como la concentración, la morfología y la motilidad de los espermatozoides, y la abundancia de ARNs. A continuación, analizamos estas muestras mediante técnicas de GWAS y RNA-seq para determinar qué variantes genéticas y abundancias de ARNs estaban asociadas a los rasgos observados”, explica Marta Gòdia, investigadora del CRAG y primera autora del artículo. “Consideramos los genes y las interacciones que estaban presentes en ambos análisis para construir una robusta red de interacción genética que enriquecimos con datos complementarios, identificando así los factores genéticos clave que configuran la compleja herencia de los rasgos de calidad del esperma”, añade.

Aunque los SNPs (del inglés single-nucleotide polymorphisms, un tipo de variación genética) se han convertido en el marcador de elección para la mejora genética de las especies ganaderas, todavía no se ha desarrollado una matriz de SNPs para predecir la calidad del esperma de los verracos. Utilizando el enfoque de biología de sistemas implementado en este nuevo trabajo, el equipo investigador diseñó un panel de 73 SNPs que explica una parte sustancial (más del 30%) de la variación en los rasgos de los espermatozoides, un modelo con un gran potencial para mejorar la fertilidad porcina.

“Aún se requiere investigación adicional, pero el marco integrador que proponemos para construir una matriz de SNPs proporciona resultados convincentes para su aplicación a cualquier tipo de rasgo complejo con una base genética. Esto abre otra vía para mejorar aquellas características de interés para la industria de la cría de animales en las que influyen varios genes”, añade Àlex Clop, investigador del CSIC en el CRAG y líder del estudio. “Las implicaciones de esta investigación son amplias, ya que van desde aplicaciones a estrategias de cría de ganado hasta el modelaje de la biología de la infertilidad en mamíferos”, concluye.

Empresas o entidades relacionadas

Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Generalitat de Catalunya - Departament d'Agricultura, Ramaderia, Pesca i Alimentació
Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries
Universitat Autònoma de Barcelona

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