Evaluación genética de un rebaño de ovejas lecheras en Nueva Zelanda

Nicolás Lopez-Villalobosa Megan Scholtensa*
[email protected]

Sam Petersona, Kat Gunsonb y Andy Gunsonb

Resumen

Se desarrolló un prototipo de evaluación genética para la producción de leche, grasa, proteína y lactosa, peso vivo, calificación de células somáticas, tiempo de la primera bajada de la leche y rendimiento, y tamaño de la camada al nacer, y un índice de selección para ovejas lecheras. De un rebaño de 123 ovejas cruzadas, se obtuvieron 479 controles lecheros mensuales durante la temporada 2015/16. Las curvas de lactancia se derivaron usando un modelo de regresión aleatorio con polinomiales ortogonales de tercer orden. Los valores genéticos para cada una de las características se estimaron de un modelo animal de características múltiples usando heredabilidades y correlaciones genéticas publicadas en la literatura, y las desviaciones estándar obtenidas usando datos del rebaño. Los valores genéticos se combinaron con valores económicos respectivos para calcular un índice de selección usado para clasificar carneros y ovejas de acuerdo a su potencial para generar ganancia económica de la empresa. Este modelo prototipo puede extenderse a otros productores de ovejas lecheras para crear esquemas de selección a nivel de la industria y comenzar con un programa de mejoramiento genético para la industria emergente de las ovejas lecheras de Nueva Zelanda.

Introducción

En Nueva Zelanda existe interés en construir sistemas de producción lechera alternativos involucrando ovinos. El crecimiento de la industria lechera ovina en Nueva Zelanda se proyecta que alcance dos millones de ovejas (Parlamento de Nueva Zelanda 2013) y tiene el potencial de ser una industria de mil millones de dólares en 10 años (Griffiths 2015). El factor principal limitante para la industria lechera ovina es el número extremadamente bajo de ovinos adecuados para la producción lechera en el país. La raza principal adecuada es la East Friesian, y dentro de la raza no se ha realizado una selección estructurada para la producción lechera. Por ende, es esencial que el mérito genético de las ovejas lecheras en Nueva Zelanda se mejore y que el número se incremente. La identificación y la selección de animales genéticamente superiores puede lograrse con un programa de mejoramiento a través de la implementación de un sistema de evaluación genética. Actualmente, no hay programa de mejoramiento para las ovejas lecheras en Nueva Zelanda para asegurar que ese cambio genético ocurra en la dirección correcta con ovejas lecheras adaptadas a los sistemas de producción del futuro. Por lo tanto, el objetivo de este artículo es describir un prototipo de evaluación genética para ovejas lecheras en Nueva Zelanda.

Los programas reproductivos se diseñan para maximizar la tasa de ganancia genética para características económicamente importantes en especies pecuarias. Un programa efectivo tendrá un índice económico para identificar a los animales superiores. El índice económico requiere de un valor económico y el valor genético estimado para cada característica. En el año 2014, había diez sistemas de producción lechera ovina operando en Nueva Zelanda y la única evaluación genética había sido conducida en el rebaño de Blue River Dairy con cruzas de East Friesian, proporcionando un estimado temprano del mérito genético (McMillian et al. 2014b).

No fue hasta el 2014, que se tomaron mediciones para la producción de leche, por lo tanto no había políticas de desecho basadas en la producción de leche de las ovejas en Nueva Zelanda, por ende, los estimados de los parámetros genéticos son desconocidos. De ahí que, desarrollos posteriores para la industria lechera ovina requieren del cálculo de los valores reproductivos y económicos para usarlos en un índice económico para identificar animales genéticamente superiores e implementar un sistema de evaluación genética.

Por lo tanto, los objetivos de este artículo fueron 1) estimar los valores reproductivos para las características de importancia económica, 2) determinar los valores económicos para estas características, 3) producir un sistema prototipo de evaluación genética para las ovejas lecheras en Nueva Zelanda.

Materiales y métodos

Datos

El conjunto de datos y la información del pedigrí utilizados en este estudio fueron de 123 ovejas cruzadas de una mezcla de las siguientes razas East Friesian, Highlander, Polled-Dorset y Poltex localizadas en un rancho ovino lechero comercial en Waiwhare, Hawkes Bay (-39.453684 latitud, 176.479725 longitud).

Un total de 479 controles lecheros mensuales de rebaño (2-4 controles por cada oveja), para volumen de leche y porcentajes de grasa, proteína y lactosa y conteo de células somáticas (CCS) se obtuvieron durante la temporada de ordeño de 2015/16.

La calificación de células somáticas (CaCS) de cada contol de leche se calculó como CaCS = Log2(CCS).

El tiempo de la primera bajada de la leche (TPBL) y la producción de la primera bajada de la leche (PPBL) se midieron durante los ordeños de los días del control lechero. Los medidores de leche colectaban las muestras de leche para cada oveja durante el ordeño, mientras que el tiempo se registraba manualmente desde el momento en que las pezoneras se colocaban en cada oveja, hasta que terminaba la primera bajada. La primera bajada se consideraba que terminaba cuando el flujo de leche se alentaba hasta un alto total en los medidores de la leche, o cuando el flujo a través de los tubos de leche cortos de las pezoneras hacia el tubo largo de leche se detenía.

El peso vivo de cada oveja se registró 2-4 veces a lo largo de la temporada, permitiendo obtener un peso promedio para cada oveja durante la lactancia.

Las ovejas se manejaron en dos rebaños de los cuales la fecha de parto tenía un rango desde el 6 de Julio hasta el 16 de diciembre de 2015 con una mediana de fecha de parto del 31 de Julio. Para poder ajustar la fecha de parto, una desviación de la fecha de parto de la mediana de los datos de parto del rebaño se calculó para cada oveja. Se registró el tamaño de la camada al nacer para cada oveja.

Curvas de lactancia

Las curvas de lactancia de la calificación promedio de células somáticas durante la lactancia, y la producción en la lactancia del día 1 al día 150 de las características de los componentes de la leche se estimaron para cada oveja usando modelos de regresión aleatorios con un procedimiento MIXTO del Statistical Analysis Software versión 9.3 (SAS Institute Inc., Cary, NC, USA). Se escogió un polinomial ortogonal de tercer orden para producción de grasa y lactosa diarias, donde la selección se basó en el criterio de la información de Akaike.

Estimando los valores reproductivos

Los valores geneticos se estimaron utilizando el paquete de software ASReml 3.0 (Gilmour et al. 2009) con un modelo animal de características múltiples. El modelo estadístico incluyó los efectos fijos del número de lactancia y la desviación de la mediana de la fecha de parto y el efecto aleatorio del animal. El archivo del pedigrí se realizó recopilando información de dos generaciones.

Las varianzas y covarianzas genéticas y residuales se derivaron de los parámetros genéticos presentados en el Cuadro 1. Las correlaciones de heredabilidad y genética son los promedios de los valores publicados en la literatura. Las desviaciones estándar fenotípicas se obtuvieron del conjunto de datos usando un modelo lineal que incluía el efecto fijo del número de lactancia y la desviación de la mediana de la fecha de parto del rebaño. Cuando no se encontraron los cálculos de las correlaciones genotípicas y fenotípicas publicadas, se asumieron las correlaciones genéticas para que fueran iguales a las correlaciones fenotípicas obtenidas en el conjunto de datos. Debido a que las observaciones eran pocas, no se incluyeron efectos de raza y heterosis.

Valores económicos

Los valores económicos (VE) de cada característica se derivaron de los pesos económicos relativos (PER) deseados, siguiendo los métodos de VanRaden (2002) y Komlósi et al. (2010). Los PER son iguales al VE multiplicados por la desviación estándar genética (σg) dividida entre la suma de los valores absolutos de estos productos, y luego multiplicados por 100.

La desviación estándar genética para cada característica se derivaron de los parámetros genéticos presentados en el Cuadro 1.

Los PER fueron decididos por los productores en una base del 100% (suma de los PER para las características que deberán sumar un total del 100%), se presentan en el Cuadro 2 así como los VE correspondientes, que se derivan usando el algoritmo de optimizacion implementado en Excel (Microsoft Office 2010).

Los valores económicos y los valores reproductivos estimados a partir de los mejores predictores lineales no sesgados se utilizaron para desarrollar el índice de selección económico (ISE). Esto se utilizó para la evaluación genética de las características de cada individuo, para generar el mérito genético neto para cada animal representado en el rebaño (carneros, ovejas, ovejas con registros y corderos). Debido a que a la producción de lactosa se le dio un peso económico relativo de cero, esta característica no se incluyó en el índice. Los valores altos para algunas características se consideran indeseables (PV, CCS y TPBL), entonces se ubicaron en valores económicos.

Se ilustraron los efectos de la selección sobre el índice de selección comparando los valores reproductivos de los carneros nacidos en el 2015 que estaban disponibles para la selección con valores reproductivos de los mejores cinco carneros.

Un esquema de selección se simuló y la ganancia genética para el objetivo reproductivo se calculó usando la teoría del índice de selección (Hazel, 1943). Se seleccionaron corderas superiores para ser reemplazos de ovejas y los corderos machos para reemplazar a los carneros viejos usados para monta natural, basándose en el ISE. Para esta simulación se asumió que la fuente principal de información para constituir el ISE fue un registro por característica de las madres de los corderos disponibles para la selección. Se asumió que para las 117 corderas las 24 mejores fueron seleccionadas. El productor tiene un equipo de 10 carneros que se usan por dos años. Para lograr el equipo deseado de carneros se requiere de la selección de los cinco mejores de los 117 corderos disponibles. La desviación estándar del índice se calculó usando la teoría del índice de selección (Cameron, 1997) asumiendo los parámetros genéticos del Cuadro 1 y los valores económicos del Cuadro 2.

Resultados

La estadística descriptiva para las características animales consideradas en este estudio se presentan en el Cuadro 3. Los coeficientes de variación fueron 38% de la duración de la lactancia y entre un 42 y 47% para las producciones, indicando una mayor variación entre los animales. Esto refleja diferencias en la edad de las ovejas, así como la fecha de parto y el número de lactancia.

En el Cuadro 4 se presentan las distribuciones de los VRE para las características consideradas en el índice de selección. Todas las características siguieron una distribución normal. El rango de los VRE para leche fue de -35.2 a +38.3 kg por lactancia. Los valores reproductivos estimados para la producción de grasa variaron en un total de 4 kg (-1.7 a +2.4 kg). El rango de los VRE para lactosa fue mayor que el rango para grasa y proteína. La distribución de los VRE para peso vivo mostró una desviación a la izquierda, con más animales en el lado de mayor peso. Los VRE de la calificación de células somáticas tuvo una distribución normal con uno fuera de curva con un valor reproductivo negativo deseable de -1.4. Los VRE para el flujo de leche tuvieron un rango de -17 a +22 segundos para el tiempo de la primera bajada de la leche y -0.138 a +0.1 kg para las producciones de la primera bajada de la leche. Los valores reproductivos estimados para la duración de la lactancia tuvieron un rango de -29.3 a +27.2 días, mientras que el VRE del tamaño de la camada estuvo entre -0.2 y +0.3 corderos.

En el Cuadro 5 se presentan las medias y las desviaciones estándar de los valores reproductivos de las características incluidas en el índice de selección para los carneros nacidos en el 2015 disponibles para selección y con superioridad de los cinco mejores carneros seleccionados sobre el índice de selección. Hay una superioridad de $74.5, 15 kg leche, 0.8 kg grasa, 0.7 kg proteína y 2.1 kg de peso vivo en las ovejas de los cinco mejores carneros, en comparación con todos los carneros disponibles para la selección. Los mejores carneros también tuvieron valores reproductivos más bajos para la CaCS y el TPBL, lo cual es deseable, puesto que significa que la CaCS es menor y la velocidad de ordeño es más rápida.

La tasa promedio de ganancia genética durante los 20 años de selección basada en la selección de las 24 mejores corderas y los 5 mejores corderos, de 117 corderos disponibles para cada sexo se calculó en $16.20 por año. La desviación estándar del objetivo reproductivo fue de $103.40, la intensidad de selección en las corderas fue de 1.39 y la intensidad de selección en los corderos fue de 2.13. La precisión de la selección, la correlación entre el objetivo reproductivo y el índice (rTI), fue de 0.31.

Discusión

El objetivo reproductivo de un programa de mejoramiento genético requiere de la identificación de las características más importantes que afectarán a la ganancia general del rancho (Newman 1992, Charfeddine 2000). Las discusiones con los productores resultaron en una clara dirección deseada para el mejoramiento, enfocándose a un incremento en la producción de leche, en la velocidad de ordeño y mejorar la calidad de la leche y la eficiencia de la oveja. Esto resultó en las características escogidas para ser incluidas en el objetivo reproductivo: producción total de leche, grasa y proteína, tiempo y producción de la primera bajada de la leche, peso vivo, calificación de células somáticas y tamaño de la camada. Este estudio proporcionó valores estimados reproductivos y valores económicos para estas características de importancia económica.

El promedio de la producción de leche fue de 234 kg en un promedio de 125 días en leche. Aunque esto es mayor que en otros rebaños de Nueva Zelanda, 116 kg en 147 días (Gosling et al. 1997), los registros de producción más recientes de ovejas con cruza de East Friesian en Nueva Zelanda son mucho mayores, produciendo 310 kg en 147 días (McMillan et al. 2014a). A pesar de que hubo una menor producción de leche, de grasa y proteína, conteo de células somáticas y tamaño de la camada todos fueron mayores que aquellos reportados en otras ovejas lecheras a nivel mundial (El-Saied et al. 1999, Gootwine & Pollot 2000, Ligda et al. 2003, Alkass & Juma 2005, Kassem 2005, Barillet 2007, Riggio et al. 2007, Dhorne-Pollet et al. 2012, Tolone et al. 2013, Perez-Cabal et al. 2013, Makovicky et al. 2014). La variación entre razas en la producción de leche podría atribuirse al maquillaje genético de los animales, condiciones climáticas/ambientales, así como la alimentación y prácticas de manejo para cada rancho.

La evaluación genética ajustada al número de parto y a la fecha de parto permitió la comparación de todos los animales sobre una base común, resultando en valores estimados reproductivos que pueden utilizarse en las decisiones de selección o desecho. En este estudio, una oveja tuvo un VRE para producción de leche cercano a +35 kg, lo cual indica que ella puede producir 35 kg más de leche en comparación con la media del rebaño. Esto puede compararse con las ovejas de Blue River Dairy, en donde la media del VRE para producción de leche fue de +23 kg, sin embargo, es mucho menos que sus mejores ovejas que casi alcanzan +200 kg de leche (McMillan et al., 2014b). Pero, esto es a 180 días en leche en comparación con los 150 días estandarizados para este estudio.

Los valores reproductivos para peso vivo tuvieron una desviación a la izquierda, sugiriendo que el rebaño está en el lado más liviano. Tanto la duración de la lactancia, como el tamaño de la camada tuvieron algunos puntos potenciales fuera de la curva creando una ligera desviación a la izquierda en la distribución indicando animales potenciales ser seleccionados o desechados.
Los pesos económicos y los valores reproductivos estimados de las características de cada animal se usaron para crear un sólo valor. Entonces, este índice se utilizó para clasificar a los animales para su selección. La característica económicamente más importante fue la producción de leche, la cuál contribuyó a un 30% de la suma de los valores absolutos de los pesos económicos relativos de todas las características. La segunda característica más importante, PPBL, representa un 20%. El TPBL y la CaCS tuvieron la misma contribución de 15% cada una. La duración de la lactancia y el tamaño de la camada tuvieron valores similares de 5-6% respectivamente. La importancia relativa de la producción de grasa y proteína y el peso vivo fueron todos del 3%. El menor impacto económico fue el de la producción de lactosa de 0%, porque la lactosa no es de alta prioridad en la industria lechera ovina en este momento.

El VE negativo para CaCS indica que hay un incremento en el valor de esta característica que es económicamente poco favorable (Komlósi et al. 2010), por ende, los animales con valores reproductivos negativos para CaCS son deseables. El peso vivo de los animales tiene un VE negativo porque el peso incrementado de un animal implica un incremento en el costo de alimento para mantenimiento sin un incremento en la ganancia (Lôbo et al. 2011). También, el valor negativo para el TPBL es debido a que entre más tiempo toma el animal para que baje su leche, es más tiempo para el ordeño, lo cual incrementa los costos de mano de obra. Por ende, los animales con valores reproductivos negativos en el TPBL (tiempo más corto en la primera bajada de la leche) son también deseables.

El implementar un sistema de evaluación genética les puede permitir a los criadores mejorar el mérito genético de sus animales. Las ovejas con valores reproductivos positivos para producción de leche indican el potencial de esa oveja para producir más leche en comparación con sus contemporáneas en el rebaño. Se espera que la progenie de dichas ovejas herede la mitad de su potencial genético (así como la otra mitad de los sementales). De ahí que, los valores reproductivos estimados usados en el índice de selección son una herramienta útil para asistir en la selección de los reemplazos. Si los productores seleccionan a los cinco mejores carneros basados en el índice de selección, la progenie de esos carneros va a tener mayores valores reproductivos para la producción de leche, grasa, proteína y lactosa, duración de lactancia y peso vivo, y menores valores reproductivos para CaCS y para el TPBL, en comparación con las ovejas promedio del rebaño.

La respuesta genética económica para 20 años de selección, basada en el dsIER, para el rebaño lechero de Gunson fue de $16.20. Este valor demuestra que hay un progreso genético altamente prometedor en el rebaño. Este cálculo asume un esquema muy simple usando monta natural, pero una alta intensidad de selección (i=1.39 para corderas y i=2.13 para corderos) porque el rebaño tenía una alta prolificidad (2 corderos por oveja al nacimiento). Esta ganancia genética expresada en desviaciones estándar genéticas del índice reproductivo es equivalente a 0.15σT. Esta ganancia genética es comparable a las ganancia simuladas en las razas Manech Cara Roja (0.15 σT) y Alpina (0.12 σT) bajo pruebas de progenie tradicionales de Francia (Shumbusho et al., 2013).

Implicaciones prácticas

En este estudio se desarrolló un modelo prototipo para la evaluación genética de ovejas lecheras en Nueva Zelanda. Se definió un objetivo de selección como el mejoramiento de la ganancia por oveja y las características animales más importantes incluidas en el objetivo de seleccion fueron la duración de la lactancia, producción de leche, grasa y proteína en la lactancia, tiempo y producción de la primera bajada de la leche y el promedio de la calificación de células somáticas, peso vivo y tamaño de la camada al nacimiento.

Aunque el mejoramiento genético no es inmediato, se recomienda que los productores usen estos valores para clasificar a sus ovejas y carneros que vayan a ser seleccionados como padres de la siguiente generación. Esto no solamente va a producir ganancia genética para cada una de las características en la dirección correcta, sino que también va a resultar en la progenie con una producción de leche, calidad de leche, velocidad de ordeño y eficiencia en general mejoradas. Este modelo prototipo puede extenderse a otros productores de ovinos lecheros para crear esquemas de selección a nivel industria y comenzar con un programa reproductivo sistemático para la industria lechera ovina emergente.

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Artículo publicado en Entorno Ganadero