Genetic diversity of four broodstocks of tilapia (Oreochromis sp.) from Antioquia, Colombia / Diversidad genética de cuatro grupos de reproductores de tilapia (Oreochromis sp.) de Antioquia, Colombia / Diversidade genética de quatro estoques de reprodutores de tilápia (Oreochromis sp.) de Antioquia, Colombia

Abstract Background: Tilapia is the most farmed fish in Colombia. However, the genetic diversity and structure of broodstocks in the hatcheries of Antioquia province remains unknown. Objective: To analyze the genetic diversity and structure of one Nile and three red tilapia broodstocks in Antioquia, Colombia. Methods: Fish were genotyped using 24 microsatellite markers of 13 linkage groups in five multiple reactions. Genetic diversity metrics were estimated and null alleles were detected. Analysis of Molecular Variance and analysis of number of clusters were used to describe the relationship between broodstocks. Results: Two microsatellites could not be amplified, and 22 were polymorphic. Average number of alleles per locus ranged 5.77 to 7.91. Locus UNH211 had the most alleles (17), whereas OMO032 had the fewest (4). Except for GM234 and OMO032, the analyzed loci had at least one private allele per population. Average effective number of alleles (3.37-4.03) was always less than the number of observed alleles. Significant deviations from Hardy-Weinberg equilibrium with heterozygote deficiencies were registered. Nine markers showed evidence of null alleles. The expected heterozygosity (0.65 to 0.67 per broodstock) was significantly higher than the observed heterozygosity (0.601 to 0.649) in the four populations. The fixation index for all broodstocks (excluding null alleles) was 0.0766 (95% confidence interval, 0.05092 to 0.10289). According to the molecular variance analysis, the greatest variation was between individuals rather than between groups of broodstocks or individuals within broodstocks. The genetic distance between the Nile and red broodstocks ranged from 0.43 to 0.54. Conclusions: Overall, these findings provide baseline information about the genetic diversity and structure of tilapia broodstocks in Antioquia, Colombia, useful for the management of hatcheries.

Resumen Antecedentes: La tilapia es el pez más cultivado en Colombia; sin embargo, hay gran desconocimiento sobre la estructura genetica actual de los reproductores. Objetivo: Analizar la diversidad y estructura genética de los reproductores de tres granjas de tilapia roja y una de tilapia Nilótica en Antioquia, Colombia. Métodos: Se utilizaron 24 microsatélites de 13 grupos de ligamiento amplificados en cinco reacciones múltiples. Se calcularon diferentes medidas de diversidad y se detectaron alelos nulos. Se utilizó un análisis de varianza molecular y uno de número de grupos para describir las relaciones entre las granjas de reproductores. Resultados: Dos marcadores no fueron amplificados y los 22 restantes fueron polimórficos. El promedio de alelos por locus varió entre 5,77 y 7,91. El mayor número de alelos (17) se encontró en el locus UNH 211, mientras que el menor se observó en OMO032 (cuatro). Veinte loci presentaron por lo menos un alelo privado. El número de alelos efectivos promedio fue menor al número de alelos observado y estuvo entre 3,37 y 4,03. Se registraron desviaciones significativas en el equilibrio Hardy-Weinberg, en su mayoría con deficiencias de heterocigotos. Se encontraron evidencias de alelos nulos en nueve marcadores. La heterocigosidad observada estuvo entre 0,601 y 0,649. El índice de fijación fue de 0.0766 (intervalo de confianza de 95%, entre 0,05092 y 0,10289). Según el análisis de varianza molecular, la mayor fuente de variación se encontró entre individuos. El valor de la distancia de Nei entre los reproductores Nilóticos y rojos estuvo entre 0,43 y 0,54. Conclusión: Los resultados de la presente investigación proveen una línea base acerca de la diversidad y estructura genética de los reproductores de tilapia en Antioquia, Colombia, y son útiles para el manejo de granjas dedicadas a la reproducción de tilapia.

Resumo Antecedentes: A tilápia é o peixe mais cultivado na Colômbia. É importante examinar a diversidade genética de peixes reprodutores. Objetivo: Avaliar a diversidade e estrutura genética de três estoques de reprodutores de tilápias vermelhas e um de tilápia Nilótica em Antioquia, Colômbia. Métodos: Utilizaram-se 24 microssatélites de 13 grupos de ligação em cinco reações múltiplas. Métricas de diversidade genética foram estimadas e alelos nulos foram detectados. Análise da Variância Molecular e análise do número de clusters foram utilizados para descrever a relação entre os estoques. Resultados: Dois marcadores não foram amplificados e vinte e dois microssatélites analisados mostraram-se polimórficos. O número médio de alelos por locus variou entre 5,77 e 7,91. O Locus UNH211 apresentou o maior número de alelos (17), enquanto o OMO032 apresentou o menor número (4). Exceto GM234 e OMO032, os loci analisados mostrou um pelo menos um alelo privado por população. O número efetivo médio de alelos (3,37-4,03) foi sempre menor do que o número de alelos observados. Foram observados desvios significativos do equilíbrio Hardy-Weinberg e deficiência de heterozigotos. Nove loci mostraram evidências de alelos nulos. A heterozigosidade esperada (0,6504-0,6748 por população) foi significativamente maior do que a heterozigosidade observada (0,601-0,649). O índice de fixação foi de 0,0766 (intervalo de confiança de 95%, 0,05092-0,10289). De acordo com a análise da variância molecular, a maior variação foi entre indivíduos. Adistância genética entre o Nilo e os reprodutores vermelhos variou de 0,43 a 0,54. Conclusão: No geral, esses resultados fornecem informação básica sobre sobre diversidade e estrutura genética de reprodutores de tilápia em Antioquia, Colômbia, e são significativos para o manejo de plantéis de reprodutores.

Adaptive Responses to Thermal Stress in Mammals / Respuestas de adaptación al estrés térmico en mamíferos / Respostas de adaptação ao estresse térmico em mamíferos

The environment animals have to cope with is a combination of natural factors such as temperature. Extreme changes in these factors can alter homeostasis, which can lead to thermal stress. This stress can be due to either high temperatures or low temperatures. Energy transference for thermoregulation in homoeothermic animals occurs through several mechanisms: conduction, convection, radiation and evaporation. When animals are subjected to thermal stress, physiological mechanisms are activated which may include endocrine, neu-roendocrine and behavioral responses. Activation of the neuroendocrine system affects the secretion ofhormones and neurotransmitters which act collectively as response mechanisms that allow them to adapt to stress. Mechanisms which have developed through evolution to allow animals to adapt to high environmental temperatures and to achieve thermo tolerance include physiological and physical changes in order to reduce food intake and metabolic heat production, to increase surface area of skin to dissipate heat, to increase blood flow to take heat from the body core to the skin and extremities to dissipate the heat, to increase numbers and activity of sweat glands, panting, water intake and color adaptation of integument system to reflect heat. Chronic exposure to thermal stress can cause disease, reduce growth, decrease productive and reproductive performance and, in extreme cases, lead to death. This paper aims to briefly explain the physical and physiological responses of mammals to thermal stress, like a tool for biological environment adaptation, emphasizing knowledge gaps and offering some recommendations to stress control for the animal production system.

El ambiente al que los animales tienen que enfrentarse es una combinación de factores naturales. Cambios extremos en estos factores pueden alterar la homeostasis y conducir al estrés térmico. Este puede resultar tanto de temperaturas altas como de temperaturas bajas. Cuando se somete a los animales a estrés térmico, se activan mecanismos fisiológicos que pueden incluir respuestas endocrinas, neuroendocrinas y de comportamiento. Los mecanismos desarrollados a través de la evolución para que los animales se adapten a temperaturas ambientales altas y alcancen termotolerancia incluyen cambios fisiológicos y físicos, a fin de reducir la ingesta de alimentos y la producción del calor metabólico; de aumentar el área superficial de la piel para disipar el calor; de aumentar el flujo de sangre para llevar el calor del núcleo del cuerpo a la piel y las extremidades para disipar el calor, o de aumentar el número y la actividad de las glándulas sudoríparas, el jadeo, la ingesta de agua y la adaptación del color del sistema de tegumento para reflejar el calor. La exposición crónica al estrés térmico puede causar enfermedad, reducir el crecimiento, disminuir el rendimiento productivo y reproductivo y, en casos extremos, llevar a la muerte. El objetivo de este trabajo es explicar las respuestas físicas y fisiológicas de los mamíferos al estrés térmico, como una herramienta para la adaptación al entorno biológico, haciendo hincapié en las lagunas de nuestro conocimiento y ofreciendo algunas recomendaciones para controlar el estrés en el sistema de producción animal.

O ambiente ao que os animais têm que enfrentar-se é uma combinação de fatores naturais. Mudanças extremas nestes fatores podem alterar a homeostase e levar ao estresse térmico. Este pode resultar tanto de temperaturas altas quanto de temperaturas baixas. Quando se submete os animais a estresse térmico, se ativam mecanismos fisiológicos que podem incluir respostas endócrinas, neuroendócrinas e de comportamento. Os mecanismos desenvolvidos através da evolução para que os animais se adaptem a temperaturas ambientais altas e alcancem termo tolerância incluem mudanças fisiológicas e físicas, visando reduzir a ingesta de alimentos e a produção do calor metabólico; de aumentar a área superficial da pele para dissipar o calor; de aumentar o fluxo de sangue para levar o calor do núcleo do corpo à pele e às extremidades para dissipar o calor, ou de aumentar o número e a atividade das glândulas sudoríparas, o arquejo, a ingestão de água e a adaptação da cor do sistema de tegumento para refletir o calor. A exposição crônica ao estresse térmico pode causar doença, reduzir o crescimento, diminuir o rendimento produtivo e reprodutivo e, em casos extremos, levar à morte. O objetivo deste trabalho é explicar as respostas físicas e fisiológicas dos mamíferos ao estresse térmico, como uma ferramenta para a adaptação ao entorno biológico, enfatizando nas lagoas de nosso conhecimento e oferecendo algumas recomendações para controlar o estresse no sistema de produção animal.

Contribution of intensive silvopastoral systems to animal performance and to adaptation and mitigation of climate change / Contribución de los sistemas silvopastoriles intensivos al desempeño animal y a la adaptación y mitigación al cambio climático / Contribuição dos sistemas silvipastoris intensivos no desempenho dos animais e da adaptação e mitigação às mudanças climáticas

According to FAO, world demand for animal products will double in the first half of this century as a result of increasing population and economic growth. During the same period, major changes are expected in world climate. Food security remains one of the highest priority issues in developing Latin American countries, a region where livestock production plays a fundamental role. Agricultural activities seriously threaten natural resources; therefore, it is necessary to ensure that livestock production contributes to satisfy the demand for animal products in a sustainable manner. Intensive silvopastoral systems (ISS) are becoming the technology of choice for Colombian and regional livestock sectors because it can help reduce the seasonality of plants and animal production, and therefore contribute to mitigate and adapt to the effects of climate change. We have recently gained knowledge on the nutritional and productive attributes of these systems. However, in recent years, the low carbon approach acquired importance in animal agriculture, which seeks to primarily promote the adoption of programs running parallel activities aimed at adapting to and mitigating climate change. This review outlines projections on the effects of climate change on the livestock industry, presents concepts on Greenhouse Gas flow and highlights evidence in support of the conclusion that ISS is an interesting option to allow the livestock sector in the region to adapt to climate change and to mitigate some of its effects. The adoption of ISS may help to remove up to 26.6 tons of CO2 eq/Ha/yr from the atmosphere.

Según la FAO, la demanda mundial de productos de origen animal se duplicará durante la primera mitad de este siglo como resultado del incremento de la población y del crecimiento económico y durante el mismo período se esperan grandes cambios en el clima a nivel mundial. La seguridad alimentaria sigue siendo una de las cuestiones de más alta prioridad en el desarrollo de los países latinoamericanos y la producción ganadera tiene un papel fundamental en muchos de estos países. Todos estos elementos tienen estrecha relación con la enorme presión sobre los recursos naturales, por tanto, es necesario que la producción ganadera se realice de manera sustentable. Los sistemas silvopastoriles intensivos (SSPi) se están convirtiendo en una opción tecnológica de implementación progresiva en la ganadería colombiana y de la región porque pueden reducir la estacionalidad de la producción vegetal y animal; y por lo tanto pueden mitigar los efectos del cambio climático y adaptarse a ellos. En los últimos años se ha avanzado en el conocimiento sobre los atributos nutricionales y productivos de éstos sistemas. Sin embargo, ultimamamente empieza a tener importancia el enfoque de agricultura baja en carbono que busca principalmente, adelantar programas de desarrollo donde se ejecuten paralelamente actividades orientadas a la adaptación y a la mitigación del cambio climático. La presente revisión incluye algunas proyecciones sobre los efectos del cambio climático en la ganadería, presenta algunos conceptos sobre el flujo de los gases de efecto invernadero (GEI) en los sistemas ganaderos. Resalta algunas evidencias que permiten afirmar que los SSPi son una opción interesante para que la ganadería de la región se adapte al cambio climático y mitigue algunos de sus efectos, dado que con el establecimiento de SSPi se pueden remover hasta 26,6 ton de CO2 equivalentes/Ha/año.

Segundo a FAO, a demanda mundial de produtos de origem animal se duplicará durante a primeira metade deste século como resultado do aumento da população e dos recursos económicos; durante o mesmo período se esperam grandes mudanças no clima em todo o mundo. A segurança alimentar continua a ser uma das questões de maior prioridade no desenvolvimento dos países latino-americanos e a produção pecuária tem um papel fundamental em muitos destes. Todos estes elementos têm estreita relação com a enorme pressão sobre os recursos naturais, portanto, é necessário que a produção pecuária seja feita de uma maneira sustentável. Os sistemas silvipastoris intensivos (SSPi) estão se transformando em uma opção tecnológica de implementação progressiva na pecuária colombiana e da região porque podem reduzir a estacionalidade da produção vegetal e animal, portanto, podem mitigar os efeitos das mudanças climáticas e adaptar-se a eles. Nos últimos anos ocorreram avanços no conhecimento sobre os aspectos nutricionais e produtivos destes sistemas. No entanto, recentemente começou a ter importância o enfoque da agricultura com baixa produção de carbono que visa, principalmente, delinear programas de desenvolvimento onde se executem paralelamente atividades destinadas à adaptação e mitigação das mudanças climáticas. Esta revisão apresenta algumas projeções sobre os efeitos das mudanças climáticas na pecuária, apresenta alguns conceitos sobre o fluxo de gases do efeito estufa (GEEs) em sistemas de produção animal. Destaca algumas evidências para apoiar que os SSPi são uma opção interessante para permitir que a pecuária na região se adapte às mudanças climáticas e mitigue alguns dos seus efeitos, pois a adoção dos SSPi pode ajudar a remover até 26,6 tôn. CO2 eq/Ha/ano a partir da atmosfera.

Contribution to economic evaluation of systems that value animal welfare at farm / Contribución para la evaluación económica de sistemas que procuran el bienestar / Contribuição para a avaliação econômica de sistemas que prezam pelo Bem-Estar dos animais de produção

The demand for “welfare friendly” products increases as public conscience and perception on livestock production systems grow. The public and policy-makers demand scientific information for education and to guide decision processes. This paper describes some of the last decade contributions made by scientists on the technical, economical and market areas of farm animal welfare. Articles on animal welfare were compiled on the following themes: 1) consumer behavior, 2) technical and economical viability, 3) public regulation, and 4) private certification policies. Most studies on the economic evaluation of systems that promote animal welfare involved species destined to produce export items, such as eggs, beef and pork. Few studies were found on broilers, dairy cows and fish, and data regarding other species, such as horses, sheep and goats were not found. Scientists understand that farm animal welfare is not only a matter of ethics, but also an essential tool to gain and maintain markets. However, it is unfortunate that little attention is paid to species that are not economically important for exports. Studies that emphasize on more humane ways to raise animals and that provide economic incentives to the producer are needed. An integrated multidisciplinary approach is necessary to highlight the benefits of introducing animal welfare techniques to existing production systems.

La demanda por productos diferenciados en términos de bienestar animal, crece a medida que aumenta la información, conciencia y percepción del público con relación a la producción animal. La sociedad, los encargados de la legislación y los científicos del área, buscan información para la construcción de opinión y la toma de decisiones. Por esto, los investigadores deben usar su capacidad técnica, de investigación y analítica para evaluar los efectos de la producción pecuaria en el bienestar animal y humano. El objetivo de esta revisión, fue analizar las contribuciones de los científicos sobre las implicaciones técnicas, económicas y mercadotécnicas de las mejoras del bienestar animal, para dejar disponible un análisis más preciso de lo que se ha realizado académicamente sobre el tema en la última década. Se compilaron artículos sobre bienestar animal aplicados a la producción animal, en los siguientes temas: 1) comportamiento del consumidor, 2) viabilidad técnica y económica, 3) regulación pública y 4) políticas privadas de certificación. Se encontró que los estudios de evaluación económica en sistemas que procuran el bienestar animal, se concentraron en criaderos destinados a productos de exportación, como huevos, carne bovina y suina. Pocos trabajos se han desarrollado sobre aves de carne, bovinos lecheros y peces. No se encontraron datos sobre otras especies diferentes a las antes mencionadas. Los científicos perciben que el bienestar animal, además de ser una cuestión ética, es esencial para conquistar y mantener mercados. Sin embargo, es preocupante que este tipo de investigaciones se realicen en menor medida en especies poco representativas en las exportaciones. Trabajos sobre bienestar animal, son esenciales para viabilizar técnicas de producción menos agresivas con los animales y para agregar valor a sus productos, incluso a aquellos destinados al consumo interno. Son necesarias más investigaciones en todos los abordajes propuestos, adicionando conocimientos multidisciplinarios para diferentes áreas de estudio.

A procura por produtos diferenciados em relação ao bem-estar animal cresce à medida que aumentam as informações, a consciência e a percepção do público em relação à produção animal. A sociedade e os envolvidos na legislação buscam informação para a construção de opinião e toma de decisões junto aos cientistas da área. Por isso os pesquisadores devem, da maneira mais objetiva possível, usar sua capacidade técnica, investigativa e analítica para avaliar os diversos efeitos da pecuária no bem-estar animal e humano. O Objetivo desta pesquisa foi analisar as contribuições de cientistas sobre as implicações técnicas, econômicas e mercadológicas das melhorias do bem-estar animal, de forma a disponibilizar um análise do que vem sendo feito no setor acadêmico sobre o tema. Foram estudadas publicações da última década (2001-2011), onde se compilaram artigos com enfoque no bem-estar aplicado à produção animal, sob as abordagens: 1) comportamento do consumidor; 2) viabilidade técnica e econômica; 3) regulamentação pública; e 4) políticas privadas de certificação. Constatou-se que estudos de avaliação econômica em sistemas que prezam pelo bem-estar animal se concentraram em criações destinadas a produzir bens de exportação, como ovos e carnes bovina e suína. Aves de corte, bois leiteiros e peixes foram objeto de poucos trabalhos. Não foram encontrados dados sobre outras espécies. Os cientistas percebem que o bem-estar animal, além de uma questão ética, é essencial na conquista e manutenção dos mercados. No entanto, é muito preocupante que estas pesquisas sejam nitidamente menos intensas para espécies pouco representativas para as exportações. Trabalhos na área do bem-estar animal são essenciais para viabilizar técnicas de criação menos agressivas aos animais e para agregar valor aos produtos, mesmo destinados ao mercado interno, e se devem ampliar a outras espécies. Mais pesquisas são necessárias em todas as abordagens propostas, acrescentando conhecimentos de forma multidisciplinar para várias áreas de estudos.

Señales moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino / Molecular signals affecting PGF2α and PGE2 synthesis in bovine endometrium / Sinais moleculares que afetam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino

El endometrio bovino es un tejido constituido por dos biotipos celulares, las Células Endometriales Epiteliales (CEEP) y las Células Endometriales Estromales (CEES), que tienen características morfofisiológicas distintas. La ciclicidad de la hembra está determinada entre otros factores por la funcionalidad y duración del Cuerpo Lúteo (CL), el cual produce Progesterona (P4) para el mantenimiento de la gestación. La regulación del CL está mediada por las prostaglandinas de la serie 2 principalmente la PGF2α y la PGE2. El principal factor luteolítico es la PGF2α, mientras que la PGE2 estimula y favorece efectos luteotrópicos. Diversas moléculas modulan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino como el interferón-τau, la oxitocina, los estrógenos, el Ácido Araquidónico (AA) y el Ácido Linoléico (AL), entre otros. El estudio de la regulación de las rutas de síntesis de estas prostaglandinas es importante para avanzar en la comprensión de los eventos fisiológicos reproductivos, lo cual permite el desarrollo de tecnologías para la manipulación del ciclo estral en el bovino. El propósito de esta revisión es describir los principales estímulos y mecanismos moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino y sus efectos en la ventana de reconocimiento materno embrionario.

The bovine endometrial tissue contains two cell biotypes with different morphophysiological characteristics: Endometrial Epithelial Cells (EEPC) and Endometrial Stromal Cells (EESC). Female cycle is determined, among other factors, by the functionality and durability of the corpus luteum (CL), which secretes progesterone (P4) for the maintenance of pregnancy. Regulation of CL is mediated by Series 2 prostaglandins, mostly PGF2α and PGE2. The main factor is luteolytic PGF2α, whereas PGE2 stimulates and promotes luteotrophic effects. Several molecules modulate the synthesis of PGF2α and PGE2 in bovine endometrium, such as interferon-τau, oxytocin, estrogen, arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), among others. The study of synthesis regulation of these prostaglandins is important to advance the understanding of reproductive events, allowing to develop technologies for manipulating the estrous cycle in cattle. The purpose of this review is to describe the major stimuli and molecular mechanisms that affect the synthesis of PGF2α and PGE2 in bovine endometrium, and their effects on embryo maternal recognition window.

O tecido endometrial bovina é uma célula consistindo de dois biótipos, Endometrial Células Epiteliais (CEEP) e as células estromais do endométrio (CEES), que apresentam características morfológicas diferentes. A ciclicidade da fêmea é determinada, entre outros fatores, a funcionalidade ea durabilidade do corpo lúteo (CL), que produz progesterona (P4) para a manutenção da gravidez. O regulamento do CL é mediada por prostaglandinas da série 2, principalmente PGF2α e PGE2. O principal fator é PGF2α luteolítico, enquanto que PGE2 estimula e promove efeitos luteotrófico. Diversas moléculas modulam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino como interferon-τau, a oxitocina, o estrogênio, o ácido araquidônico (AA) e ácido linoléico (LA), entre outros. O estudo da regulação das rotas de síntese destas prostaglandinas é importante para fazer avançar a compreensão dos eventos fisiológicos reprodutivos, permitindo o desenvolvimento de tecnologias para a manipulação do ciclo estral em bovinos. O objetivo desta revisão é descrever os principais estímulos e mecanismos moleculares que afetam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino e seus efeitos sobre o embrião janela reconhecimento materno.