Evaluation of the Romosinuano cattle population structure in Mexico using pedigree analysis / Evaluación de la estructura poblacional de bovinos Romosinuano en México mediante el análisis de pedigrí / Avaliação da estrutura populacional de bovinos Romosinuano no México usando análise de pedigree

Abstract Background: Romosinuano cattle breed in Mexico has endured isolation and it is necessary to characterize it in order to facilitate sustainable genetic management. Objective: To assess the evolution of the structure and genetic diversity of the Romosinuano breed in Mexico, through pedigree analysis. Methods: Pedigree data was obtained from Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Romosinuano y Lechero Tropical (AMCROLET). The ENDOG program (4.8 version) was used to analyze two datasets, one that includes upgrading from F1 animals (UP) and the other with only straight-bred cattle (SP). For both datasets, three reference populations were defined: 1998-2003 (RP1), 2004-2009 (RP2), and 2010-2017 (RP3). The pedigree included 3,432 animals in UP and 1,518 in SP. Demographic parameters were: Generation interval (GI), equivalent number of generations (EG), pedigree completeness index (PCI), and gene flow among herds. Genetic parameters were: Inbreeding (F) and average relatedness (AR) coefficients, effective population size (Nec), effective number of founders and ancestors, and number of founder genome equivalents. Results: The GI varied from 6.10 to 6.54 for UP, and from 6.47 to 7.16 yr for SP. The EG of the UP and SP improved >63% from RP1 to RP3. The PCI increased over time. No nucleus or isolated herds were found. For RP3, F and AR reached 2.08 and 5.12% in the UP, and 2.55 and 5.94% in the SP. For RP3, Nec was 57 in the UP and 45 in the SP. Genetic diversity losses were attributed mainly (>66%) to genetic drift, except for RP3 in the SP (44%). Conclusions: A reduction of the genetic diversity has been occurring after the Romosinuano breed association was established in Mexico, and this is mainly due to random loss of genes.

Resumen Antecedentes: La raza bovina Romosinuano ha estado prácticamente aislada en México y requiere ser caracterizada para un manejo genético sostenible. Objetivo: Evaluar la evolución de la estructura y diversidad genética de la raza Romosinuano en México, mediante el análisis del pedigrí. Métodos: Los datos genealógicos provinieron de la Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Romosinuano y Lechero Tropical (AMCROLET). Los análisis se realizaron con el programa ENDOG (versión 4.8) para dos bases de datos, una que incluyó animales en cruzamiento absorbente (UP) a partir de F1 y la otra con sólo animales puros (SP). Para ambas bases de datos se definieron tres poblaciones de referencia: 1998-2003 (RP1), 2004- 2009 (RP2), y 2010-2017 (RP3). El pedigrí incluyó 3.432 animales en la UP y 1.518 en la SP. Los parámetros demográficos fueron: intervalo generacional (GI), número de generaciones equivalentes (EG), índice de completitud del pedigrí (PCI), y flujo de genes entre hatos. Los parámetros genéticos fueron: coeficientes de consanguinidad (F) y de relación genética aditiva (AR), tamaño efectivo de la población (Nec), número efectivo de fundadores y ancestros, y número equivalente de genomas fundadores. Resultados: El GI varió de 6,10 a 6,54 para la UP, y de 6,47 a 7,16 años para la SP. El EG de la UP y la SP mejoró >63%, de RP1 a RP3. El PCI aumentó a través de los años, pero más para la SP que para la UP. No se encontraron hatos núcleo o aislados. Para RP3, F y AR alcanzaron 2,08 y 5,12% en la UP, y 2,55 y 5,94% en la SP. Para RP3, Nec fue 57 en la UP y 45 en la SP. Más de 66% de las pérdidas en diversidad genética se debieron a deriva genética, excepto para RP3 en la UP (44%). Conclusiones: una reducción de la diversidad genética ha estado ocurriendo después de que se formó la asociación de criadores de ganado Romosinuano en México, y es debida principalmente a pérdidas aleatorias de genes.

Resumo Antecedentes: A raça bovina Romosinuano tem estado praticamente isolada no México e precisa ser caracterizada para um manejo genético sustentável. Objetivo: Avaliar a evolução da estrutura e diversidade genética da raça Romosinuano no México, através da análise de pedigree. Métodos: Os dados genealógicos vieram da Asociación Mexicana de Criadores de Ganado Romosinuano y Lechero Tropical (AMCROLET). As análises foram feitas com o programa ENDOG (versão 4.8) para duas bases de dados, uma que incluiu animais em cruzamento absorvente (UP) a partir da F1 e a outra base de dados somente com animais puros (SP). Para ambas bases de dados foram definidas três populações de referência: 1998-2003 (RP1), 2004-2009 (RP2) e 2010-2017 (RP3). O pedigree incluiu 3.432 animais na UP e 1.518 na SP. Os parâmetros demográficos foram: intervalo entre gerações (GI), número de gerações equivalentes (EG), índice de completude do pedigree (PCI), e fluxo de genes entre rebanhos. Os parâmetros genéticos foram: coeficiente de consanguinidade (F) e da relação genética aditiva (AR), tamanho efetivo da população (Nec), número efetivo de fundadores e ancestrais, e número equivalente de genomas fundadores. Resultados: O GI variou de 6,10 a 6,54 para a UP, e de 6,47 a 7,16 anos para a SP. EG da UP e a SP melhorou >63%, de RP1 a RP3. O PCI aumentou ao longo dos anos, mas mais para a SP do que para o UP. Não se encontraram rebanhos núcleo ou isolados. Para RP3, F e AR alcançaram 2,08 e 5,12% na UP, e 2,55 e 5,94% na SP. Para RP3, Nec foi 57 na UP e 45 na SP. Mais de 66% das perdas em diversidade genética foram ocasionadas pela deriva genética, exceto para RP3 no UP (44%). Conclusões: Depois que a associação da raça Romosinuano foi estabelecida no México, tem ocorrido uma redução da diversidade genética, principalmente devido a perdas aleatórias de genes.

Genetic diversity and population structure of endangered rosewood from the Peruvian Amazon using ISSR markers / Diversidad genética y estructura poblacional de palo de rosa en peligro de extinción de la Amazonía Peruana utilizando marcadores ISSR

Palo de rosa, Aniba rosaeodora es una especie en peligro de extinción en los bosques amazónicos. Sus rodales naturales se han agotado debido a la sobreexplotación para la industria cosmética. Este estudio tuvo como objetivo investigar la diversidad genética y estructura poblacional de 90 accesiones de palo de rosa de ocho localidades en la Amazonía Peruana utilizando 11 marcadores de Inter Secuencias Simples Repetidas (ISSR). Los marcadores ISSR produjeron una suma de 378 bandas, de las cuales 375 (99,2%) fueron polimórficas, con un valor promedio de contenido de información de polimorfismo (PIC) de 0,774. El promedio del número efectivo de alelos (Ne), índice informativo de Shannon (I), diversidad genética (He) y diversidad genética total (Ht) fueron 1,485; 0,294; 0,453 y 0,252; respectivamente. El análisis de varianza molecular (AMOVA) mostró la presencia de máxima variabilidad dentro de las poblaciones (88%). El algoritmo Structure, neighbor joining y análisis de coordenadas principales (PCoA) agruparon las 90 accesiones de palo de rosa en tres poblaciones principales (A, B y C). Los índices de diversidad a nivel interpoblacional revelaron una mayor diversidad genética en la población A, debido al mayor flujo de genes. El análisis de neighbor joining agrupó las poblaciones A y B, mientras la población C fué divergente a nivel interpoblacional. Concluimos que la población A refleja mayor diversidad genética y debería priorizarse para futuros planes de manejo y conservación.(AU)

Rosewood, Aniba rosaeodora is an endangered species in Amazon forests and its natural stands have been heavily depleted due to over-exploitation for the cosmetic industry. This study aimed to investigate the genetic diversity and population structure of 90 rosewood accessions from eight localities in the Peruvian Amazon through 11 Inter Simple Sequence Repeats (ISSR) primers. The ISSR primers produced a sum of 378 bands, of which 375 (99.2%) were polymorphic, with an average polymorphism information content (PIC) value of 0.774. The mean effective number of alleles (Ne), Shannon informative index (I), gene diversity (He) and total gene diversity (Ht) were 1.485, 0.294, 0.453 and 0.252, respectively. Analysis of molecular variance (AMOVA) showed the presence of maximum variability within populations (88%). The Structure algorithm, neighbor joining and principal coordinate analysis (PCoA) grouped the 90 rosewood accessions into three main populations (A, B and C). Diversity indices at the inter-population level revealed a greater genetic diversity in population A, due to higher gene flow. The neighbor-joining analysis grouped populations A and B, while population C was found to be divergent at the inter population level. We concluded that population A reflects higher genetic diversity and should be prioritized for future management and conservation plans.(AU)

Comparison of microsatellites and isozymes in genetic diversity studies of Oryza glumaepatula (Poaceae) populations

The study of the genetic structure of wild plant populations is essential for their management and conservation. Several DNA markers have been used in such studies, as well as isozyme markers. In order to provide a better comprehension of the results obtained and a comparison between markers which will help choose tools for future studies in natural populations of Oryza glumaepatula, a predominantly autogamous species, this study used both isozymes and microsatellites to assess the genetic diversity and genetic structure of 13 populations, pointing to similarities and divergences of each marker, and evaluating the relative importance of the results for studies of population genetics and conservation. A bulk sample for each population was obtained, by sampling two to three seeds of each plant, up to a set of 50 seeds. Amplified products of eight SSR loci were electrophoresed on non-denaturing polyacrylamide gels, and the fragments were visualized using silver staining procedure. Isozyme analyses were conducted in polyacrylamide gels, under a discontinuous system, using six enzymatic loci. SSR loci showed higher mean levels of genetic diversity (A=2.83, p=0.71, A P=3.17, Ho=0.081, He=0.351) than isozyme loci (A=1.20, p=0.20, A P=1.38, Ho=0.006, He=0.056). Interpopulation genetic differentiation detected by SSR loci (R ST=0.631, equivalent to F ST=0.533) was lower than that obtained with isozymes (F ST=0.772). However, both markers showed high deviation from Hardy-Weinberg expectations (F IS=0.744 and 0.899, respectively for SSR and isozymes). The mean apparent outcrossing rate for SSR ( =0.14) was higher than that obtained using isozymes ( =0.043), although both markers detected lower levels of outcrossing in Amazonia compared to the Pantanal. The migrant number estimation was also higher for SSR (Nm=0.219) than isozymes (Nm=0.074), although a small number for both markers was expected due to the mode of reproduction of this species, defined ...

El estudio de la estructura genética de poblaciones de plantas silvestres es esencial para su manejo y conservación. Varios marcadores de ADN e isoenzimas se han utilizado en este tipo de análisis. Con el fin de proporcionar una mejor comprensión de los resultados obtenidos y saber que marcador codominante elegir para futuros estudios en poblaciones naturales de Oryza glumaepatula, este trabajo busco evaluar y comparar dos marcadores de ADN, isoenzimas y microsatélites, en la diversidad y estructura genética de 13 poblaciones, destacando las similitudes y divergencias de cada marcador, así como la importancia relativa de los resultados en genética de poblaciones y conservación. Para los SSR, ocho loci SSR fueron evaluados, y los fragmentos se visualizaron utilizando el procedimiento de coloración con plata. Los análisis de isoenzimas se realizaron en geles de poliacrilamida, en los seis loci enzimáticos. Los loci SSR mostraron mayores niveles de diversidad genética que los loci isoenzimáticos, en promedio. La diferenciación genética entre los loci SSR (R ST=0.631, equivalente a F ST=0.533) fue inferior a la obtenida con las isoenzimas (F ST=0.772). Ambos marcadores mostraron alta desviación del equilibrio de Hardy-Weinberg (F IS=0.744 y 0.899, respectivamente, para SSR e isoenzimas). La tasa media aparente de cruzamiento para SSR ( =0.14) fue mayor que la obtenida con isoenzimas ( =0.043), aunque ambos marcadores detectaron niveles más bajos en la tasa de fecundación cruzada para la Amazonia, en comparación con la región del Pantanal. La estimación de número de migrantes también fue mayor para los SSR (Nm=0.219) que en isoenzimas (Nm=0.074). No se obtuvo ninguna correlación entre las distancias genéticas y geográficas para los SSR, y para las isoenzimas se obtuvo una correlación positiva entre las distancias genéticas y geográficas. Llegamos a la conclusión de que estos marcadores son divergentes en la detección de los parámetros de la diversidad genética en O. glumaepatula y que los microsatélites son más eficientes para detectar la información a nivel intra-poblacional, mientras que las isoenzimas son más potentes para detectar la diversidad entre poblaciones.

La selección nauural y los cultivos transgénicos: ¿un hiato darwinisaa? / Natural Selection and Transgenic Crops: A Darwinian Hiatus?

En diciembre de 2008, se reportaron 125 millones de hectáreas de variedades transgénicas de soya, maíz, algodón y canola, sembradas en 23 países de los cinco continentes. Estas variedades fueron transformadas con genes de origen procariote, que les confieren la capacidad de resistir el ataque de insectos lepidópteros o tolerar dosis comerciales de herbicidas. Desde el inicio de la ingeniería genética, se ha planteado la pregunta de si estos organismos, liberados de manera masiva en los agroecosistemas, pueden causar efectos ambientales negativos en el mediano plazo, o efectos evolutivos desastrosos en el largo plazo. Una manera de analizar este problema, es considerar si pueden escapar a la selección natural darwinista, por el hecho de haberse introducido genes foráneos mediante manipulación humana. Para ello, se estudia la literatura disponible sobre el flujo de genes, desde los cultivos modificados hacía sus parientes silvestres estrechamente relacionados. Existe evidencia empírica de la hibridación entre materiales mejorados por métodos convencionales (hibridación, retrocruces, selección) o biotecnológicos (transferencia de genes foráneos) y parientes silvestres estrechamente relacionados. En todo caso, los efectos de estas hibridaciones dependen de la interacción entre el gen transferido y la planta silvestre pariente de la planta hospedera, en el ecosistema particular en que ocurra. El mayor efecto ambiental y evolutivo, es el resultado de la introgresión del transgen en el pariente silvestre, proceso que implica la estabilización del transgen en el genoma hospedero, resultado de sucesivas generaciones de hibridación y retrocruce. La introgresión depende más de la naturaleza del gen, y del lugar que ocupa en el genoma donante, que del mecanismo de introducción en dicho parental. No se han reportado efectos negativos sobre la diversidad genética de las especies transformadas, ni sobre el ambiente o los consumidores. En el contexto de la evidencia analizada, parecería que los cultivos transgénicos no escapan a la selección natural darwinista, sin embargo es muy temprano en términos evolutivos para llegar a una conclusión sobre este asunto.

In December 2008, 125 million hectares of transgenic varieties of soybean, corn, cotton and canola, were reported planted in 23 countries on five continents. These varieties were transformed with genes of prokaryote origin, rendering them resistant to lepidopteran insects attack or toleratant to commercial herbicides. Since the beginning of genetic engineering, the question whether mass release of these crops in agroecosystems, can cause either negative environmental effects in the medium term or evolutionary effects in the long term, has been raised. One way of analyzing this problem is to consider whether they can escape Darwinian natural selection, because foreign genes have been introduced through human manipulation. To this end, I study the available literature on gene flow from modified crops to their wild closely related relatives. There is empirical evidence of hybridization between improved materials, by both conventional methods (hybridization, backcross, selections) and biotechnological (transfer of foreign genes), and closely related wild relatives. In any case, the effects of these hybrids depend on the interaction between the transferred gene and the wild relative, the particular ecosystem in which it occurs. The biggest environmental and evolutionary impact is the result of introgression of a transgene in the wild relative, a process that involves stabilization of the transgene in the host genome, as a result of successive generations of hybridization and backcrossing. The introgression depends more upon the nature of the gene and its localization in the donnor s genome, than on the mechanism of introduction. No negative effects on the genetic diversity of species genetically modified, have been reported, neither on the environment or consummers. In the context of the evidence discussed, it appears s if genetic modified crops do not escape Darwinian natural selection, however it is very early in evolutionary terms to reach a conclusion on this matter.

Variación genética y flujo de genes entre poblaciones de Crocodylus acutus (Crocodylia: Crocodylidae) en tres ríos del Pacífico Central, Costa Rica

The crocodylid Crocodylus acutus is found in the Central Pacific of Costa Rica only in small populations, and the species is protected by law. RAPD was used to analyze 70 DNA samples of Crocodylus acutus from the rivers Jesus Maria, Tarcoles and Tusubres in the Central Pacific of Costa Rica in order to estimate genetic diversity, differentiation among populations, gene flow and genetic distance between them. Genetic diversity was low in the three rivers, H = 0.2201 in the Jesus Maria river, 0.2358 in the Tarcoles river and 0.2589 in the Tusubres river. Among the three populations there is a metapopulational dynamic (GST = 0.0367), mainly between the populations of the Jesus Maria and Tarcoles rivers. The value of gene flow (Nm = 13.1361) and the number of individuals reported for each river in 2004 suggests that the population of the Tarcoles river is the source and those from Jesus Maria and Tusubres are the drains. There was a direct relationship between the genetic distance and the geographical distance (z =1.1449, r =0.9731, p< 0.0010). A conservation strategy for these crocodiles must consider the existence of the metapopulation between the three rivers and the importance of studying the genetics of the American Crocodile in the rest of the Pacific coast of Costa Rica, as well as over the entire distribution range of this species. Rev. Biol. Trop. 56 (3): 1471-1480. Epub 2008 September 30.

Se utilizó la técnica de ADN Polimórfico Amplificado al Azar (RAPD) para analizar muestras de ADN de 70 individuos de C. acutus provenientes de los ríos Jesús María, Tárcoles y Tusubres en el Pacífico Central de Costa Rica para estimar la diversidad genética, la diferenciación entre poblaciones, el flujo genético y la distancia genética. La diversidad genética fue baja en los tres ríos H = 0.2201 en el río Jesús María, 0.2358 en el río Tárcoles y 0.2589 en el río Tusubres. La diversidad genética para el total de los individuos también fue baja, H = 0.2452. Entre las tres poblaciones hay una dinámica metapoblacional (G ST = 0.0367) principalmente en las poblaciones de los ríos Jesús María y Tárcoles. El valor de flujo genético (Nm = 13.1361) y el número de individuos registrado para cada río por Porras (2004) sugieren que la población del río Tárcoles está cumpliendo el papel de fuente y las de Jesús María y Tusubres constituyen los sumideros. Hubo relación directa entre la distancia genética y la distancia geográfica (z = 1.1449, r = 0.9731, p< 0.0010). Estos resultados indican la necesidad de diseñar una estrategia para la conservación de estos cocodrilos que considere la existencia de la metapoblación entre los tres ríos y también es importante realizar un estudio genético en el resto de la costa Pacífica del Costa Rica y en todo el ámbito de distribución de esta especie.