Download Producción y composición de la leche en vacas de doble propósito

Producción y composición de la leche en vacas de doble propósito en Veracruz, México y su
expresión al polimorfismo en el gen de la hormona del crecimiento (bGH) por PCR – RFLP´s
Antonio Hernández Beltrán1, Víctor M. Salinas Zarate2, Patricia Cervantes Acosta3, Belisario
Domínguez Mancera4 y Francisco Juárez Lagunes5.
1
Académico TC Laboratorio Alteraciones Funcionales, 2Estudiante de Maestría. 3Académico TC,
Laboratorio de Lactología, 4Académico TC y 5Académico TC. Facultad de Medicina Veterinaria y
Zootecnia, Universidad Veracruzana, Circunvalación y Yañez s/n. Colonia Unidad Veracruzana. CP
91710. Veracruz, México (52) 229 944053 [email protected], www.uv.mx/fmvz
EJE TEMÁTICO: PRODUCCIÓN PRIMARIA.
Resumen
Con el fin de relacionar la expresión polimorfica del gen de la hormona del crecimiento (bGH), con la
producción y la composición de la leche de vacas de doble propósito de los grupos genéticos;
Holstein con diversos encastes de Cebú (H/C, n=26) y Criollo Lechero Tropical (CLT, n=66);
localizados en la costa del centro de Veracruz, México, en un clima AW2; se obtuvieron muestras de
sangre para extraer y purificar ADN, por medio de la técnica PCR – RFLP´s y muestras de leche para
realizar el análisis de composición láctea, en un espectrofotómetro infrarrojo. La producción de la
leche se registro mensualmente. Los resultados obtenidos muestran la ausencia del alelo
Leucina/Leucina en ambos grupos genéticos, existiendo únicamente la expresión de Leucina/Valina
(L/V) y Valina/Valina (V/V) con una frecuencia genotípica de L/V mayor en las H/C que en las CLT
(0.852 y 0.672). El alelo L/V se asocia con una mayor producción de leche (P< 0.05), tanto en H/C
como CLT; 2317±152.2 L/V vs 1852±202.7 V/V para el grupo genético H/C y 1366±90.0 L/V vs
1244±68.0 V/V, para el grupo genético CLT. El análisis de la composición láctea mostró diferencias
significativas (P< 0.05) en todos sus indicadores (Grasa, Proteína, Sólidos Totales y Sólidos no
grasos) para el alelo L/V entre H/C y CLT. Para el alelo V/V, únicamente la proteína mostró diferencia
significativa entre H/C y CLT (P< 0.05). El estudio de las variables polimórficas en ganadería de
doble propósito contribuye a un mejor entendimiento de la expresión genética al medio ambiente.
Metodología. El trabajo fue realizado en dos ranchos lecheros de doble propósito localizados en la
costa del centro del estado de Veracruz, México, con clima cálido, lluvias en verano y esporádicas en
el resto del año, clasificado como AW2 (Vidal, 2005). Las características raciales de las vacas fueron
diferentes en cada hato; rancho 1, n=27 vacas, con distintos grados de cruzas entre Holstein por
Cebú mexicano (H/C) y rancho 2, n=66 vacas Criollo Lechero Tropical (CLT). El manejo del ordeño
es con amamantamiento restringido de la cría. Se considera que la leche consumida por el ternero es
de aproximadamente un 17% de la producción total. La alimentación de los rebaños se basó en
pastoreo rotacional controlado, suplementado a base de alimento comercial con 16% de proteína y
sales minerales para el hato H/C; en lo que respecta al hato CLT no se suplemento; en los dos
ranchos, el agua fue a libre acceso. De las vacas en los dos ranchos, se obtuvo sangre de la región
coccígea ventral con tubos al vacío con EDTA (0.1 ml/10 ml) para la extracción y purificación de ADN.
La producción de leche (kg) en las vacas H/C se registró desde el pesador de leche de la ordeñadora
mecánica, en tanto que en las CLT se consiguió por medio de una báscula de reloj. Las muestras
para estudios de composición se obtuvieron de manera individual de acuerdo a la metodología
indicada en la AOAC (Assay Oficial Analytical Chemist, Cunniff, 1998); se analizaron las muestras por
duplicado empleando un espectrofotómetro infrarrojo MilkoScan FT – 120, FOSSS Electric®. Los
componentes lácteos analizados fueron: grasa (G), proteína total, (PT), sólidos totales (ST) y sólidos
no grasos (SNG); los valores expresados en gramos por litro (gr/L-1). El modelo estadístico empleado
fue un diseño factorial 2 x 2 (STATISTICA, V 6.0), siendo los factores, el grupo genético y el
polimorfismo. Para el estudio de la variabilidad genética en la población analizada, se utilizó el
programa Biosys-1, (Swofford y Selander, 1989). Para observar el equilibrio genético del rebaño, se
realizó la comparación de las frecuencias genotípicas observadas y las esperadas mediante una
prueba de Chi cuadrada (Xi2). A partir de los genotipos se obtuvieron las frecuencias alélicas, el
número medio de alelos del locus, la heterocigosidad estimada por conteo directo y no sesgada. Para
amplificar desde el ADN bovino un fragmento del gen que codifica para la hormona del crecimiento
bovina (bGH), se aplicó la técnica de reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en
inglés) reportada por Sambrook y Russell (2002). La región del gen amplificado de bGH se sometió a
la de técnica de Polimorfismos de Análisis de Fragmentos de Restricción (RFLP por sus siglas en
ingles), por digestión con la enzima Alu1 empleando la técnica reportada por Sorensen et al, (2002).
Los fragmentos resultantes se separaron por electroforesis en gel de azarosa 2.5% empleando la
técnica reportada por Uffo (2001), los fragmentos de ADN, gen de bGH y polimorfismos, se
visualizaron con luz UV en el transluminador Spectroni®, con el objetivo de observar la distribución de
las bandas que corresponden a los alelos leucina y valina del gen de la bGH.
Resultados y Discusión
Se encontraron los 2 alelos esperados, Leucina y Valina Figura 1. El cuadro 1 expresa las
frecuencias genotípicas y alélicas de Leucina y Valina, así como sus combinaciones, la mayor
frecuencia alélica en las dos razas fue la de Val, mientras que, se encontró que de las frecuencias
génicas, el heterocigoto Leu/Val posee mayor frecuencia que el homocigoto Val/Val, sin el hallazgo
en ninguno de los dos rebaños del homocigoto Leu/Leu.
Figura 1. Electroforésis en agarosa 2.5%
del producto de digestión de bGH,
mostrando los alelos VAL y LEU.
Cuadro 1, Frecuencias genotípicas y genéticas del polimorfismo en el gen bGH en poblaciones de
vacas H/C y CLT en explotaciones ganaderas en la costa – centro de Veracruz
Frecuencia Genotípica
Frecuencia Alélica
Raza
Leu/Leu
Leu/Val
Val/Val
Leu
Val
Holstein/Cebú (n = 26)
0.000
0.852
0.148
0.426
0.574
CLT (n = 66)
0.000
0.672
0.328
0.336
0.664
Al comparar las frecuencias para los genotipos y alelos estudiados en este trabajo, con las reportadas
por otros autores para el mismo gen, se observa que las frecuencias de los hatos de este trabajo
contrastan en su comportamiento (Cuadro 2).
Cuadro 2, Frecuencias genotípicas y genéticas del polimorfismo en el gen bGH en distintas
poblaciones reportados por diversos autores.
Frecuencia Genotípica
Frecuencia Alélica
Raza
Leu/Leu
Leu/Val
Val/Val
Leu
Val
Alentejana (n = 22) 1
0.777
0.182
0.045
0.8640
0.1360
Arouquesa (n = 24) 1
0.500
0.417
0.083
0.7085
0.2915
Barrosa (n = 23) 1
0.348
0.478
0.174
0.5870
0.4130
Maronesa (n = 32)
0.750
0.250
0.000
0.8750
0.1250
Marinhoa (n = 24) 1
0.167
0.458
0.375
0.3960
0.6040
Mertolenga (n = 22) 1
0.910
0.090
0.000
0.9550
0.0450
Mirandesa (n = 21)
0.857
0.143
0.000
0.9285
0.0715
1
Preta (n = 27)
0.519
0.481
0.000
0.7595
0.2405
Polish Frieisan (n = 214) 2
0.510
0.360
0.130
0.6900
0.3100
Holstein/Cebú 5/8 3/8 (n = 78) 3
0.372
0.551
0.077
0.5283
0.4717
Danish Holstein (n = 286) 4
0.244
0.042
0.000
0.930
0.0007
Danish Red (n = 68) 4
0.470
0.210
0.000
0.850
0.0150
Danish Jersey (n = 61) 4
0.200
0.220
0.190
0.510
0.490
5
Polish B&W/Holstein (n=102)
0.780
0.200
0.002
0.870
0.130
1
2
3
4
Modificado de: Reis , 2001; Grochowska et al., 2001; Uffo et al., 2002; Sorensen et al., 2002; Zwierzchowski
et al., 2002
5
Para explicar el motivo de las diferencias genotípicas que generan el mencionado contraste en que
los hatos analizados en la zona Centro Costa de Veracruz conviene destacar: a) que en los hatos
estudiados no se encontró la presencia del genotipo Leu/Leu y b) que en todos los casos estudiados
existió el genotipo Val/Val. Esto explicaría el porque las frecuencias encontradas para el genotipo
Leu/Val en este trabajo son mayores a las reportadas en los trabajos previos en el gen bGH. Esta
situación estaría determinada por otro lado, por que, al comparar la frecuencia para el alelo Leucina,
reportadas en este trabajo con respecto a los previos, se aprecia, que a diferencia de lo que sucede
en la mayoría de estos últimos, la frecuencia de dicho alelo, es menor. Diferencias tan contrastantes
podrían explicarse a una selección a favor de la resistencia a las elevadas temperaturas y a las
enfermedades tropicales y no a altas producciones de leche o carne como en el caso de las razas
donde se han llevado a cabo los análisis en trabajos previos, en donde la presencia de una mayor
frecuencia del alelo Leucina, se asociada con mayores parámetros productivos (Reis, 2001;
Grochowska et al., 2001; Uffo et al., 2002; Sorensen et al., 2002; Zwierzchowski et al., 2002) el único
caso en el que se trabajó en vacas explotadas bajo condiciones del trópico se hizo en una
descendencia de una vaca recordmundista en producción de leche (Uffo, 2002).
El cuadro 4, ilustra los resultados relacionados con la producción y composición de la leche para los
dos grupos genéticos involucrados en el estudio y la asociación con las frecuencias alélicas del
polimorfismo de bGH.
Cuadro 4. Promedios de producción y composición de la leche en dos razas doble propósito (H/C y
CLT) y su asociación con la frecuencia alélica del polimorfismo del gen de bGH.
H/C
CLT
Media ± ee
Media ± ee
Total (27)
L/V (23)
V/V (4)
Total (64)
L/ V (43)
V/V (21)
a
a,a
,b
b
a,b
a,b
Producción (Kg) 2317±152.2 2397±170.7
1852±202.7ª 1326±64.51 1366±90.0
1244±68.0
-1
a
a,a
a,b
b
a,b
a,b
Grasa (g/l )
30.±7.0
30.2±0.8
31.2±1.4
38.0±1.2
40.1±1.5
38.1±2.0
Proteínas (g/l-1)
32.5±0.7a
32.6±0.8a,a
32.0±0.8a,a
39.5±0.7b
39.4±0.9a,b
39.7±1.2a,b
-1
a
a,a
a,b
b
a,b
ST (g/l )
123.7±1.7
123.8±1.9
123.2±3.1
133.1±1.0
133.2±1.3
132.9±1.4a,b
-1
a
a,a
a,b
b
a,b
SNG (g/l )
88.2±0.7
88.3±0.8
87.7±0.8
93.0±0.7
93.0±0.9
93.0±1.0a,b
a,b
diferente literal entre columna de los totales de la misma fila son estadísticamente significativos (p< 0.05)
ayb
1er literal,
diferente literal entre columna de los polimorfismos dentro del grupo genético son estadísticamente
significativas (p< 0.05)
2da literal, a y b diferente literal entre columna de los polimorfismos entre grupos genéticos son estadísticamente
significativas (p< 0.05)
Los valores encontrados para las cruzas H/C en este trabajo, son superiores a 1827 Kg por lactancia
para vacas doble propósito en Veracruz, reportados por Cervantes et al, (2005) y a los valores de
1862 reportados para Yucatán (Hernández – Reyes et al, 2001). En tanto que los valores de 1111
reportados por Rosendo-Ponce y Becerril-Pérez (2002), en siete hatos de Veracruz para el CLT,
coinciden con los de este trabajo. Valores de concentración de grasa en leche elevados para la raza
CLT, han sido comunicados por De Alba (1985), el cuál encontró una concentración de 50g/l -1 en
hatos lecheros de Costa Rica, recientemente en Veracruz, México, Guerrero et al (2004) reportó
39.02 g/l -1 para esta raza. Estos resultados son similares a los encontrados en este trabajo para esta
raza. Para el caso de la concentración de grasa en leche de las vacas de raza Holstein y sus cruzas
con Cebú, los valores encontrados por otros autores son similares y aún mayores a los reportados en
este trabajo; 33.2 y 40.9 g/l -1 para Holstein (Ponce, 2001; Hernández, 1997) y 40 g/l -1, en vacas H/C
(Ponce, 2001). Los valores para proteína reportados para el CLT de 33.8 g/l -1 (De Alba, 1985), son
menores que los consignados en este trabajo para la misma raza. Existen notables diferencias entre
razas con relación a los componentes mayores de la leche, donde se distingue la raza Holstein con
niveles de sólidos más bajos si se compara con otras razas como la Jersey, que registra la mayor
composición. Los rendimientos en grasa, proteína, sólidos no grasos y sólidos totales son altos y
positivamente correlacionados con la producción de leche. Sin embargo los valores porcentuales de
los mismos en la composición de la leche disminuyen en la misma proporción (Beever et al., 1991 y
Coulon et al., 2000). Los cambios en los rendimientos productivos durante el ciclo de lactancia,
influyen de manera inversa a la composición. Generalmente, en el primer tercio de la lactación y
concomitante con el pico de lactancia, se registran las menores concentraciones de grasa, proteína y
sólidos de la leche, situación que se invierte al final de la lactancia (Hurley, 2000). Aunque es
ampliamente reconocido que los desbalances entre energía y proteína de la dieta producen una
depresión en algunos de los componentes lácteos, existe un complejo engranaje de regulaciones
fisiológicas, que si bien disminuyen el rendimiento productivo del animal, los niveles de sólidos y la
aptitud industrial de la leche se logran mantener casi invariables (Jensen, 1995). Dybus (2002),
encontró que las concentraciones de grasa asociadas al genotipo Leu/Leu, favorecían de una manera
significativa (p< 0.05) por mas 11.9 Kg en las vacas que expresaron dicho genotipo con relación a
Leu/Val y Val/Val, sin embargo las vacas con el genotipo Leu/Val mostraron un mayor porcentaje de
grasa de una manera significativa en las lactancias I, II (p< 0.05) y III (p< 0.01) con respecto a los
otros genotipos. Por su parte Zwierzchowski et al (2002) encontró que el genotipo Val/Val, era el que
mayor cantidad de leche produjó con relación a los otros genotipos y que, para el caso particular de la
grasa encontró diferencias de 3.1 Kg. de grasa en lactancias corregidas, con respecto al genotipo
Leu/Leu.
Conclusiones. En la expresión genética de las vacas destinadas a explotaciones bajo el sistema de
doble propósito, se hace evidente que en la selección de estos animales se ha privilegiado su
capacidad de adaptación al difícil y frágil entorno del trópico, por encima de su productividad, de tal
suerte que ante la evidencia que por los análisis polimórficos dirigidos a evidenciar rasgos genéticos
de interés productivo, tal es el caso del genotipo Val/Val de bGH, y no encontrado en vacas H/C y
CLT, debieran crearse estrategias de apareamiento, que permitan la mejora genética de vacas con
características raciales similares de la región tropical.
Referencias bibliográficas.
Beever D.E.; Rook A. J.; France J.; Dhanoa M.S. y Gill, M. (1991). A review of empirical and
mechanistic models of lactational performance by the dairy cow. Livest. Prod. Sci., 29, 115-130.
Cervantes A. Patricia. 2005. Caracterización de la composición láctea en vacas de diferentes razas y
cruces en una región del trópico de México. CENSA, Universidad Agraria de la Habana, La Habana,
Cuba.
Cunniff Patricia. 1998. Official Methods of Analysis of AOAC International. Analysis. 14th. Ed.
Arlington, Virginia 222001 USA.
Coulon, J.B. y Pérochon, L. (2000). Evolution de la production laitière au cours de la lactation : modèle
de prédiction chez la vache laitière INRA Prod. Anim., 13, 349-360.
De Alba, J. (1985) El Criollo Lechero en Turrialba. Boletín técnico No. 15. CATIE. Turrialba, Costa
Rica.
Dybus, A. (2002) Associations of growth hormone (GH) and prolactin (PRL) genes polymorphism with
milk production traits in Polish Black and White cattle. Animal Science papers and reports. 20: (4) 203
– 212.
Guerrero, H.J., Cervantes-Acosta, P., Cisneros-Rubio, N., Becerril-Pérez, C.M., Pérez-Hernández, P.
y Rosendo-Ponce, A. (2004) Composición láctea y rendimiento quesero de vacas de la raza Criollo
Lechero Tropical. Memorias del Congreso Nacional Agroindustrial 2004. Chapingo. México.
Hernández-Reyes, E., Segura-Correa, U., Segura-Correa, J. y Osorio-Arce, M. (2001) Intervalo entre
partos, duración de la lactancia y producción de leche en un hato de doble propósito en Yucatán,
México. Agrociencia 35: 699 - 705
Hurley, W. L. (2000): Lactation biology. University Press, University of Illinois. Urbana – Champaing.
Jensen, R.G.(1995): Handbook of milk composition. Academic Press, San Diego.
Rosalía Vidal Zepeda. R. (2005) Las regiones climáticas de México 1.2.2. Instituto de Geografía.
UNAM. México. P. 123 – 147. Disponible URL: www.igeograf.unam.mx.
Rosendo-Ponce, A. y Becerril–Pérez, C.M. (2002): Productive performance and genetics parameters
in the Tropical Milking Criollo cattle in Mexico. 7th. World Congress on Genetics Applied to Livestock
Production. Montpellier, France. Abstract Nº 25.
Sambrook, J. y Russell, W.D. (2001) Molecular Cloning. Tercera edición Vol. 3. Edit. Cold Spring
Harbor Laboratory Press.
Sorensen, P. Grochowskat R.L., Holm, L., Henryon, M. y LØvendahi, P. (2002): Polymorphism in the
bovine growth hormone gene affects endocrine release in dairy calves. J. Dairy Sci. 85: 1887–1893.
Swofford D. L., Selander, R. B. 1989. BIOSYS-1. A computer program for the analysis of allelic
variation in population genetics and biochemical systematic. Release1.7. Champaing,IL, Illinois
Natural History Survey.
Uffo, O.(2003): Aplicación de los marcadores moleculares al estudio de la biodiversidad del ganado
cubano. Tesis por opción al grado de Doctor en Ciencias Veterinarias. Universidad Agraria de la
Habana. La Habana. Cuba.
Zwierzchowski, L., Krzyzewski, J., Strzalkowska, N., Siadkowska, E., and Ryniewicz, Z. (2002) Effects
of polymorphism of growth hormone (GH), Pit-1, and leptin (LEP) genes, cow's age, lactation stage
and somatic cell count on milk yield and composition of polish Black-and-White cows. Animal Science
Papers and Reports 20:213-227.