Revista de Ciencias Biológicas y de la Salud http://biotecnia.unison.mx
Universidad de Sonora
ISSN: 1665-1456
Artículo Original
Polimorphism in the PAPPA2 gene associated with postpartum fertility in Holstein milking cows managed under warm conditions in southern Sonora Mexico
Pablo Luna-Nevárez1, Isabel Álvarez-Tavares1, José Torres Simental1, José Leyva-Corona1, Juan F. Medrano2, Milton G. Thomas3, Ricardo Zamorano-Algandar4, Manuel Nieblas-López4*
1 Depto. de Ciencias Agronómicas y Veterinarias, Instituto Tecnológico de Sonora, Ciudad Obregón, Son., 85000, Mex.
2 Department of Animal Science, University of California, Davis, CA 95616, USA.
3 Texas A&M AgriLife Research, Beeville, TX 78102, USA.
4 Depto. de Agricultura y Ganadería, Universidad de Sonora, Hermosillo, Son., 83000, Mex.
Reproductive management in dairy cows in southern Sonora is a challenge due to the characteristic hot climate, thus, genetic selection for fertility is desirable. Our objective was to study the association between single nucleotide poly- morphisms (SNPs) from the PAPPA2 gene and postpartum fertility traits in lactating Holstein cows. A total of 362 cows were included in this study. Individual blood samples were collected on FTA cards, which were used for DNA extraction and genotyping of two PAPPA2 gene SNPs. An associative study was then performed between the genotypes of the SNPs and postpartum reproductive traits using a statistical mixed-effects model. Only the SNP rs109952914 was associa- ted with all fertility traits and retained for allele substitution analysis. The favorable allele of the SNP rs109952914 was the T allele (P < 0.05), as it increased the percentage of pregnancy at first service (+ 12.60), and reduced services per conception (- 0.16) and days open (- 19.52). In conclusion, a SNP within the PAPPA2 gene was a predictor of postpartum fertility in Holstein dairy cows; then, it was recommended to be used as genetic marker in animal breeding programs to increase reproductive efficiency in Holstein dairy cattle managed under warm environmental conditions.
El manejo reproductivo en vacas lecheras en el sur de Sonora es un reto debido al clima cálido característico, por lo que la selección genética para fertilidad es deseable. El objetivo fue estudiar la asociación entre polimorfismos de nucleótido simple (SNPs) del gen PAPPA2 y caracteres de fertilidad postparto en vacas Holstein lactantes. Un total de 362 vacas fueron incluidas en el estudio. Muestras de sangre individuales fueron recolectadas y vaciadas en tarjetas FTA, las cuales fueron usadas para la extracción de ADN y geno- tipificación de dos SNPs del gen PAPPA2. Posteriormente se realizó un estudio asociativo entre los genotipos de los SNPs y caracteres reproductivos postparto, usando un modelo
estadístico de efectos mixtos. Sólo el SNP rs109952914 se asoció con todos los rasgos reproductivos estudiados por lo que fue retenido para el análisis de substitución alélica. El alelo favorable del SNP rs109952914 fue el alelo T (P < 0.05), ya que éste aumentó el porcentaje de preñez a primer servi- cio (+12.60), y redujo los servicios por concepción (-0.16) y los días abiertos (-19.52). En conclusión, un SNP dentro del gen PAPPA2 resultó ser predictor de la fertilidad postparto, por lo cual se recomienda usarlo como marcador genético en programas de mejoramiento animal para incrementar la eficiencia reproductiva en vacas Holstein expuestas a condi- ciones ambientales cálidas.
En el estado de Sonora los establos lecheros tecnificados alcanzan una producción total de leche que rebasa los 310 mil litros al día (SAGARPA, 2020). Dentro de estos sistemas productivos, la fertilidad representa un factor de suma im- portancia para alcanzar los altos volúmenes de leche reque- ridos para asegurar su rentabilidad (Zamorano-Algandar et al., 2021).
El período de manejo reproductivo e inseminación artificial en ganado lechero en regiones cálidas inicia el mes de enero y se extiende hasta mayo y junio, sin embargo, la fertilidad empieza a decrecer a medida que avanza el verano. Lo anterior es debido a las condiciones ambientales extremas que causan estrés por calor (EC), y que son típicas de la época de verano en el sur de Sonora (Rivera-Acuña et al., 2015). Los parámetros de fertilidad en establos lecheros de esta región son eficientes durante invierno y primavera llegando hasta el 80 %, pero decrecen a medida que se intensifican las con- diciones climáticas cálidas resultando en un descenso en las tasas de gestación por debajo del 50 % (Leyva-Corona et al., 2018).
Debido a la exposición ambiental en la época de vera- no, el ganado bovino lechero muestra una elevación en su
*Autor para correspondencia: Manuel Nieblas-López Correo-e: manuel.nieblas@unison.mx
Recibido: 20 de febrero de 2024
Aceptado: 1 de noviembre de 2024
Publicado: 06 de diciembre de 2024
Volumen XXVI
DOI: 10.18633/biotecnia.v26.2261
temperatura basal corporal y en su tasa respiratoria, que son alteraciones homeotérmicas que resultan del sistema de regulación térmica (West, 2003). Sin embargo, lo anterior ocasiona una reducción en el consumo de alimento, así como inmunodepresión y alteraciones metabólicas y endócrinas que comprometen seriamente la fertilidad y el rendimiento productivo (Hansen et al., 2001).
Diversos manejos se han propuesto para disminuir el efecto adverso del estrés calórico y mejorar la fertilidad en vacas lecheras durante el verano, tales como cambios en la alimentación y adecuaciones en las instalaciones (Tresoldi et al., 2018; Del Río-Avilés et al., 2022). Sin embargo, dichas es- trategias son costosas y poco accesibles para los productores de ganado lechero (Zamorano-Algandar et al., 2021).
Actualmente, la aplicación de tecnologías moleculares se ha convertido en una importante herramienta para el descubrimiento de genes asociados a rasgos económica- mente importantes, tales como la tolerancia al estrés por calor la cual influye favorablemente en la producción animal (Proaño-Morales et al., 2021). La integración de áreas como la genómica y la selección de genotipos en el ganado según su adaptabilidad, son estrategias favorables para que los sistemas de producción de leche subsistan ante las preocu- pantes proyecciones demográficas y climáticas (Yodklaew et al., 2017).
Genes pertenecientes al eje metabólico de la hormona del crecimiento (GH) y el factor de crecimiento similar a la insulina (IGF1) han sido reportados como asociados a rasgos reproductivos en bovinos (Angulo - Valenzuela et al., 2021). Dichos genes se localizan dentro del cromosoma 5 (BTA5) e incluyen, ademas del IGF1, STAT5 (Transductor de señales y activador de transcripción tipo-5), SOCS2 (Su- presor de señales de citoquinas tipo-2) y PMCH (Hormona propio-melanocortina). Estos genes son considerados como candidatos potenciales para estudios de fertilidad en ganado (Leyva- Corona et al., 2018).
Interesantemente, el gen PAPPA2 (Proteína plasmática asociada a la preñez tipo-2) ubicado en el cromosoma bo- vino 20 (BTA20), ha sido reportado como marcador genético de los caracteres de facilidad al parto y vida productiva en vacas Holstein (Wickramasinghe et al., 2011), así como de las variables reproductivas de edad al primer y segundo parto en bovinos de la raza Romosinuano, por lo que parece estar asociado al eje metabólico GH/IGF1 (Luna-Nevarez et al., 2012). La proteina codificada por el gen PAPPA2 es conside- rada como biomarcador durante la gestación, y se expresa en ratones y humanos en tejidos reproductivos como ovarios, placenta, embrión y feto (Wang et al., 2008). Recientemente, Zhao et al. (2022) reportaron polimorfismos del gen PAPPA2 asociados a rasgos reproductivos en cerdos tales como tama- ño de la camada y número total de nacidos.
Por lo tanto, el objetivo fue evaluar la asociación de 2 polimorfismos del gen PAPPA2 con los caracteres reproduc- tivos postparto de tasa de preñez a primer servicio, número de servicios por concepción y días abiertos en vacas lecheras Holstein manejadas en un clima cálido.
El Comité de Ética del Instituto Tecnológico de Sonora apro- bó los protocolos experimentales y procesos establecidos para el manejo del ganado bovino incluido en este estudio (Código de registro 2019_0108).
La presente investigación se realizó en dos establos leche- ros localizados en el Valle del Yaqui, en el sur del estado de Sonora, durante el período del 15 de marzo al 15 de junio. La ubicación geográfica se sitúa en las coordenadas de 27°22´04” de Latitud Norte y 109°53´09” de Longitud Oeste, a una altura de 20 metros promedio sobre el nivel del mar. El clima existente varía de seco a semi-húmedo, y se caracteriza por temperaturas anuales que promedian una máxima de
33.6°C y una mínima de 17.4°C, con una precipitación anual promedio de 520.1 mm.
El estudio incluyó 362 vacas de raza Holstein lactantes, de 3 a 5 partos, con un promedio de 122.30 ± 8.60 días en leche y una condición corporal de 2.5 a 3.5 (escala del 1 al 5 donde 1 = emaciada y 5 = obesa). Un total de 86 sementales y 226 vacas de raza Holstein formaron parte del pedigree. La com- pañía distribuidora de semen proporcionó la información referente al número de hijas y los registros genéticos (PTAs) por semental, mientras que los establos participantes en el estudio proporcionaron los registros productivos y reproduc- tivos por vaca.
Las vacas se alojaron en corrales con sombra y libre acceso a bebederos. Se les ofreció una dieta alimenticia con- sistente en 45 % de heno de alfalfa, 20 % de ensilaje de maiz y 35 % de concentrado energético comercial, para cubrir los requerimientos nutricionales recomendados por el NRC para ganado lechero en lactación, con peso promedio de 650 kg y producción aproximada de 30 kg/d de leche. La composi- ción promedio de la dieta incluyó 5.0 % de grasa y 17.5 % de proteína.
La producción de leche se determinó durante la ordeña realizada dos veces al día (5 am y 5 pm), para lo cual se utilizó un sistema de pesaje electrónico con escala de 0 a 40 kg (Me- tatron 21, Westfalia Surge, México, S.A. de C.V., Aguascalien- tes, MX) integrado al sistema de ordeño. Además, se realizó en forma periódica el diagnóstico de mastitis subclínica a través de la prueba de California en muestras de leche.
Después del período de partos previo, el cual ocurrió en la época de primavera, las vacas fueron revisadas con equi- po de ultrasonografía a los días 30, 45 y 60 postparto para determinar el grado de involución uterina y de desarrollo folicular ovárico. A los 60 días posteriores al parto, se inició un tratamiento hormonal para la sincronización de la ovulación en todas las vacas includidas en el estudio (n = 362), que con- sistió en la aplicación intramuscular (IM) de 100 µg de GnRH, más 25 mg de PGF2α una semana despues, y una segunda aplicación de 100 µg de GnRH a las 48 h posteriores.
Al siguiente día se realizó la técnica recto-cervical de inseminación artificial (IA), mientras que a los 30 días pos- teriores a la IA se determinó la tasa de preñez a traves de ultrasonografía trans-rectal. Esta última medición permitió determinar la variable de tasa de preñez a primer servicio (TPS). Se registró además el número de servicios por IA re- queridos para lograr la concepción en cada vaca (SPC). Final- mente, la variable de días abiertos (DA) se calculó al substraer la cantidad de 282 d (duración de la gestación en bovinos) al intervalo entre dos partos consecutivos.
Los datos de humedad relativa (HR) y de temperatura am- biental (TA) durante el período experimental se obtuvieron a través de consulta en la red climática de Agroson (www.agro- son.org.mx). Dichos registros fueron empleados para calcular el índice de temperatura-humedad (ITH) usando la siguiente fórmula: ITH = 0.81 TA + HR (TA − 14.4) + 46.4 (Hahn, 1999).
De acuerdo a los valores de ITH (unidades) obtenidos durante el período experimental y usando la escala estable- cida por Zimbelman et al. (2009), el grado de estrés calórico existente se clasificó como: ausencia de estrés por calor (< 68), umbral (68 a 72), moderado (73 a 79) y severo (> 79).
Muestras sanguíneas de cada vaca fueron recolectadas a través de punción de la vena coccígea. Posteriormente, se depositaron 5 - 6 gotas de sangre en tarjetas FTA-CardsTM (Fast technology for analysis of nucleic acids; GeneSeek). Las tarjetas se enviaron al Laboratorio Neogen/Geneseek para la extracción y cuantificación de ADN de cada muestra sanguí- nea, y para el análisis de genotipificación.
Genes pertenecientes al eje de señalización GH/IGF1 se localizan en una región que incluye 23 Mb dentro del cromosoma bovino 5 (BTA5); dichos genes participan en diversos mecanismos fisiológicos relacionados con la fertili- dad (Farber et al., 2006). Uno de estos genes, el gen PAPPA2, fue re-secuenciado facilitando la identificación de los SNP rs109952914 y rs384230354, siguiendo los procedimientos indicados por Rincón et al. (2009).
Los valores promedio y frecuencias de los caracteres evalua- dos se calcularon usando los procedimientos MEANS y FREQ para variables continuas y categóricas, respectivamente. Los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianzas fueron probados a través del procedimiento UNIVARIATE (Littell et al., 2002). Las frecuencias de alelos y genotipos para cada polimorfismo y las desviaciones del equilibrio de Hardy-Weinberg fueron calculadas usando el procedimiento ALLELE (Saxton et al., 2004).
El estudio asociativo se llevó a cabo empleando un modelo estadístico de efectos mixtos por medio de los pro- cedimientos MIXED y GLIMMIX para variables continuas (SPC y DA) y categóricas (TPS), respectivamente. Para el procesa-
miento estadístico de la información se empleó el programa SAS (Statistical Analysis System) versión 9.3, que incluyó los procedimientos para análisis de genes (Saxton et al., 2004). El modelo estadístico utilizado fue el siguiente:
yijkl = µ + Ai + Bj + Ck + Dl + eijkl, Proc Mixed/Glimmix, donde:
yijkl = rasgo de fertilidad,
µ = valor promedio o frecuencia,
Ai = efecto fijo del genotipo del SNP, Bj = efecto fijo de la edad,
Ck = covariable de los días en leche,
Dl = efecto aleatorio del semental, y eijkl = error residual del experimento.
Si la expresión del genotipo fue detectada como una fuente de variación (P < 0.05) a partir del modelo estadístico asociativo, se procedió entonces a utilizar el procedimiento LSMEANS (opción PDIFF) para realizar las comparaciones en- tre los valores genotípicos promedio, considerando el ajuste Bonferroni (Weir, 2001). El efecto de substitución alélica se determinó usando un modelo de regresión que incluyó el efecto alélico como covariable (Falconer y Mackay, 1996). Los efectos genéticos dominantes y aditivos se obtuvieron utilizando la metodología establecidos por Luna-Nevarez et al. (2011). El efecto de dominancia o aditividad de los alelos del SNP del gen PAPPA2 fue confirmado a través de análisis de contrastes lineales y cuadráticos.
Los datos ambientales que se observan en la Figura 1 muestran que las vacas incluidas en este estudio estuvieron expuestas a condiciones climáticas que variaron de umbral de estrés por calor en marzo, a estrés por calor moderado a mediados de junio, confirmando la presencia de un clima cálido.
La Tabla 1 muestra los valores promedio para los princi- pales caracteres reproductivos del periodo postparto en ga- nado bovino Holstein productor de leche. Dichos resultados son indicativos de una fertilidad postparto apropiada en los establos lecheros en los cuales se realizó el presente estudio. La variabilidad asociada a los caracteres reproductivos mos- tró una tendencia normal.
Las frecuencias alélicas y genotípicas para los SNPs rs109952914 y rs384230354 se observan en la Tabla 2. Ambos SNPs cumplen con los requisitos para marcadores genéticos al mostrar una frecuencia del alelo menor superior al 10 % (FAM > 0.10) y encontrarse en equilibrio Hardy-Weinberg (P > 0.05). Sin embargo, únicamente el SNP rs109952914 resultó ser predictor para las tres variables reproductivas (TPS, SPC y DA) en el análisis estadístico asociativo (P < 0.05). Por lo tanto, sólo los resultados de este polimorfismo fueron reportados en el presente estudio.
La Tabla 3 muestra los valores promedio (± error estan- dar) para las variables reproductivas analizadas con respecto a los tres genotipos del SNP rs109952914 del gen PAPPA2. El genotipo favorable fue el TT (P < 0.05) debido a que mostró
Figura 1. Valores promedio para temperatura ambiental (TA, ºC), humedad relativa (HR, %) e indicador temperatura-humedad (ITH, unidades) en el Valle del Yaqui durante el período experimental (Desde marzo 15 hasta junio 15).
Figure 1. Average values for ambient temperature (AT, ºC), relative humidity (RH, %) and temperature-humidity index (THI, units) in the Yaqui Valley during the experimental period (i.e., march 15 through june 15).
Tabla 1. Valores promedio ± EE para caracteres reproductivos postparto en vacas Holstein.
Table 1. Average values ± SE for postpartum reproductive traits in Holstein cow.
Caracter reproductivo | N | Media ± EE |
Tasa de preñez a primer servicio | 362 | 57.6 ± 2.87 |
Servicios por concepción | 362 | 1.95 ± 0.04 |
Días abiertos | 360 | 122.30 ± 8.60 |
valores de 66.70 ± 1.80 %, 1.76 ± 0.06 servicios y 91.22 ± 3.92 días, para las variables de TPS, SPC y DA, respectivamente. Por otra parte, el genotipo menos favorable resultó ser AA ya que mostró valores promedio de 38.80 ± 2.60 %, 2.30 ± 0.12 servicios y 159.80 ± 6.40 días, para los caracteres de TPS, SPC y DA, respectivamente.
La contribución del alelo favorable del SNP rs109952914, que resultó ser el alelo T, se observa en el efecto estimado de substitución alélica (SA) en la Tabla 4, al igual que los efectos fijos de aditividad y dominancia. El efecto de SA indica un incremento estimado de 12.60 % en TPS, así como una reduc- ción de 0.16 en SPC y de 19.52 en DA, por cada alelo favorable
T que esté presente en el genotipo del SNP. Los efectos fijos indican una tendencia lineal o aditiva, ya que la contribución positiva en la fertilidad mejoró en forma progresiva por la presencia de uno o mas alelos favorables.
El efecto del semental resultó ser significativo, lo cual indica que la variación causada por los sementales fue considerada adecuadamente dentro del modelo estadístico empleado.
El manejo reproductivo de la vaca Holstein durante el pe- ríodo postparto es de gran importancia para la rentabilidad de los establos lecheros, ya que después de un período de descanso voluntario de 2 a 3 meses es necesario que la vaca reinicie su actividad reproductiva, ello con el fin de alcanzar los 2 parámetros mas representativos que son la obtención de un parto/año y una lactancia de 305 días/año (Carvalho et al., 2014; Kok et al., 2019; Westwood et al., 2002; Dominguez- Castaño et al., 2020).
Tabla 2. Frecuencias alélicas y genotípicas para SNPs del gen PAPPA2 evaluados por su aso- ciación con las variables de tasa de preñez a primer servicio, servicios por concepción y días abiertos.
Table 2. Alelle and genotype frequencies for PAPPA2 SNPs evaluated due to its association with the traits first service pregnancy, services per conception and days open.
SNP Gen Frecuencias alélicas Frecuencias genotípicas | ||||||
rs109952914 | PAPPA2 | A = 0.18 | T = 0.82 | AA = 0.03 | AT = 0.30 | TT = 0.67 |
rs384230354 | PAPPA2 | A = 0.74 | G = 0.26 | AA = 0.55 | AG = 0.38 | GG = 0.07 |
Tabla 3. Medias de cuadrados mínimos ± EE para caracteres reproductivos postparto entre genotipos del SNP rs109952914 dentro del gen PAPPA2 en vacas Holstein.
Table 3. Least square means ± SE for postpartum reproductive traits among genotypes from the SNP rs109952914 within the PAPPA2 gene in Holstein cows.
Caracter | N | Medias de cuadrados mínimos ± EE AA AT TT | Prob | ||
TPS | 362 | 38.80 ± 2.60 a | 54.10 ± 1.90 b | 66.70 ± 1.80 c | 0.0153 |
SPC | 362 | 2.30 ± 0.12 a | 2.02 ± 0.08 b | 1.76 ± 0.06 c | 0.0215 |
DA | 360 | 159.80 ± 6.40 a | 123.90 ± 5.91 b | 91.22 ± 3.92 c | 0.0027 |
Caracter = Variables reproductivas incluidas en el estudio (TPS = Tasa de preñez a primer servicio; SPC = Servicios por concepción; DA = Días abiertos); N = Número total de animales incluidos en el estudio; a,b,c indican diferencia estadística entre medias de cuadrados mínimos por genotipo de acuerdo al modelo estadístico; Prob = Valor de la probabilidad estadística para la comparación entre genotipos.
Tabla 4. Efectos de substitución alélica y efectos fijos de aditividad y dominancia para el alelo favorable del SNP rs109952914 del gen PAPPA2.
Table 4. Substitution allelic effects and fixed additive and dominance effects for the favorable allele from the SNP rs109952914 within the PAPPA2 gene.
Caracter | Alelo Fav | Efecto de substitución alélica | Efectos fijos | ||||
Prob a | Estimado b | EE c | Prob d | Aditivo e | Dominante f | ||
TPS | T | 0.0246 | 12.60 | 1.32 | 0.0239 | 13.95 | 1.35 |
SPC | T | 0.0234 | -0.16 | 0.05 | 0.0414 | 0.20 | 0.10 |
DA | T | 0.0089 | -19.52 | 5.64 | 0.0089 | 14.30 | 8.40 |
Caracter = Variables reproductivas analizadas (TPS = Tasa de preñez a primer servicio; SPC = Servicios por concepción; DA = Días abiertos); Alelo Fav = Alelo favorable para el SNP rs109952914.
a Significancia estadística para el efecto estimado.
b Valor estimado del efecto alélico expresado en unidades del caracter reproductivo.
c Error estandar para el efecto estimado.
d Significancia estadística para los efectos fijos.
e Efecto aditivo calculado como la diferencia entre los dos genotipos homocigotos dividida entre 2.
f Efecto dominante calculado como la diferencia entre el promedio de los genotipos homocigotos menos el valor del genotipo heterocigoto.
Uno de los factores que mas afecta a la vaca lechera es el clima, sobre todo cuando éste se caracteriza por un calor intenso gran parte del año capaz de inducir la presencia de estrés por calor (EC) en el ganado, lo cual dificulta la obten- ción de los 2 parámetros productivos antes mencionados (Gernand et al., 2019; Vinet et al., 2024). Sin embargo, se han detectado vacas Holstein que a pesar de estar expuestas a condiciones severas de EC, son capaces de mostrar un com- portamiento reproductivo adecuado, lo cual sugiere que dichas vacas podrían ser portadoras de genes asociados a la habilidad de termo-tolerancia (Leyva-Corona et al., 2018, Proaño-Morales et al., 2021).
Las condiciones ambientales en los establos lecheros ubicados en el sur de Sonora México se caracterizan por períodos prolongados de temperatura ambiental y humedad relativa altas a través del año, lo cual eleva el ITH por enci- ma del umbral de 68 unidades a mediados de la primavera (Rivera-Acuña et al., 2015). A medida que las condiciones am- bientales cálidas se vuelven más intensas al final de la prima- vera, el ITH se eleva en forma constante alcanzando su punto máximo en el verano, para después disminuir en el otoño. Este clima caluroso es único en el noroeste de México y crea condiciones adversas de estrés por calor para el ganado, lo cual brinda la oportunidad de estudiar las bases genéticas de la termotolerancia en ganado Holstein lactante (Hernández- Cordero et al., 2018; Zamorano-Algandar et al., 2023).
El presente estudio identificó un SNP (rs109952914) del gen PAPPA2 (Proteína Plasmática Asociada a la Preñez-A2), perteneciente al eje endócrino GH/IGF1, como predictor de las variables reproductivas de TPS, SPC y DA (P < 0.05). El genotipo favorable de dicho SNP fue el genotipo TT, el cual mostró una importante contribución de cada alelo T sobre los rasgos de fertilidad evaluados en vacas Holstein expuestas a condiciones de estrés por calor. Estos resultados sugieren la participación del gen PAPPA2 como un potencial predictor de la conducta reproductiva postparto en ganado Holstein (Leyva-Corona et al., 2018). Esto se atribuye al papel regulador que ejerce PAPPA2 sobre la bio-disponibilidad del IGF1, el cual es considerado como el principal marcador asociado a la mayoría de las funciones reproductivas en el organismo animal (Velazquez et al., 2008; Luna-Nevarez et al., 2012; Gobikrushanth et al., 2018).
El IGF1 que circula libre en la sangre es captado por las proteinas de enlace IGFBP3 a IGFBP5, las cuales inhiben el contacto del IGF1 con sus receptores en la superficie celular (Mense et al., 2018). El gen PAPPA2 codifica la síntesis de una metaloproteasa que incrementa la biodisponibilidad del IGF1, ya que se une a las proteínas IGFB3 e IGFBP5 facilitando su disociación, causando la liberación del IGF1 y modulando sus acciones sobre el aparato reproductor (Nishizawa et al., 2008; Barrios et al., 2021).
Los efectos de substitución alélica reportados en este estudio confirman la aportación favorable que tiene el SNP rs109952914 del gen PAPPA2 sobre los caracteres reproducti- vos analizados, ya que la presencia del alelo favorable de este SNP incrementa la TPS y reduce las variables de SPC y DA, en vacas Holstein manejadas bajo condiciones de clima cálido extremoso típicas del sur del estado de Sonora. Además, el efecto aditivo mostrado por el SNP rs109952914 confirmó el efecto positivo del alelo favorable T sobre la fertilidad del ganado.
Los resultados anteriores proporcionan evidencia para considerar al SNP rs109952914 del gen PAPPA2 como un SNP candidato para ser incluido en programas de selección asistida por marcadores (SAM), para mejorar la fertilidad en ganado bovino lechero bajo condiciones de estrés por calor. Esta estrategia para identificar SNPs o genes candidatos resulta de gran utilidad en programas de mejoramiento de la fertilidad cuando el ganado es expuesto a condiciones ambientales de calor extremo (Dikmen et al., 2015; Sigdel et al., 2020). Tales condiciones son típicas del sur de Sonora, donde los valores genéticos de predicción para sementales comerciales deberían considerar la interacción genotipo- ambiente para aumentar su precisión (Zamorano-Algandar et al., 2021). Lo anterior facilitaría la selección para mejorar fertilidad y tolerancia al calor en ganado Holstein manejado en climas extremosos (Shi et al., 2021).
La identificación y validación de genes candidatos ha sido reportada exitosamente en vacas Holstein para caracte- res de producción de leche (Hernández-Cordero et al., 2017; Halli et al., 2021), resistencia a enfermedades (Shabalina et al., 2020) y termo-tolerancia (Halli et al., 2021; Zamorano- Algandar et al., 2023); en ganado de carne para caracteres de comportamiento (Sarti et al., 2019) y caracteres de la canal (Karisa et al., 2013); así como en ovinos para caracteres de termo-tolerancia (Luna-Nevarez et al., 2021) y fertilidad (Castillo-Salas et al., 2023).
La selección en base a genes o SNPs candidatos prome- te ser una potencial herramienta para la mejora genética de la fertilidad en vacas Holstein manejadas en el sur de Sonora (Contreras-Méndez et al., 2024). Las condiciones ambientales afectan la expresión genética, e influyen tanto en la fisiologia como en el comportamiento del ganado (Hansen, 2020); por la tanto, la identificación de SNPs o genes candidatos en ganado manejado bajo estrés por calor, permite categorizar las vacas de acuerdo a su capacidad de adaptación y habili- dad reproductiva en ambientes cálidos adversos (Mota et al., 2020). Al respecto, la participación de genes como el PAPPA2 ha sido también reportada por su contribución favorable al mérito genético de caracteres de producción y fertilidad en vacas Holstein tales como vida productiva, facilidad al parto, tasa de gestación a primer servicio, servicios por concepción y dias abiertos (Wickramasinghe et al., 2011; Zamorano- Algandar et al., 2021).
Finalmente, es importante mencionar que la variación causada por el efecto del semental sobre las variables repro- ductivas analizadas en el presente estudio fue considerada
dentro del modelo estadístico, al igual que en estudios pre- vios de nuestro grupo (Leyva-Corona et al., 2018; Rodríguez- Borbón et al., 2023). Al respecto, sería interesante conocer si los sementales utilizados cuentan con el genotipo favorable para el SNP rs109952914 del gen PAPPA2; sin embargo, el ADN del semental no estaba disponible para su estudio genético ya que proviene de una compañía comercial distri- buidora de semen. Actualmente, el genotipo del semental es reconocido como un factor importante que afecta la fertili- dad del hato, por lo que novedosas tecnologías genómicas han sido propuestas para su estudio, con el fin de predecir su contribución en el desempeño de sus hijas (Pacheco et al., 2022).
Un polimorfismo del gen PAPPA2 (rs109952914) resultó ser un potencial predictor de la fertilidad postparto en ganado bovino Holstein expuesto a condiciones ambientales de clima cálido. El alelo favorable de dicho polimorfismo incre- mentó el porcentaje de gestación a primer servicio, y redujo los servicios por concepción y los días abiertos. Por lo ante- rior, se propone al SNP rs109952914 del gen de la Proteína Plásmática Asociada a la Preñez 2 (PAPPA2) como candidato para utilizarse en sistemas de selección asistida por marcado- res genéticos, con el fin de mejorar la fertilidad postparto en vacas Holstein manejadas bajo el clima caluroso que prevale- ce la mayor parte del año en el sur de Sonora y que ocasiona estrés por calor en el ganado.
Se agradece a los establos participantes del Valle del Yaqui por facilitar los animales e instalaciones requeridas para el presente estudio. Se agradece también a los estudiantes que apoyaron en la recolección de información y a los tesistas in- volucrados en el análisis de datos. Este proyecto fue patroci- nado por el programa de apoyo a proyectos de investigación “UCMEXUS-CONACYT Grant Program (2010)”.
No existe ningún conflicto de interés en la realización del presente estudio de investigación.
Angulo-Valenzuela, N.I., Thomas, M.G., Riley, D.G., Medrano, J.F., Reyna-Granados, J.R., Aguilar-Trejo, C.M. y Luna-Nevárez, P. 2021. A SNP within the PMCH gene as a molecular marker associated with fertility traits in Angus and Brangus beef heifers raised under a desert environment. Tropical Animal Health and Production. 53(3): 355.
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