Evaluation of the Romosinuano cattle population structure in Mexico using pedigree analysis

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 Asociacion 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 F 1 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 ( N ec ), 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, N ec 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. Keywords: effective population size; gene flow; genetic diversity; genetic drift; generation interval; inbreeding; pedigree; population structure; probability of gene origin; Romosinuano cattle. Resumen Antecedentes: La raza bovina Romosinuano ha estado practicamente aislada en Mexico y requiere ser caracterizada para un manejo genetico sostenible. Objetivo: Evaluar la evolucion de la estructura y diversidad genetica de la raza Romosinuano en Mexico, mediante el analisis del pedigri. Metodos: Los datos genealogicos provinieron de la Asociacion Mexicana de Criadores de Ganado Romosinuano y Lechero Tropical (AMCROLET). Los analisis se realizaron con el programa ENDOG (version 4.8) para dos bases de datos, una que incluyo animales en cruzamiento absorbente (UP) a partir de F 1 y la otra con solo 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 pedigri incluyo 3.432 animales en la UP y 1.518 en la SP. Los parametros demograficos fueron: intervalo generacional (GI), numero de generaciones equivalentes (EG), indice de completitud del pedigri (PCI), y flujo de genes entre hatos. Los parametros geneticos fueron: coeficientes de consanguinidad ( F ) y de relacion genetica aditiva ( AR ), tamano efectivo de la poblacion ( N ec ), numero efectivo de fundadores y ancestros, y numero equivalente de genomas fundadores. Resultados: El GI vario de 6,10 a 6,54 para la UP, y de 6,47 a 7,16 anos para la SP. El EG de la UP y la SP mejoro >63%, de RP1 a RP3. El PCI aumento a traves de los anos, pero mas para la SP que para la UP. No se encontraron hatos nucleo 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, N ec fue 57 en la UP y 45 en la SP. Mas de 66% de las perdidas en diversidad genetica se debieron a deriva genetica, excepto para RP3 en la UP (44%). Conclusiones: una reduccion de la diversidad genetica ha estado ocurriendo despues de que se formo la asociacion de criadores de ganado Romosinuano en Mexico, y es debida principalmente a perdidas aleatorias de genes. Palabras clave: consanguinidad; deriva genetica; diversidad genetica; estructura poblacional; flujo de genes; ganado Romosinuano; intervalo generacional; pedigri; probabilidad de origen del gen; tamano efectivo de poblacion. Resumo Antecedentes: A raca bovina Romosinuano tem estado praticamente isolada no Mexico e precisa ser caracterizada para um manejo genetico sustentavel. Objetivo: Avaliar a evolucao da estrutura e diversidade genetica da raca Romosinuano no Mexico, atraves da analise de pedigree. Metodos: Os dados genealogicos vieram da Asociacion Mexicana de Criadores de Ganado Romosinuano y Lechero Tropical (AMCROLET). As analises foram feitas com o programa ENDOG (versao 4.8) para duas bases de dados, uma que incluiu animais em cruzamento absorvente (UP) a partir da F 1 e a outra base de dados somente com animais puros (SP). Para ambas bases de dados foram definidas tres populacoes de referencia: 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 demograficos foram: intervalo entre geracoes (GI), numero de geracoes equivalentes (EG), indice de completude do pedigree (PCI), e fluxo de genes entre rebanhos. Os parâmetros geneticos foram: coeficiente de consanguinidade ( F ) e da relacao genetica aditiva ( AR ), tamanho efetivo da populacao ( N ec ), numero efetivo de fundadores e ancestrais, e numero 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. Nao se encontraram rebanhos nucleo ou isolados. Para RP3, F e AR alcancaram 2,08 e 5,12% na UP, e 2,55 e 5,94% na SP. Para RP3, N ec foi 57 na UP e 45 na SP. Mais de 66% das perdas em diversidade genetica foram ocasionadas pela deriva genetica, exceto para RP3 no UP (44%). Conclusoes: Depois que a associacao da raca Romosinuano foi estabelecida no Mexico, tem ocorrido uma reducao da diversidade genetica, principalmente devido a perdas aleatorias de genes. Palavras-chave: consanguinidade; deriva genetica; diversidade genetica, estrutura populacional; fluxo de genes; intervalo entre geracoes; pedigree; probabilidade de origem do gene; Romosinuano; tamanho efetivo da populacao.