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 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.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 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.Palabras clave: consanguinidad; deriva genética; diversidad genética; estructura poblacional; flujo de genes; ganado Romosinuano; intervalo generacional; pedigrí; probabilidad de origen del gen; tamaño efectivo de población. 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.Palavras-chave: consanguinidade; deriva genética; diversidade genética, estrutura populacional; fluxo de genes; intervalo entre gerações; pedigree; probabilidade de origem do gene; Romosinuano; tamanho efetivo da população.