RESUMO

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.

RESUMO

A evolução das plantas cultivadas, que teve início há cerca de 13.000 anos, está sujeita aos mesmos processos evolutivos naturais, aliada à ação do homem de forma consciente ou inconsciente, levando à domesticação. Nesta revisão, são apresentados os principais fatores evolutivos, tais como mutação, hibridação, migração, seleção e deriva genética, que, de alguma maneira, estão envolvidos com a origem, evolução e domesticação de plantas cultivadas. São apresentados também exemplos de como esses processos influenciaram na diversidade intra e interespecífica de plantas cultivadas, com o aparecimento de novas variedades ou mesmo de novas espécies. De modo geral, tais processos atuaram na ampliação, na manutenção, bem como na redução da variabilidade genética das plantas cultivadas.

The evolution of crop plants, which began at about 13,000 years ago, is subject to the same natural evolutionary processes, coupled with the action of man, consciously or unconsciously, leading to domestication. This review presents the main evolutionary factors such as mutation, hybridization, migration, selection and genetic drift, which somehow are involved in the origin, evolution and domestication of crop plants. Examples of how these processes influenced in the intra and interespecific diversity of crop plants, with the uprise of new varieties or even of new species, are also presented. In general, these processes have worked well in the increase, maintenance, as well as in the reduction of genetic diversity of crop plants.

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The evolution of crop plants, which began at about 13,000 years ago, is subject to the same natural evolutionary processes, coupled with the action of man, consciously or unconsciously, leading to domestication. This review presents the main evolutionary factors such as mutation, hybridization, migration, selection and genetic drift, which somehow are involved in the origin, evolution and domestication of crop plants. Examples of how these processes influenced in the intra and interespecific diversity of crop plants, with the uprise of new varieties or even of new species, are also presented. In general, these processes have worked well in the increase, maintenance, as well as in the reduction of genetic diversity of crop plants.

A evolução das plantas cultivadas, que teve início há cerca de 13.000 anos, está sujeita aos mesmos processos evolutivos naturais, aliada à ação do homem de forma consciente ou inconsciente, levando à domesticação. Nesta revisão, são apresentados os principais fatores evolutivos, tais como mutação, hibridação, migração, seleção e deriva genética, que, de alguma maneira, estão envolvidos com a origem, evolução e domesticação de plantas cultivadas. São apresentados também exemplos de como esses processos influenciaram na diversidade intra e interespecífica de plantas cultivadas, com o aparecimento de novas variedades ou mesmo de novas espécies. De modo geral, tais processos atuaram na ampliação, na manutenção, bem como na redução da variabilidade genética das plantas cultivadas.

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The evolution of crop plants, which began at about 13,000 years ago, is subject to the same natural evolutionary processes, coupled with the action of man, consciously or unconsciously, leading to domestication. This review presents the main evolutionary factors such as mutation, hybridization, migration, selection and genetic drift, which somehow are involved in the origin, evolution and domestication of crop plants. Examples of how these processes influenced in the intra and interespecific diversity of crop plants, with the uprise of new varieties or even of new species, are also presented. In general, these processes have worked well in the increase, maintenance, as well as in the reduction of genetic diversity of crop plants.

A evolução das plantas cultivadas, que teve início há cerca de 13.000 anos, está sujeita aos mesmos processos evolutivos naturais, aliada à ação do homem de forma consciente ou inconsciente, levando à domesticação. Nesta revisão, são apresentados os principais fatores evolutivos, tais como mutação, hibridação, migração, seleção e deriva genética, que, de alguma maneira, estão envolvidos com a origem, evolução e domesticação de plantas cultivadas. São apresentados também exemplos de como esses processos influenciaram na diversidade intra e interespecífica de plantas cultivadas, com o aparecimento de novas variedades ou mesmo de novas espécies. De modo geral, tais processos atuaram na ampliação, na manutenção, bem como na redução da variabilidade genética das plantas cultivadas.

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Inbreeding is a well known phenomenon in living beings and its immediate consequence is the decrease in the expression of quantitative traits, known as inbreeding depression. Selfing is the most common system of inbreeding in plant species; however, little has been studied with other less severe inbreeding systems, such that resulting from small population sizes. The present work consisted of the study of the inbreeding effect on quantitative traits as a consequence of reduced population size under panmixy. Three maize (Zea mays L.) populations were used in this study: P1 -- ITA, population derived from the variety IAC-Taiúba; P2 -- represented by 30 subpopulations already submmited to reduced size (N = 5); and P3 - population derived from the interpopulation cross ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. The subpopulations and the respective parental populations were evaluated in six experiments using completely randomized blocks with four replications in Piracicaba (SP) and Anhembi (SP), Brazil, from 1997 to 1999. Estimates of inbreeding depression and components of means were obtained for the two generations in the three populations for the following traits: plant height, ear height, ear length, ear diameter, and yield traits (total ear weight and total grain weight). In all populations and for all traits and sampling generations, means of subpopulations were always smaller than mean of the base populations, however the inbreeding depression levels were smaller than expected. The highest inbreeding depression was exhibited by the yield traits, while a very small depressive effect was observed for plant height and ear height in the first generation of reduced size in populations P1 and P3. The component A (expected mean of a random sample of completely homozygous lines) was always higher than d (contribution of the heterozygotes to the mean) for all traits and populations.

A endogamia é um fenômeno bastante conhecido nos seres vivos e sua consequência imediata é o decréscimo na expressão de caracteres quantitativos, conhecido por depressão por endogamia. A autofecundação é o sistema mais comum de endogamia nas espécies vegetais; entretanto, pouco tem sido estudado com outros sistemas menos severos de endogamia, como o que resulta de pequeno tamanho populacional. O presente trabalho teve por objetivo o estudo do efeito da endogamia em caracteres quantitativos, como conseqüência da redução do tamanho de população sob panmixia. Três populações de milho (Zea mays L.) foram utilizadas neste estudo: P1 -- ITA, população derivada da variedade IAC-Taiúba; P2 -- representada por 30 subpopulações previamente submetidas a tamanho reduzido (N = 5); P3 - população derivada do híbrido interpopulacional ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. As subpopulações e as respectivas populações parentais foram avaliadas em seis experimentos em blocos casualizados com quatro repetições em Piracicaba (SP) e Anhembi (SP) entre os anos de 1997 e 1999. Foram obtidas estimativas de depressão por endogamia e dos componentes de médias para as duas gerações nas três populações para os caracteres: altura da planta, altura da espiga, comprimento da espiga, diâmetro da espiga, peso de espigas e peso de grãos. Em todas as populações, para todos os caracteres e gerações de amostragem, as médias das subpopulações foram menores do que as médias das populações base, porém os níveis de depressão por endogamia foram menores do que o esperado. A partir das estimativas dos componentes A (média esperada de linhagens totalmente homozigóticas) e d (contribuição dos heterozigotos para a média), foi estimada a relação A/d, com valores maiores que 1,0 para todos os caracteres e populações.

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Inbreeding is a well known phenomenon in living beings and its immediate consequence is the decrease in the expression of quantitative traits, known as inbreeding depression. Selfing is the most common system of inbreeding in plant species; however, little has been studied with other less severe inbreeding systems, such that resulting from small population sizes. The present work consisted of the study of the inbreeding effect on quantitative traits as a consequence of reduced population size under panmixy. Three maize (Zea mays L.) populations were used in this study: P1 -- ITA, population derived from the variety IAC-Taiúba; P2 -- represented by 30 subpopulations already submmited to reduced size (N = 5); and P3 - population derived from the interpopulation cross ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. The subpopulations and the respective parental populations were evaluated in six experiments using completely randomized blocks with four replications in Piracicaba (SP) and Anhembi (SP), Brazil, from 1997 to 1999. Estimates of inbreeding depression and components of means were obtained for the two generations in the three populations for the following traits: plant height, ear height, ear length, ear diameter, and yield traits (total ear weight and total grain weight). In all populations and for all traits and sampling generations, means of subpopulations were always smaller than mean of the base populations, however the inbreeding depression levels were smaller than expected. The highest inbreeding depression was exhibited by the yield traits, while a very small depressive effect was observed for plant height and ear height in the first generation of reduced size in populations P1 and P3. The component A (expected mean of a random sample of completely homozygous lines) was always higher than d (contribution of the heterozygotes to the mean) for all traits and populations.

A endogamia é um fenômeno bastante conhecido nos seres vivos e sua consequência imediata é o decréscimo na expressão de caracteres quantitativos, conhecido por depressão por endogamia. A autofecundação é o sistema mais comum de endogamia nas espécies vegetais; entretanto, pouco tem sido estudado com outros sistemas menos severos de endogamia, como o que resulta de pequeno tamanho populacional. O presente trabalho teve por objetivo o estudo do efeito da endogamia em caracteres quantitativos, como conseqüência da redução do tamanho de população sob panmixia. Três populações de milho (Zea mays L.) foram utilizadas neste estudo: P1 -- ITA, população derivada da variedade IAC-Taiúba; P2 -- representada por 30 subpopulações previamente submetidas a tamanho reduzido (N = 5); P3 - população derivada do híbrido interpopulacional ESALQ-PB2 x ESALQ-PB3. As subpopulações e as respectivas populações parentais foram avaliadas em seis experimentos em blocos casualizados com quatro repetições em Piracicaba (SP) e Anhembi (SP) entre os anos de 1997 e 1999. Foram obtidas estimativas de depressão por endogamia e dos componentes de médias para as duas gerações nas três populações para os caracteres: altura da planta, altura da espiga, comprimento da espiga, diâmetro da espiga, peso de espigas e peso de grãos. Em todas as populações, para todos os caracteres e gerações de amostragem, as médias das subpopulações foram menores do que as médias das populações base, porém os níveis de depressão por endogamia foram menores do que o esperado. A partir das estimativas dos componentes A (média esperada de linhagens totalmente homozigóticas) e d (contribuição dos heterozigotos para a média), foi estimada a relação A/d, com valores maiores que 1,0 para todos os caracteres e populações.