Proyecto Contrato N° 125-2020-FONDECYT “Explorando la diversidad genómica de cuyes nativos peruanos (Cavia porcellus) de zonas altoandinas, una visión para la conservación de recursos zoogenéticos del Perú”. Blga. Claudia Esther Yalta Macedo Investigadora Responsable del Proyecto Subdirección de Biotecnología 2022 11 DIRECCIÓN DE RECURSOS GENÉTICOS Y BIOTECNOLOGÍA Subdirección de Recursos Subdirección de Biotecnología Genéticos Recursos Fitogenéticos Agrícolas y Biología Computacional y Forestales Bioinformática Recursos Zoogenéticos Biotecnología Ambiental Recursos Genéticos de Biotecnología Vegetal Microorgansmos y Biodiversidad Asociada Desarrollo Biotecnológico Biotecnología Animal Valoración y Uso de los Recursos Genéticos Biotecnología Industrial Biotecnología de Fármacos Taxonomía y Filogenia y Nutraceúticos Servicios Biotecnológicos Pre mejoramiento Estadística y Biometría Líneas de Investigación Líneas de Investigación Investigación Línea de Investigación Biotecnología Animal y Recursos Zoogenéticos-DRGB “Gestionar los recursos genéticos de la Agrobiodiversidad para el sector agrario” AEI.03.02 Protocolos en materia de biotecnología disponibles para los integrantes del Sistema Nacional de Innovación Agraria-SNIA. 2012-2015 2019 2011 Cromosoma Y, Proteínas lácteas: alfa y beta caseína, Mitocondrial y BoLA Genotipado de Provirus de Leucosis bovinoCaballos, ovinos 2020 2004-2008 Proteínas lácteas kapa caseína Investigación Básica y beta lactoglobulina 2020-FONDECYT 3 5 7 9 1 10 2022 SNP en prolificidad 2 4 6 8 Caprinos 2009-2010 2011 2016-2018 2019 Camélidos Estandarización Colaboradores en proyectos: Alpacas- Genoma de Cuy de SSR Cuy, UNALM Museo de Historia Natural de cerdo UNMSM MARCADORES NUCLEARES-MITOCONDRIAL MARCADORES SNPs-GENOMAS Proyectos de Investigación Básica 2020-01 Modalidad : Básica Semilla Monto total del Proyecto : S/ 100,000 (Cien mil 00/100 soles) Periodo de Ejecución 18 meses 2020-2022 1 Introducción 12 Importancia de los cuyes SOCIAL SEGURIDAD ALIMENTARIA Construcción de nuestra identidad Fuente ideal de proteína (1) (2) Domesticación 5 000 A.C Usos en rituales y ceremonias (3) Animal de compañía MODELO ANIMAL EXPERIMENTAL Campo de estudio Tipos de estudios Inmunología Alergia, Inflamación, Cáncer Metabolismo lipídico, ateroesclerosis, desarrollo Cardiología cardiovascular Modulación de la composición grasa corporal, Metabolismo metabolismo lipídico, Diabetes Infectología Infecciones gástricas, urinarias y dérmicas Neurobiología Autismo, desarrollo neuronal Oftalmología Miopía, regulación de la curvatura corneal y glaucoma (4) (3) Toxicología Estudio de efectos tóxicos de pesticidas y fármacos 13 Conservación, seguridad alimentaria y cambio climático • Metas Aichi • Iniciativa One Health • El Plan de acción mundial para los recursos zoogenéticos. • ODS 2.5.1b y ODS 2.5.2 El estudio de la diversidad de los cuyes nativos se estudia dentro del contexto de la conservación para asegurar la seguridad alimentaria futura y en la toma de decisiones frente a los retos del cambio climático y la falta de recursos futuros. 14 2 Objetivos 15 Objetivo general Determinación de la diversidad y estructura genética mediante el estudio de Polimorfismos de Nucléotido Simple (SNPs, del inglés Single Objetivos específicos nucleotide polymorphisms) e identificación de variantes genéticas relacionadas con la adaptación • Seleccionar muestras y extraer de ADN genómico de a diferentes pisos altitudinales utilizando cuyes nativos. tecnologías de secuenciamiento de nueva • Genotipar por secuenciamiento de nueva generación (GBS) generación (NGS). • Analizar la dinámica poblacional a partir de los datos de genotipado. • Identificar SNPs en relación al piso altitudinal y el hábitat al que pertenecen. 16 3 Metodología 20 SELECCIÓN DE MUESTRAS BIOLÓGICAS ● Las muestras de pelo de cuyes fueron colectadas durante los años 2016- 2018 en 6 departamentos del Perú (Cajamarca, Puno, Junín, Huancavelica, Cusco y Apurímac) ● Colección de ADN de Animales de Granja del Laboratorio de Biología Molecular y Genómica de la Dirección de Recursos Genéticos y Biotecnología ● Base de datos SIMAGRA (Sistema Molecular de Animales de Granja) Ubicación de muestreo de cuyes no mejorados 19 Genotipado por secuenciación (GBS, Genotyping by Sequencing ) Esta técnica permite determinar NlaIII las diferencias en la composición genética de los individuos combinando el genotipado y el NGS. Aplicaciones •Descubrimiento de marcadores genéticos •Identificación de haplotipos •Caracterización de QTLs •Estudios de asociación GWAS •Estudios de selección genética Equipos para el procesamiento de datos Servidor BioAnimal Marca: HPE Modelo: ProLiant ML350 Gen10 CPU: 2 procesadores Intel Xeon Gold 5118 (12 Core) 2.30 GHz Memoria RAM: 160GB Almacenamiento: 2 x 2.4TB SAS 1 x 240GB SATA SSD Aymuray Cluster de alto Rendimiento ANÁLISIS BIOINFORMÁTICO (I) ANÁLISIS BIOINFORMÁTICO (II) Análisis de Datos dinámica Geográficos poblacional Preparación Corroboración Análisis de diversidad de Mapas Variables climáticas de análisis raster adegenet hierfstat snpReady QGis Samβada BAYESCENV 4 Resultados preliminares Resultados preliminares La calidad de ADN a partir de pelo fueron óptimas para el GBS. Cantidad de lecturas por individuo. Call rate por individuos. En 40 muestras con una tasa de mapeo de 88.53% y una tasa de error de 0.032% Resultados preliminares • Se identificaron 39,232 SNPs válidos para el análisis de Promedio Mínimo Máximo diversidad genética (n=40) GD 0.39 0.02 0.50 • Se determinó la heterocigosidad; siendo Ho=0.1216 y PIC 0.31 0.02 0.38 He=0.3918 , indicando un déficit de heterocigotos. MAF 0.31 0.01 0.50 • El promedio de diversidad genética total (Ht) fue 0.3957, Ho 0.12 0.12 0.13 siendo esta cantidad mayor a la reportada en ganado vacuno, ovino y equino (Gurgul 2019). F 0.69 0.67 0.69 • Los índices de diversidad genética interpoblacional indicaron endogamia y Fis=0.6896. Ho Hs Ht Fis 0.1216 0.3957 0.3957 0.6869 1763 1763 1865 1992 Análisis DAPC por grupo poblacional 2054231424822501 2501 2501 2659 2736 2736 2736 2736 2736 2736 2887 2894 2900 2926 2929 2997 2997 3110 3190 3229 3229 3285 3293 3293 3293 3293 3293 3335 3399 3407 3418 3419 3419 3419 3427 3433 3433 3502 3531 3655 3655 3655 3655 3655 3687 3727 3735 3776 3779 3800 3800 3800 3800 3800 3800 3802 3805 3883 3892 3892 3892 3892 3892 3892 4122 4188 4188 4330 4330 En proceso • Secuenciamiento de 55 muestras adicionales. • Análisis con relación a variables geográficas y climáticas . • Comparación con el genoma de cuy Perú. Indicadores del proyecto Indicador Producto Número de artículos presentados en revistas Se ha presentado 01 artículo (Short comunication) en la revista indizadas Indizada Animal Genetics Tesis para optar el título profesional Presentación de la tesis de pre grado. “Análisis de la diversidad presentada para la sustentación genómica y estructura poblacional de cuyes no mejorados (Cavia porcellus) en la sierra del Perú” UNALM . Bach. Maria Victoria Borja Lozano. Ponencia de resultados en evento nacional Avances preliminares fueron presentados en el primer Simposio de y/o Internacional Estudiantes Hispanohablantes de Bioinformática y Biología Computacional (SEH2Bioinfo 2022) Fortalecimiento de Capacidades en •Formación académica de Jóvenes en Bioinformática. Bioinformática •Fortalecimiento de las líneas de investigación de la DRGB y de las Universidades Colaboradoras. 18 Presentación para sustentación de Presentación para Publicación revista indizada Participación en eventos Tesis de licenciatura Primer Simposio de Estudiantes Hispanohablantes de Bioinformática y Biología Computacional (SEH2Bioinfo 2022) 5 Conclusiones Comentarios finales • Para el almacenamiento de ADN a -80°C y para estudios de GBS, es necesario, que estén libres de contaminantes y RNAsa. • Se identificaron 39,232 SNPs válidos para el análisis de diversidad genética. • El resultado de Heterocigosidad bajo podría atribuirse a la endogamia. • Este es el primer reporte de análisis de SNPs a mediante el método de GBS en cuyes. • El presente proyecto ha permitido la formación y fortalecimiento de jóvenes mujeres en bioinformática. Equipo técnico-Administrativo del Proyecto Maria Victoria Borja Lozano Claudia E. Yalta -Macedo Tesista de Pregrado Blga. Genetista y Biotecnóloga Universidad Nacional Agraria La Molina Instituto Nacional de Innovación Agraria Aura Liz Garcia Serquén Yris Tenazoa Armas Especialista de Recursos Genéticos Apoyo Técnico Instituto Nacional de Innovación Agraria Subdirección de Biotecnología Instituto Nacional de Innovación Agraria Juan Arango Manuel Jose More Montoya Apoyo Técnico PhD en Ciencia Animal Subdirección de Biotecnología Universidad Nacional San Antonio Abad de Cusco UNSAAC Instituto Nacional de Innovación Agraria Adolfo Alvárez Apoyo Administrativo Jonathan Alejandro Morón Barraza Subdirección de Biotecnología Magister Scientiae en Producción Animal Instituto Nacional de Innovación Agraria Universidad Nacional Agraria La Molina Gustavo Gutierrez Reynoso Dina Lida Gutierrez Reynoso, PhD PhD Mejoramiento y Genética Animal Directora de la Subdirección de Biotecnología Universidad Nacional Agraria La Molina Instituto Nacional de Innovación Agraria Agradecimientos A los investigadores que fueron parte del equipo Biotecnología Animal. Al equipo de investigación del Laboratorio de Biología Molecular y Genómica del INIA A los criadores que conservar los cuyes y el mantenimiento de la tradición cultural. GRACIAS Contacto: cyalta@inia.gob.pe Antecedentes del grupo 1 de investigación 2 Conservación del Bovino Criollo Estudios de diversidad y Caracterización genética filogenia de proteínas lácteas 232_PI "IDENTIFICACIÓN DE PROTEÍNAS LÁCTEAS ASOCIADAS A CARACTERÍSTICAS DE IMPORTANCIA EN LA INDUSTRIA LECHERA" Tesis de licenciatura en desarrollo Caracterización genética de la proteína beta- caseína en bovinos criollos Caracterización genética de las proteínas αS1- caseína y αS2-caseína en bovinos criollos y de raza 7 Camélidos Estructuración poblacional y proporción de ancestría mediante el análisis factorial de correspondencia y análisis Bayesiano Gabriela F. Paredes 1,*,†,Claudia E. Yalta- Macedo ,Gustavo A. Gutierrez and Eudosio A. Veli-Rivera 1,* 5 Caracterización de los recursos zoogenéticos nativos y naturalizados de importancias para la seguridad alimentaria del Perú. • Este estudio analiza la diversidad y estructura de un recurso zoogenético nativo (pato criollo) y tres recursos zoogenéticos naturalizados: (ovino, caprino y porcino), utilizando marcadores microsatelites y mitocondriales (citocromo b y región control). • Los resultados permitieron el desarrollo un Plan de Conservación y Gestión Sostenible de los Recursos Zoogenéticos estudiados. Estructuración poblacional y proporción de ancestría mediante PCA en poblaciones de patos nativos utilizando 25 marcadores microsatélites. Distribución de las frecuencias de haplotipos con marcador del gen mitocondrial citocromo b de patos. 6 Cuyes Red de haplotipos de cuyes mejorados y nativos Dendograma de genomas mitocondriales. Se observa que la Raza Estructura poblacional mediante un análisis discriminante de determinados al analizar el gen Citocromo b mitocondrial. Perú (INIA) presenta una distancia filogenética marcada con los componentes principales en poblaciones de cuyes mejorados y Se determinaron 3 haplogrupos importantes. cuyes nativos de Apurímac y agrupa con secuencias de Cavia nativos (Apurímac, Cusco , Puno Cajamarca ,Junín y porcellus de referencia. Huancavelica) utilizando 28 marcadores microsatélites Genoma Mitocondrial Cuy Comparación a nivel de mitogenomas de C. porcellus (mejorado Raza Peru, nativo Andahuaylas ) C. tschudii ( Pantanos de villa ) y Cavia. Sp (Andahuaylas). 8 Banco de ADN de cuyes mejorados y no mejorados Almacenamiento de -Análisis de cantidad y Extracción de ADN mediante muestras de folículos calidad del ADN Almacenamiento de ADN protocolos estandarizados en el pilosos - Preparación de diluciones a -80°Claboratorio (30 ng/ul) ADN de 964 muestras de cuyes de razas y nativos.