Genetic characterization of the Mexican Bovine Lidia Breed

Abstract

El de la raza de Lidia ha sido seleccionado durante siglos por caracteres relacionados al comportamiento, una peculiaridad que la distingue del resto de las razas vacunas, principalmente seleccionadas por características de interés productivo, como carne y leche. En España, la población de Lidia originaria ha sido estudiada por medio de información genómica, permitiendo conocer que la riqueza genética de ésta raza se debe al aporte proporcionado por cada uno de los múltiples encastes o linajes en los que se subdivide. En México la raza de Lidia representa un legado histórico y cultural importante y actualmente, su población no ha sido caracterizada genéticamente. En esta tesis analizamos la diversidad y estructura genética de la población Mexicana y la comparamos con información proveniente de la población originaria Española utilizando información genómica mediante diferentes tipos de marcadores moleculares. Primero analizamos los parámetros de diversidad genética en ambas poblaciones con marcadores autosómicos de tipo Microsatélite y Polimorfismos de nucleótido único, encontrando valores similares de heterocigosis esperada con ambos tipos de marcadores moleculares. Encontramos también valores elevados en términos de FIS en ambas poblaciones. Tanto los valores elevados de FIS en los encastes así como el comportamiento que presentan las Carreras de Homocigosis son consecuencia del bajo censo de los encastes, contribuyendo por ende a incrementar la tasa de endogamia. También encontramos una alta diferenciación genética entre poblaciones con ambos tipos marcadores moleculares; microsatélites y SNPs. La partición de la variabilidad genética total analizada con SNPs mostró que el 19% de la variación se explica por las diferencias genéticas entre linajes. Curiosamente, la estructura genética de la población mexicana reveló que comparte escasos orígenes genéticos en común con la población originaria española, ubicando a ambas poblaciones en grupos diferentes. El análisis de cromosoma Y mostró que la Casta Navarra ha dejado huella paterna en la población mexicana mediante una frecuencia elevada en el haplotipo H6, exclusivo de ésta casta así como del encaste de Miura. Los análisis de ADN mitocondrial, por otro lado, revelaron patrones de haplotipos similares en ambas poblaciones. Por último, considerando la peculiaridad en la selección de esta raza, realizamos un análisis para detectar huellas de selección que pudieran afectar caracteres asociados a comportamiento de tipo agonista, utilizando dos razas mansas españolas como referencia. Utilizando dos métodos que se basan en inferencias bayesianas, identificamos en común dos regiones genómicas seleccionadas. A demás, la dirección e intensidad en la frecuencia del alelo seleccionado en la raza de Lidia es opuesto a los de las razas mansas. En éstas regiones detectamos genes asociados a rutas metabólicas como las de la serotonina y la dopamina, así como genes expresados en corteza cerebral, los cuáles han sido relacionados con patrones de comportamiento agresivo en humanos y animales de laboratorio.

The cattle of the Lidia breed have been selected during centuries for behavioral related traits, a peculiarity that distinguishes it from the rest of the bovine breeds, selected mostly for characteristics of productive interest, such as meat and milk. In Spain, the original Lidia population has been studied through genomic data, allowing to know that the genetic richness of the breed is owed to the contribution of each of the multiple lineages or encastes in which it is subdivided. In Mexico, the Lidia breed represents an important historical and cultural legacy and currently, its population has not been genetically characterized. In this thesis we analyze the genetic diversity and structure of the Mexican population and compared it with data from the original Spanish population by using genomic information derived from different types of molecular markers. First, we analyzed parameters of genetic diversity in both populations using Microsatellite and Single Nucleotide Polymorphisms autosomal markers, finding similar values of expected heterozygosities with both types of molecular markers. We found also high values in terms of FIS in both populations. Both, the high values of FIS in the lineages and the behavior of the Runs of Homocigosity are a consequence of the lineages´ low census, contributing hence to increase the inbreeding rate. Furthermore, we detected high genetic differentiation between populations with both types of molecular markers: microsatellite and SNP, and the partition of the total genetic variability analyzed with SNPs showed that 19% of the variation is explained by the genetic differences among lineages within populations. Curiously, the genetic structure of the Mexican population revealed that it shares few common genetic origins with the original Spanish population, placing both populations in different groups. The Y chromosome analysis evidenced the paternal footprint that Casta Navarra has left in the Mexican population through a high frequency of the H6 Haplotype, exclusive of this lineage. Mitochondrial DNA analyzes, on the other hand, revealed similar haplotype patterns in both populations. Finally, considering the peculiarity of the selection performed in this breed, we carried out an analysis to detect signatures of selection that could affect agonistic behavioral related traits, using as a reference two tamed Spanish breeds. Using two methods based on Bayesian inferences, we jointly identified two selected genomic regions. Also, the direction and intensity in the frequency of the allele selected of the Lidia breed is opposite to that of the tame breeds. In these regions were detected genes associated to metabolic pathways such as serotonin and dopamine, as well as genes expressed in the brain cortex, which have been related to patterns of aggressive behavior in humans and laboratory animals.