Genetic diversity of Calpain 1 gene in Creole, Nellore and Brahman bovine breeds in Bolivia

Abstract

In Bolivia, beef production is mainly based on two genotypes,Bos taurus (Creole cattle) and B. indicus (zebu), being weight gain the main selection criteria used by farmers. However, meat quality and especially tenderness must be incorporated in the selection process. Meat tenderness is partly determined by the calpain(CAPN1)/calpastatin(CAST) protein system. Thus, the objective of the present work was to determine and compare the genetic variability of the CAPN1 gene in Creole (CreBo), Brahman (BraBo) and Nellore (NelBo) breeds in Bolivia. DNA was extracted from blood samples from 147 CreBo, 59BraBo and 93 NelBo, and three polymorphisms were genotyped using ARMS­PCR (CAPN1­316 and CAPN1­4751) and PCR­RFLP (CAPN1­530). Furthermore, CAPN1­316 and CAPN1­4751 SNPs were analyzed with Axiom™Bos 1 Genotyping Array r3 and the Axiom™ ArBos 1 Genotyping Array. Allele frequencies associated with higher tenderness in CreBo, BraBo and NelBo were 0.22, 0 and 0.09 (CAPN1­316 C; P < 0.001), 0.76, 0.16 and 0.08 (CAPN1­4751 C; P < 0.001), and 0.77, 0.92and 0.94 (CAPN1­530 G; P < 0.001). Linkage disequilibrium (LD) analysis revealed the presence of two LD blocks.Our results evidence that CreBo has a higher frequency of alleles associated with higher meat tenderness than the cebuine breeds. These markers could be used in breeding programs to improve Bolivian cattle herd meat quality either by selection within Creole breeds or crosses with cebuine cattle.

En Bolivia, la producción de carne se basa principalmente en la cría de dos genotipos, Bos taurus (ganado Criollo) y B. indicus (cebú), siendo la ganancia de peso el principal criterio de selección utilizado por los criadores. Sin embargo, la calidad y especialmente la terneza de la carne deben ser incorporadas al proceso de selección. La terneza en parte está determinada por el sistema proteico calpaína (CAPN 1) / calpastatina (CAST). Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue determinar y comparar la variabilidad genética del gen CAPN1 en las razas Criolla (CreBo), Brahman (BraBo) y Nelore (Ne1Bo) de Bolivia. El AON se extrajo de muestras de sangre de 147 CreBo, 59 BraBo y 93 Ne1Bo, y tres polimorfismos se genotipificaron por ARMS-PCR (CAPN1-316 y CAPN1-4751) y PCR­RFLP (CAPN1-530). Adicionalmente, los SNPs CAPN1-316 y CAPN1-4751 fueron analizados con los microarrays Axiom? Sos 1 Genotyping Array r3 y the Axiom? ArBos 1 Genotyping Array. Las frecuencias de los alelos asociados con una mayor terneza en CreBo, BraBo y Ne1Bo fueron 0.22, O y 0.09 (CAPN1-316 C; P < 0.001), 0.76, 0.16 y 0.08 (CAPN1-4751 C; P < 0.001), y 0.77, 0.92 y 0.94 (CAPN1-530 G; P < 0.001). El análisis del desequilibrio de ligamiento reveló la presencia de dos bloques. Estos resultados muestran que CreBo presenta una mayor frecuencia de alelos asociados a mayor terneza en la carne que las razas cebuinas analizadas. Estos marcadores podrían ser utilizados en los programas de cría para mejorar la calidad de la carne del ganado boliviano, tanto por selección dentro del ganado Criollo como por cruzamiento con ganado cebú.