Comparison of Breeding Strategies for Purging Inbreeding Depression via Simulation
Authors: Fu Yong‐Bi , Namkoong Gene , Carlson John E. 
Published: August 2010

Purging deleterious genes in breeding programs, particularly with endangered species, has become of increased interest in recent years, but less attention has been paid to the effectiveness of alternative breeding schemes in these purging programs. We conducted a computer simulation to examine the relative effectiveness of purging deleterious genes in five breeding schemes: continuous selfing, half‐sib mating, and three mixtures of selfing or half‐sib mating alternating over generations. We considered a multiplicative fitness model of lethal, highly detrimental, and detrimental genes affecting viability. We simulated a diploid breeding population of progeny sizes (10, 50, 200) with initial lethal equivalents of 2, 4, 6, 8, and 10 in which each of the five breeding schemes was applied over 10 generations. The patterns of purging, progeny survival, and probability of population extinction were compared among the breeding schemes. Continuous selfing could quickly purge deleterious genes of large effect, especially for increasing progeny fitness, but not necessarily with a low probability of extinction. Continuous half‐sib mating could be as effective in purging as continuous selfing, especially after several generations, but generally with low risk of extinction. The breeding schemes of mixed selfing and half‐sib mating fall mostly between continuous selfing and half‐sib mating schemes in the effectiveness of purging deleterious genes as well as progeny survival and probability of extinction. These results suggest that a mild inbreeding system such as half‐sib mating might be the breeding scheme of choice in breeding programs of endangered species, especially for avoiding increases in extinction probability.

 Comparación de Estrategias de Reproducción para Eliminar Depresión por Intracruza via Simulación 

La eliminación de genes dañinos en programas de reproducción, particularmente en especies en peligro de extinción, ha tomado un creciente interés en los últimos años. Sin embargo, poca atención se ha prestado a las investigaciones sobre la efectividad de esquemas alternativos de reproducción en estos programas de purga. Conducimos una simulación por computadora para examinar la efectividad relativa de la purga de genes dañinos en cinco esquemas de cruza (i.e. cruza continua con‐el‐mismo y cruzas de medios‐hermanos, asi como tres mezclas de cruza con‐el‐mismo o cruzas de medios‐hermanos alternando por varias generaciones). Consideramos un modelo de capacidad multiplicativa de genes letales, altamente perjudiciales y perjudiciales afectando la viabilidad. Simulamos la cruza de una población diploide de tamaños de progenie (10, 50, 200) con equivalentes letales de 2, 4, 6, 8 y 10 a los cuales cada uno de los cinco programas de cruza fueron aplicados por mas de 10 generaciones. Los patrones de purga, supervivencia de la progenie y probabilidad de extinción poblacional fueron comparados entre los esquemas reproductivos. Cruza continua con‐el‐mismo podría eliminar rápidamente genes dañinos de largo efecto, especialmente al incrementar la condición de la progenie, pero no necesariamente con una población con baja probabilidad de extinción. Cruza continua de medios‐hermanos podría ser tan efectiva como la anterior en la purga de genes, especialmente despues de varias generaciones, pero generalmente con bajo riesgo de extinción. Los esquemas de cruza mezclados mayormente caen entre uno y otro esquema en cuanto a la efectividad de la purga de genes dañinos, asi como para la supervivencia de la progenie y la probabilidad de extinción. Estos resultados sugieren que un sistema ligero de intracruza como es la cruza de medios‐hermanos podría ser el esquema reproductivo a elegir en programas de cruza de especies en peligro, especialmente para evitar incrementos en la probabilidad de extinción.