Genetic diversity in oocyte donors used in in vitro bovine embryo production programs in Brazil
Authors: Ortiz Vega Wilder Hernando , Quirino Celia Raquel , Bartholazzi Junior Aylton , Slade Oliveira Clara , Varella Serapião Raquel , Gomes David Caroline Marçal , Silva Rua Miguel Alejandro , Barros de Freitas Ana Carolina 
Published: May 2019

Background: Current reproductive management of bovine elite populations involves the use of assisted reproductive technologies (ARTs), aiming to obtain the greatest genetic gain. However, inadequate use of ARTs may lead to loss of genetic diversity in the offspring. Objective: To assess the genetic diversity in elite female cattle populations used in commercial in vitro embryo production. Methods: Using genetic and ecological approaches for the study of populations based on microsatellite markers, we assessed the genetic diversity between and within populations of cows used in commercial in vitro embryo production programs in Brazil. Results: Endogamy within populations varied from zero to 9.1%, while heterozygosity between populations (FST) was <0.05 in the different population interactions. AMOVA showed 1% variation between populations, 8% between individuals and 91% within individuals. The dimensionality reduction method utilized indicated a lack of structure in the populations analyzed, identifying two main clusters in the three populations. Conclusions: Low genetic diversity between cow populations associated with commercial programs of in vitro embryo production in Brazil was evidenced. Variable levels of endogamy within the populations were observed. Approaches of population genetics as well as ecological diversity can be implemented to more thoroughly estimate genetic diversity in livestock populations.Keywords: allele frequencies, heterozygosity, inbreeding, microsatellite markers, oocyte. ResumenAntecedentes: El actual manejo reproductivo en poblaciones de bovinos de élite incluye la utilización de tecnologías de reproducción asistida (ARTs) con el fin de obtener mayor ganancia genética. Sin embargo, el uso inadecuado de las ART puede llevar a la pérdida de diversidad genética en los descendientes. Objetivo: Evaluar la diversidad genética en poblaciones de vacas de élite utilizadas en la producción comercial de embriones bovinos in vitro. Métodos: Utilizando abordajes de la genética y ecología de poblaciones basados en marcadores microsatélites, evaluamos la diversidad genética entre y dentro de poblaciones de vacas participantes de programas comerciales de producción de embriones in vitro en Brasil. Resultados: La endogamia dentro de las poblaciones varió de cero a 9.1%, mientras que la heterocigosidad entre poblaciones (FST) fue <0.05 en las diferentes interacciones de la población. El AMOVA mostró variación del 1% entre poblaciones, 8% entre individuos y 91% dentro de individuos. El método de reducción de dimensionalidad utilizado indicó una falta de estructura en las poblaciones analizadas, identificando dos grupos principales en las tres poblaciones. Conclusiones: Se evidenció una baja diversidad genética entre las poblaciones de vacas asociadas a programas comerciales de producción de embriones in vitro en Brasil. Se evidenciaron niveles variables de endogamia entre las poblaciones. Abordajes de la genética poblacional, así como de diversidad ecológica pueden ser implementados para estimar de manera más amplia la diversidad genética en poblaciones animales de interés pecuario.Palabras clave: endogamia, frecuencia alélica, heterozigosidad, marcadores microsatélites, ovocito. ResumoAntecedentes: O atual manejo reprodutivo das populações de elite em bovinos envolve o uso de tecnologias de reprodução assistida (ARTs), visando obter o maior ganho genético. No entanto, o uso inadequado de ARTs pode levar à perda de diversidade genética na prole. Objetivo: Avaliar a diversidade genética em populações de vacas de elite utilizadas na produção comercial de embriões bovinos in vitro. Métodos: Utilizando abordagens da genética e ecologia de populações baseadas em marcadores microssatélites, foi avaliada a diversidade genética entre e dentro das populações de vacas participantes de programas comercias de produção in vitro de embriões. Resultados: A endogamia dentro das populações variou de zero a 9,1%, enquanto a heterozigosidade entre populações (FST) foi <0,05 nas diferentes interações populacionais. AMOVA mostrou variação de 1% entre populações, 8% entre indivíduos e 91% dentro de indivíduos. O método de redução de dimensionalidade utilizado indicou uma falta de estrutura nas populações analisadas, identificando dois clusters principais nas três populações. Conclusões: Baixa diversidade genética entre populações de vacas associadas a programas de produção in vitro de embriões foi evidenciada. Níveis de endogamia variáveis dentro das populações foram observados. Abordagens da genética populacional assim como de diversidade ecológica podem ser implementadas na tentativa de estimar de maneira mais abrangente a diversidade genética em populações animais de interesse pecuário.Palavras–chave: endogamia, frequência alélica, heterozigosidade, marcadores microssatélite, oócito.