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Academic Year/course: 2021/22

451 - Degree in Veterinary Science

28418 - Quantitative and molecular genetics in animal breeding


Syllabus Information

Academic Year:
2021/22
Subject:
28418 - Quantitative and molecular genetics in animal breeding
Faculty / School:
105 - Facultad de Veterinaria
Degree:
451 - Degree in Veterinary Science
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
Second semester
Subject Type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

1.1. Aims of the course

The aims of this course are to:

  • Know the scientific bases of the disciplines that integrate animal genetic improvement.
  • Know how to apply the methods and techniques of evaluation of reproducers in theoretical contexts.
  • Know the formulation of improvement strategies in species of zootechnical interest.
  • Integrate into programmes for animal genetic improvement, molecular genetics and conservation of genetic resources, being able to provide alternatives that improve the effectiveness of these programmes.
  • Give genetic advice in pathologies of hereditary origin.
  • Know the possibilities of application of transgenesis and gene therapy in veterinary medicine.

1.2. Context and importance of this course in the degree

Animal breeding is one of the fundamental pillars of animal production. It configures the genetic structure of livestock populations to achieve production objectives. In this context, animal breeding is the basis for the cost-effectiveness and sustainability of the production of food of animal origin.

This course aims to provide training in the disciplines on which animal breeding is based. The general objective is to train professionals who have the operational capacity to establish and evaluate animal breeding programmes.

From the methodological point of view, animal breeding is a broad and complex discipline in which several subjects come together. Its foundation lies in population and quantitative genetics, based on applied statistical techniques.

Until now, this information was constituted by the phenotypic manifestation of the genes involved and by the genealogical relationships between the animals in the population. This approach forms the basis of the current animal breeding programmes of companies and breeders' associations. On the other hand, molecular genetics, based on molecular biology techniques, are increasingly involved in animal breeding programmes both from the point of view of genome observation and modification.

1.3. Recommendations to take this course

It is desirable that the student has acquired the skills relating to the basic training subjects of the first year and first four months of the second year. Those corresponding to Genetics and Statistics are considered very relevant.

2. Learning goals

2.1. Competences

Student´s competencies after completing the course:

Generic transversal competences: 

  1. Ability to analyze and synthesize
  2. Robustness in the basic knowledge of the profession
  3. Oral and written communication.
  4. Skills to retrieve and analyze information from different sources
  5. Ability to pose and solve problems
  6. Critical capacity and generation of new ideas
  7. Propose and evaluate hypotheses
  8. Relate and integrate concepts and ideas
  9. Development of the sense of logic.
  10. Ability to reason and interpret facts and concepts.

Specific competences:

  1. Analyze traits that take part in an objective or selection criteria, with their factors, properties and limitations.
  2. Make initial proposals for genetic improvement plans that are consistent with the proposed formulations.
  3. Develop the genetic analysis of a character.
  4. Understand, justify and propose new guidelines for genetic improvement and conservation.
  5. Give genetic counseling.
  6. To make proposals for the use of gene transfer in the veterinary profession.
  7. Know the appropriate measures to estimate and control inbreeding levels for conservation purposes.

 

 

2.2. Learning goals

If students complete the course successfully, they should be able to

1. Include the fundamentals of animal genetic improvement developed from productive, genealogical and molecular information.

2. Know the genetic analysis of the characters involved in the objectives and selection criteria.

3. Develop and interpretate results of genetic evaluation models of selection candidates using genealogical, phenotypic and molecular information.

4. Discern between basic alternatives oriented to the design of improvement plans in livestock breeds and selection schemes for specialized genetic lines.

5. Know the appropriate measures to estimate and control inbreeding levels.

6. Give genetic advice in pathologies of hereditary origin.

7. Learn the methodological bases and applications of gene transfer in Veterinary Medicine.

2.3. Importance of learning goals

It allows to know the principles of the genetic improvement, as an element of the veterinary profession. In addition, it must provide skills for the approach of genetic evaluation models and information organization/treatment, promoting attitudes favorable to livestock associationism, performance control and technical innovation.

3. Assessment (1st and 2nd call)

3.1. Assessment tasks (description of tasks, marking system and assessment criteria)

Evaluation activities

The student must demonstrate that has achieved the intended learning outcomes through the following assessment activities...

  1. Theory exam: Development of multiple choice, short and essay-type questions during 1.5 hours (40 % of the grade) on the dates scheduled by the center at the end of the semester. Weights of every question in the global mark will be indicated. Wrong answers in the multiple-choice test will be penalized with 1 divided the number of wrong options times the weight of the question in the global mark.
  2. Problems: Development of multiple-choice test and resolution of problems, posed in theoretical scenarios (30% of the grade) on the same date as the theory test. Weights of every question in the global mark will be indicated. Wrong answers in the multiple-choice test will be penalized with 1 divided the number of wrong options times the weight of the question in the global mark.
  3. Practices: We will deal with approaches that the students will have to solve individually (20% of the grade). The assessment will be carried out throughout the semester, once the corresponding practical sessions have been completed.
  4. Seminars: To be held in groups, publicly presenting the specific results proposed to each (10% of the rating). The assessment will be carried out throughout the semester, once the corresponding seminars have been held.

Sections 1 and 2 must be passed separately with at least a rating of 4 of 10.

Marking system:

According to the national regulation Law 1025/2003, 5th of September which lays down the European system of credits andmarking system for the university degree.

0-4,9: FAIL.

5,0-6,9: PASS

7,0-8,9: GOOD (NT).

9,0-10: EXCELLENT (SB).

As the article 158 of the Statutes of the University of Zaragoza lays down, provisional grades will be displayed at least for 7 days and students will be able to review them on the date, time and place provided for that purpose.

4. Methodology, learning tasks, syllabus and resources

4.1. Methodological overview

The program includes the following activities (each unit involves two theoretical teaching sessions)

  1. Theoretical lectures. In 30 sessions of 1 hour, to develop key concepts.
  2. Problems. In 12 sessions of 1 hour, raised to solve theoretical situations.
  3. Practices. 8 on line sessions of two hours supported with simulation programs freely available.
  4. Seminars. In 2-hour on line sessions to analyze and discuss with professor different proposed situations.
In 8 sessions of 2 hours supported by freely available simulation programs (https://sites.google.com/a/unizar.es/pqgen/), 
with free statistical analysis software (www.r-project.org) and through access to online databases.

The resolution of proposed cases is a non-presential activity for the student.

4.2. Learning tasks 

The learning activities will consist of attending theoretical, practical and problem lectures and 
to delvelop and present two seminars on topics proposed by the teaching staff. In addition,
the student will attend the presentations of their classmates and must carry out individual study.

4.3. Syllabus

Theoretical lectures and problems:

BLOCK 1. INTRODUCTION

Unit 1. An approach to animal breeding. Objectives and selection criteria.

BLOCK 2. GENETIC STRUCTURE OF A QUANTITATIVE TRAIT

Unit 2. Values, means and variances.

Unit 3. Genetic relationship and inbreeding.

Unit 4. Resemblance between relatives, heritability and repeatability.

BLOCK 3. SELECTION

Unit 5. Response to selection and correlated response.

Unit 6. Selection indexes.

Unit 7. Best Linear Unbiased Predictor (BLUP)

BLOCK 4. MOLECULAR GENETICS AND SELECTION.

Unit 8. Linkage disequilibrium and detection of Quantitative Trait Loci (QTL)

Unit 9. Gene and marker assisted selection.

Unit 10. Genomic selection.

BLOCK 5. CROSSBREEDING

Unir 11. Heterosis and complementarity.

Unit 12. Crossbreeding designs.

BLOCK 6. CONSERVATION

Unit 13. Inbreeding depression and effective population size.

Unit 14. Conservation genetics.

BLOCK 7, BREEDING PROGRAMS

Unit 15. Introduction to breeding programs in non-prolific species: ruminant and horses.

Unit 16. Introduction to breeding programs in prolific species: pigs, poultry, rabbits and fish.

BLOCK 8. INHERITANCE OF DISEASES IN DOMESTIC ANIMALS

Unit 17. Hereditary diseases associated with single copy genes and a multigenic inheritance.

Unit 18. Control and eradication of hereditary diseases.

BLOCK 9. GENOME MODIFICATION IN ANIMAL BREEDING

Unit 19. Transgenesis as a tool in Veterinary sciences.

Unit 20. Therapies based on the genetic modification and its applications in animal breeding.

Practical Lectures:

1. Effect of selection of the genetic structure of the populations.

2. Genetic relatedness and inbreeding.

3. Resemblance between relatives.

4. Heritability.

5. Selection indexes.

6. Best Linear Unbiased Prediction (BLUP)

7. Marker assisted selection and genomic selection.

8. Genetic basis of hereditary diseases.

4.4. Course planning and calendar

The dates and key milestones of the subject are described in detail, along with those of other subjects of the degree of Veterinary, on the website of the Faculty of Veterinary (link http://veterinaria.unizar.es/gradoveterinaria/). This link will be updated at the beginning of each academic year.

4.5. Bibliography and recommended resources

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=28418


Curso Académico: 2021/22

451 - Graduado en Veterinaria

28418 - Genética cuantitativa, genética molecular y mejora


Información del Plan Docente

Año académico:
2021/22
Asignatura:
28418 - Genética cuantitativa, genética molecular y mejora
Centro académico:
105 - Facultad de Veterinaria
Titulación:
451 - Graduado en Veterinaria
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Segundo semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información Básica

1.1. Objetivos de la asignatura

 

La asignatura y sus resultados previstos responden a los siguientes planteamientos y objetivos:

Objetivos específicos:

  • Conocer las bases científicas de las disciplinas que integran la mejora genética animal.
  • Saber aplicar los métodos y técnicas de evaluación de reproductores en contextos teóricos.
  • Conocer la formulación de estrategias de mejora en especies de interés zootécnico.
  • Ser capaces de integrarse en programas de mejora genética animal, genética molecular y conservación de recursos genéticos, pudiendo aportar alternativas que mejoren la eficacia de dichos programas.
  • Ser capaces de dar consejo genético en las patologías de origen hereditario.
  • Conocer las posibilidades de aplicación en veterinaria de la transgénesis y la terapia génica.

1.2. Contexto y sentido de la asignatura en la titulación

La mejora genética animal es uno de los pilares fundamentales de la producción animal, al permitir configurar la estructura genética de las poblaciones de ganado para alcanzar unos objetivos de producción. En este contexto, la mejora genética animal constituye el fundamento de la rentabilidad y sostenibilidad de la producción de alimentos de origen animal.

Esta asignatura pretende aportar una formación en las disciplinas en las que se fundamenta la mejora genética animal. El objetivo general es formar profesionales que tengan capacidad operativa para establecer y evaluar programas de mejora genética animal.

Desde el punto de vista metodológico, la mejora genética animal es una disciplina amplia y compleja, en la que concurren materias dispares. Su fundamento reside en la genética de poblaciones y cuantitativa, basada en técnicas de estadística aplicada.

Hasta la actualidad, esta información estaba constituida por la propia manifestación fenotípica de los genes implicados y por las relaciones genealógicas entre los animales de la población. Este planteamiento constituye la base de los programas actuales de mejora genética animal de las empresas y asociaciones de criadores. Por otra parte, la genética molecular, basada en técnicas de biología molecular, está interviniendo de forma creciente en los programas de mejora genética animal tanto desde un punto de vista de observación del genoma como de su modificación.

 

1.3. Recomendaciones para cursar la asignatura

Es conveniente que el alumno haya adquirido las competencias relativas a las materias de formación básica de primer curso y primer cuatrimestre del segundo. Se consideran especialmente necesarias para su correcto seguimiento, las correspondientes a Genética y Estadística.

Para la realización de las actividades prácticas hay que seguir unas recomendaciones de seguridad que deben ser tenidas en cuenta. Los estudiantes tienen toda la información disponible en los siguientes enlaces, así como en los cursos del ADD de cada una de las asignaturas:

https://veterinaria.unizar.es/estudiantes/formacion-prevencion-riesgos-y-seguridad#normas

https://veterinaria.unizar.es/prevencion/protocolosespecificosveteriaria

http://patologiaanimal.unizar.es/medidas-de-seguridad

2. Competencias y resultados de aprendizaje

2.1. Competencias

Al superar la asignatura, el estudiante será más competente para…

Competencias transversales genéricas:

 

  1. Capacidad de análisis y síntesis
  2. Solidez en los conocimientos básicos de la profesión
  3. Comunicación oral y escrita.
  4. Habilidades para recuperar y analizar información desde diferentes fuentes
  5. Capacidad para plantear y resolver problemas
  6. Capacidad crítica y de generación de nuevas ideas
  7. Proponer y valorar hipótesis
  8. Relacionar e integrar conceptos e ideas
  9. Desarrollo del sentido de la lógica.
  10.  Capacidad de razonar y de interpretar hechos

Competencias específicas:

  1. Analizar caracteres que intervengan en un objetivo o criterio de selección, con sus factores, propiedades y limitaciones.
  2. Realizar proposiciones iniciales de planes de mejora genética que sean coherentes con las formulaciones planteadas.
  3. Plantear el análisis genético de un carácter.
  4. Comprender, justificar y proponer nuevas pautas de mejora genética y de conservación.
  5. Dar consejo genético.
  6. Realizar proposiciones de utilización de la transferencia de genes en la profesión veterinaria.
  7. Conocer las medidas adecuadas para estimar y controlar los niveles de consanguinidad.

2.2. Resultados de aprendizaje

 El estudiante, para superar esta asignatura, deberá demostrar los siguientes resultados...

 

  1. Comprende los fundamentos de la mejora genética animal desarrollada tanto a partir de la información productiva, como de la genealógica y molecular.
  2. Conoce el análisis genético de los caracteres que intervienen en los objetivos y criterios de selección.
  3. Es capaz de construir e interpretar resultados de modelos de evaluación genética de candidatos a la selección utilizando información genealógica, fenotípica y molecular.
  4. Puede discernir entre alternativas básicas orientadas al diseño de planes de mejora en razas de ganado y de esquemas de selección para líneas genéticas especializadas.
  5. Conoce las medidas adecuadas para estimar y controlar los niveles de consanguinidad.
  6. Es capaz de dar consejo genético en patologías de origen hereditario.
  7. Conoce las bases metodológicas y las aplicaciones de la transferencia de genes en Veterinaria.

 

2.3. Importancia de los resultados de aprendizaje

Permite conocer y fundamentar los principios de la mejora genética, como elemento de la profesión veterinaria. Además, debe aportar habilidades para el planteamiento de modelos de evaluación genética y organización/tratamiento de la información, promoviendo las actitudes favorables al asociacionismo ganadero, al control de rendimientos y a la innovación técnica.

3. Evaluación

3.1. Tipo de pruebas y su valor sobre la nota final y criterios de evaluación para cada prueba

Actividades de evaluación

El estudiante deberá demostrar que ha alcanzado los resultados de aprendizaje previstos mediante las siguientes actividades de evaluación...

  1. Examen teórico: Desarrollo de preguntas de opción múltiple preguntas cortas y temas de desarrollo durante un espacio de 1.5 horas (40 % de la calificación) en las fechas programadas por el centro al finalizar el semestre. En el enunciado de cada pregunta se indicará la valoración que aportará en la nota final. Las respuestas erróneas en las cuestiones de opción múltiple restarán de la nota final la valoración de la pregunta dividido entre el número posible de respuestas erróneas.
  2. Examen de problemas y cuestiones prácticas: Desarrollo de cuestiones de opción múltiple y problemas durante un espacio de 1.5 horas (30% de la calificación) en las fechas programadas por el centro al finalizar el semestre. En el enunciado de cada pregunta se indicará la valoración que aportará en la nota final. Las respuestas erróneas en las cuestiones de opción múltiple restarán de la nota final la valoración de la pregunta dividido entre el número posible de respuestas erronas. Durante el desarrollo del ejercicio el alumno podrá disponer del material bibliográfico.
  3. Prácticas: Se abordarán planteamientos que los alumnos deberá resolver individualmente (20% de la calificación). La evaluación se realizará a lo largo del semestre, una vez finalizadas las sesiones prácticas correspondientes.
  4. Seminarios: Se realizarán en grupo, presentando públicamente los resultados concretos propuestos a cada uno (10% de la calificación). La evaluación se realizará a lo largo del semestre, una vez realizados los seminarios correspondientes.

Los apartados 1 (Examen Teórico) y 2 (Examen de problemas y cuestiones prácticas) deben superarse con al menos un 4 sobre 10.

 

Criterios de valoración y niveles de exigencia Sistema de calificaciones:

0-4,9: Suspenso (SS).

5,0-6,9: Aprobado (AP).

7,0-8,9: Notable (NT).

9,0-10: Sobresaliente (SB).

El sistema de calificaciones se expresará mediante calificación numérica de acuerdo con lo establecido en el artículo 5 del Real Decreto 1125/2003 de 5 de septiembre (BOE 18 de septiembre), por el que se establece el sistema europeo de créditos y el sistema de calificaciones en las titulaciones universitarias de carácter oficial y validez en todo el territorio nacional.

Pruebas para estudiantes no presenciales

  1. Examen teórico: Desarrollo de preguntas de opción múltiple preguntas cortas y temas de desarrollo durante un espacio de 1.5 horas (60 % de la calificación) en las fechas programadas por el centro al finalizar el semestre. En el enunciado de cada pregunta se indicará la valoración que aportará en la nota final. Las respuestas erróneas en las cuestiones de opción múltiple restarán de la nota final la valoración de la pregunta dividido entre el número posible de respuestas erronas.
  2. Examen de problemas y cuestiones prácticas: Desarrollo de cuestiones de opción múltiple y problemas durante un espacio de 1.5 horas (40% de la calificación) en las fechas programadas por el centro al finalizar el semestre. En el enunciado de cada pregunta se indicará la valoración que aportará en la nota final. Las respuestas erróneas en las cuestiones de opción múltiple restarán de la nota final la valoración de la pregunta dividido entre el número posible de respuestas erronas. Durante el desarrollo del ejercicio el alumno podrá disponer del material bibliográfico.

4. Metodología, actividades de aprendizaje, programa y recursos

4.1. Presentación metodológica general

 El proceso de aprendizaje que se ha diseñado para esta asignatura se basa en lo siguiente:

  1. Clases teóricas. En 30 sesiones de 1 hora, para desarrollar conceptos clave.
  2. Clases de problemas. En 12 sesiones de 1 hora, para resolver situaciones teóricas planteadas.
  3. Clases prácticas. En 8 sesiones de 2 horas apoyadas con programas de simulación de libre disposición (https://sites.google.com/a/unizar.es/pqgen/), con software libre de análisis estadístico (www.r-project.org) y mediante el acceso a bases de datos on-line.
  4. Seminarios. En 2 sesiones de para analizar y discutir junto con el profesor distintas situaciones propuestas

 

La resolución de casos propuestos es una actividad no presencial para el estudiante

4.2. Actividades de aprendizaje

Las actividades de aprendizaje consistirán en la asistencia a clases teóricas, prácticas de problemas, a la realización y presentación de dos seminarios sobre temas propuestos por el profesorado. Además, el estudiante asistirá a las presentaciones de sus compañeros y deberá realizar estudio individual.

4.3. Programa

Programa de clases teóricas y de problemas en aula.

BLOQUE I. INTRODUCCIÓN

Tema 1. Introducción a la Mejora Genética Animal.

BLOQUE 2. ESTRUCTURA GENÉTICA DE UN CARÁCTER CUANTITATIVO.

Tema 2. Valores, medias y varianzas.

Tema 3. Parentesco y consanguinidad.

Tema 4. Parecido entre parientes, heredabilidad y repetibilidad.

BLOQUE 3. SELECCIÓN.

Tema 5. Respuesta a la selección y respuesta correlacionada.

Tema 6. Índices de selección

Tema 7. Mejor predictor lineal insesgado (BLUP).

BLOQUE 4. GENETICA MOLECULAR Y SELECCIÓN

Tema 8. Desequilibrio de ligamiento y detección de genes de expresión cuantitativa (QTL).

Tema 9. Selección asistida por genes y marcadores.

Tema 10. Selección genómica

BLOQUE 5. CRUZAMIENTO.

Tema 11. Heterosis y Complementariedad.

Tema 12. Tipos de Cruzamiento.

BLOQUE  6. CONSERVACIÓN

Tema 13. Depresión Endogámica y Tamaño Efectivo.

Tema 14. Manejo genético para la conservación.

BLOQUE 7. PROGRAMAS DE MEJORA.

Tema 15. Introducción a los programas de mejora en especies poco prolíficas: Rumiantes y Équidos.

Tema 16. Introducción a los programas de mejora en especies prolíficas: Porcino, Aves, Conejos y Peces.

BLOQUE 8. HERENCIA DE ENFERMEDADES EN ANIMALES DOMESTICOS.

Tema 17. Enfermedades hereditarias asociadas a genes de copia simple y a herencia multigénica.

Tema 18. Control y erradicación de enfermedades hereditarias.

BLOQUE 9. MANIPULACIÓN DEL GENOMA EN LA MEJORA.

Tema 19. Transgénesis como herramienta en Veterinaria.

Tema 20. Terapias basadas en la modificación genética y sus aplicaciones en mejora.

Los temas propuestos pueden ocupar una o varias clases teóricas y de problemas.

Programa de clases prácticas.

Práctica 1. Efecto de la selección en la estructura genética de las poblaciones.

Práctica 2. Parentesco y Consanguinidad.

Práctica 3. Parecido entre Parientes.

Práctica 4. Heredabilidad

Práctica 5. Índices de Selección.

Práctica 6. Mejor Predictor Lineal Insesgado (BLUP)

Práctica 7. Selección asistida por genes y marcadores y selección genómica.

Práctica 8. Base genética de las enfermedades hereditarias.

 

4.4. Planificación de las actividades de aprendizaje y calendario de fechas clave

Calendario de sesiones presenciales y presentación de trabajos

 Las fechas e hitos clave de la asignatura están descritos con detalle, junto con los del resto de asignaturas del Grado de Veterinaria, en la página Web de la Facultad de Veterinaria (enlace: http://veterinaria.unizar.es/gradoveterinaria/). Dicho enlace se actualizará al comienzo de cada curso académico.

Las fechas e hitos clave de la asignatura están descritos con detalle, junto con los del resto de asignaturas del segundo curso en el Grado de Veterinaria, en la página Web de la Facultad de Veterinaria (enlace: http://veterinaria.unizar.es/gradoveterinaria/). Dicho enlace se actualizará al comienzo de cada curso académico.

4.5. Bibliografía y recursos recomendados

http://psfunizar10.unizar.es/br13/egAsignaturas.php?codigo=28418