El Grupo Operativo GC4Sheep llega a su fin con grandes resultados para el sector ovino

Este mes finaliza el Grupo Operativo GC4Sheep que lleva en funcionamiento desde principios de 2022 y que está obteniendo muy buenos resultados. Este proyecto europeo nació con la idea de aprovechar los datos de los que disponen los ganaderos, de forma digital o en papel. De tal forma que al ser integrados en una plataforma conjunta se modelizaran y sirvieran a las organizaciones para su gestión individual y ayuda a la toma de decisiones para la gestión y la mejora genética mediante la predicción del éxito de las inseminaciones.

En el proyecto han participado las asociaciones de ganado ovino Manchego (AGRAMA), de Assaf (ASSAF.E) y de Latxa (CONFELAC) aportando 42.992.102 datos estas razas para el entrenamiento y mejora de la plataforma de inteligencia artificial. El Grupo Operativo ha estado conformado también por el Centro de Selección y Mejora Genética de Ovino y Caprino de Castilla y León (OVIGEN), encargado de aportar datos de los machos y como cabeza del GO GC4Sheep; Gradiant, encargado del desarrollo de la plataforma; MEDRAR para la coordinación del proyecto; y Genovis.

Desde un principio en el proyecto se marcaron seis objetivos a conseguir.

En estos meses, Gradiant ha estado desarrollando una plataforma federada basada en data lake con inteligencia artificial.

Esta plataforma federada es un sistema informático que permite a diferentes asociaciones ganaderas acceder y analizar información sobre sus rebaños de ovejas de manera unificada, aunque los datos estén distribuidos en distintas ubicaciones y sistemas. Este tipo de plataforma establece una capa de coordinación que permite a las asociaciones participantes consultar y compartir información sobre sus ovejas (como datos genealógicos, productivos o reproductivos) con otras asociaciones como si toda la información estuviera en un único lugar, mientras cada asociación mantiene el control independiente de sus propios datos, permitiendo un acceso controlado y seguro a la información.

Cuando una asociación aporta información a través del sistema federado, estos datos pasan por un proceso de estandarización para asegurar su compatibilidad y, una vez normalizados son verificados mediante firmas digitales.

La seguridad de la plataforma se mantiene mediante este proceso de firma digital donde cada asociación, al introducir datos sobre sus ovejas, los certifica mediante una firma criptográfica única que queda permanentemente vinculada a esa información. Cuando otras asociaciones acceden posteriormente a estos datos compartidos a través de la plataforma federada, pueden verificar automáticamente estas firmas digitales para confirmar que la información no ha sido alterada desde su registro original y procede realmente de la asociación que dice haberla creado. Este mecanismo de firma y verificación añade una capa adicional de confianza al sistema, permitiendo que cada asociación ganadera pueda confiar en la autenticidad y precisión de los datos compartidos.

Para el almacenamiento central de los datos se utiliza un data lake. Este data lake funciona como un gran repositorio digital que puede contener cualquier tipo de información en su formato original: desde registros estructurados de los animales (como genealogía, datos sanitarios o productivos) hasta datos no estructurados (como documentos veterinarios, imágenes o lecturas de sensores de las granjas). Esta arquitectura ofrece importantes ventajas para el sector: permite almacenar volúmenes masivos de datos históricos que pueden ser analizados posteriormente para descubrir tendencias o patrones en la producción ovina, facilita la incorporación de nuevos tipos de datos sin necesidad de modificar la estructura del sistema y reduce costes al no requerir transformaciones complejas de los datos para su almacenamiento.

Cuando una asociación quiere entender mejor qué factores influyen en el éxito de la inseminación de sus rebaños, puede seleccionar qué información quiere analizar (por ejemplo: edad de las ovejas, época del año, técnicas utilizadas, condiciones ambientales, o características genéticas). El sistema entonces accede a todos estos datos estandarizados en el data lake y utiliza técnicas de inteligencia artificial para identificar patrones y relaciones entre las diferentes variables y el éxito de la inseminación. Las técnicas utilizadas permiten entender con precisión cuánto contribuye cada factor al resultado final. Por ejemplo, el sistema podría generar un informe que muestre que, para un grupo específico de ovejas, la edad tiene un 40% de influencia en el éxito de la inseminación, la época del año un 30%, y la explotación a la que pertenece 20%, mientras que otros factores tienen una influencia menor. Este análisis detallado ayuda a las asociaciones ganaderas a tomar decisiones más informadas, permitiéndoles ajustar sus prácticas de inseminación basándose en evidencia concreta extraída de los datos compartidos por todas las asociaciones participantes.

La plataforma descrita representa una innovación significativa para el sector ovino por varios aspectos fundamentales:

• Colaboración segura: permite que diferentes asociaciones ganaderas compartan información valiosa manteniendo el control de sus datos, gracias al sistema federado y las firmas digitales que garantizan la autenticidad de la información compartida.
• Estandarización y accesibilidad: transforma datos dispersos en diferentes formatos y sistemas en información estandarizada y fácilmente accesible, permitiendo una visión más completa del sector ovino.
• Almacenamiento versátil: el data lake permite guardar todo tipo de información ovina (desde registros básicos hasta imágenes y datos de sensores) de forma eficiente y económica, manteniendo un histórico completo con trazabilidad.
• Análisis avanzado: la capacidad de realizar análisis mediante aprendizaje automático sobre datos federados permite descubrir patrones y relaciones que serían imposibles de detectar analizando los datos de una sola asociación, especialmente en procesos críticos como la inseminación.
• Toma de decisiones basada en datos: los valores de Shapley proporcionan una comprensión precisa de qué factores influyen realmente en el éxito de diferentes procesos, permitiendo decisiones más informadas y mejoras en las prácticas ganaderas.
• Escalabilidad: la arquitectura permite incorporar fácilmente nuevos tipos de datos, asociaciones y análisis, haciendo que la plataforma pueda crecer y evolucionar junto con las necesidades del sector.
• Potencial de mejora sectorial: al facilitar la colaboración y el análisis conjunto de datos, la plataforma puede impulsar mejoras significativas en la eficiencia y productividad de todo el sector ovino.

La plataforma está actualmente en uso por las asociaciones socias del Grupo Operativo, que siguen realizando estudios para corroborar que todo funciona bien y que los datos obtenidos son de utilidad.

El análisis mediante espectrofotometría de infrarrojo medio (MIR) de la leche se usa de forma rutinaria para el análisis cualitativo de leche en vacuno ya que es fácil, barata y da bastante información. Gracias a esta técnica, en vacuno se ha podido predecir el estado metabólico de estos animales o la composición de ácidos grasos y perfiles proteicos de la leche (Gengler y col., 2016). De hecho, algunos resultados han demostrado la utilidad del análisis de ciertos componentes de la leche, como la urea, mediante MIR, para predecir el resultado esperado de la inseminación (Ho y col., 2019). Así, mediante este análisis de la leche, en un principio, se pretendía averiguar si en ovino era posible obtener esta misma predicción para las inseminaciones.

En las ganaderías seleccionadas de diferentes razas se recogieron muestras de leche, hasta en cuatro ocasione: a la puesta del tratamiento de sincronización, en los días cercanos al parto y en la primera y segunda lactación. También se tomaron medidas para controlar la condición corporal. En la siguiente tabla pueden observarse el número de datos obtenidos.

Las muestras de leche se enviaban al laboratorio de análisis LILCAM que remitía los espectros MIR. Estos datos eran posteriormente tratados por el CENSYRA-IRIAF. En el caso de ASSAF.E se realizaron espectros NIR que es una metodología similar al MIR, teniendo, en este caso, la ventaja de ser un equipo portátil. Se ha observado que mediante la técnica NIR el diagnóstico de preñez presenta una fiabilidad ligeramente por debajo del 80%, lo que puede ser mejorable. Además, esta técnica no es capaz de discernir si la oveja está en celo o no.

La técnica MIR presenta una capacidad de discriminación bastante aceptable para el diagnóstico de gestación en el caso de la raza Latxa, aunque en la raza Manchega disminuye un poco debido a la gran cantidad de datos. Sin embargo, la capacidad de predicción de gestación es menor que la de diagnóstico. Esto es debido a que los factores que influyen en que la hembra quede gestante son muchos y muy variados.

En cuanto a las mediciones de la condición corporal, primero se observó que desde la inseminación hasta el diagnóstico de gestación a 45 días hay ovejas que pierden condición corporal, otras que se mantienen y otras que ganan, independientemente de si su situación inicial era de baja o alta condición corporal.

Además, se observó que los resultados de fertilidad eran mejores si se mantenía o ganaba condición corporal frente a los que la perdían.

Una de las limitaciones de esta técnica es que las ovejas deben estar en lactación, pero puede mejorarse mucho si se aumenta el número de datos para mejorar la predicción.

Según algunos estudios (Cueto y col., 2016), el ritmo de saltos que pueden soportar los carneros para obtener semen de buena calidad depende de su lívido, condición corporal y temperamento. También han visto que un régimen de 2-3 saltos por día durante 4-5 días seguidos y con un descanso de 2-3 días, mantiene la calidad y cantidad de los eyaculados.

Así, mediante la integración de estos datos se pretende estudiar el efecto de la producción y calidad del semen con el ritmo de saltos y la repercusión sobre la fertilidad, para corroborar lo que se sabía hasta ahora por la experiencia.

En primer lugar, se seleccionaron 32 machos en Ovigén que se dividieron en dos grupos de 16 machos, lo más homogéneos posibles en cuanto a su categorización genética. Además, se estableció un protocolo de actuación referido a la frecuencia de saltos de los machos, de esta forma todos seguirían una misma rutina y serían comparables los resultados.

El experimento se inició en agosto, cuando más inseminaciones se suelen realizar. Inicialmente, ambos grupos se sometieron a un programa de saltos estándar que consistió en dos saltos al día durante dos días a la semana, separados con un mínimo de 48h. En septiembre, el primer grupo comenzó un ritmo de saltos intensivo, de dos saltos al día durante cuatro días consecutivos a la semana, esto se invirtió en octubre, siendo el segundo grupo el que pasó a un ritmo de saltos intensivo.

Se analizaron los eyaculados siguiendo determinados parámetros de volumen, concentración y motilidad masal. Si cumplían los parámetros se diluían, refrigeraban y envasaban en pajuelas para su posterior utilización en la inseminación de hembras. Previa inducción y sincronización del celo mediante esponja y eCG, se realizó la inseminación a tiempo fijo vía vaginal a las 55h de la retirada de la esponja. Tras las inseminaciones se recogieron los datos de ecografías a los 32-35 días post-IA y de los partos asociados a las inseminaciones entre los 137-154 días post-IA.

Además, para asegurar la homogeneidad y eliminar factores externos que pudieran afectar a este experimento, al final de cada mes se realizó un examen clínico mediante muestras de sangre y suero, una inspección visual del escroto y palpación y medición testicular y medida de la condición corporal.

Igualmente, en el último día de cada mes se realizó una evaluación seminal avanzada de muestras procesadas en la Universidad de León. Se utilizó el sistema CASA para la evaluación de la motilidad, la citometría de flujo para la funcionalidad espermática y mediante microscopia la morfología espermática.

En los resultados obtenidos se puede observar que la producción espermática en todos los machos en agosto es muy parecida, en torno a los 8600 x 106spz. Sin embargo, cuando se someten a los machos a un ritmo de salto intensivo la concentración espermática se ve disminuida hasta 7300 x 106spz, mostrando una diferencia significativa respecto al ritmo de salto estándar. Esta caída de producción supone que sea necesario un uso de un mayor número de sementales ya que para que no disminuya la concentración espermática no se podrían usar los sementales a un ritmo de saltos intensivo.

Una buena alimentación y el alcance de un peso adecuado de las corderas antes de su reproducción es esencial. Para aumentar la rentabilidad en este aspecto se pueden tener en cuenta diferentes factores, como una selección temprana de ovejas de reemplazo, la reducción del intervalo generacional y el rendimiento reproductivo de estas corderas. En condiciones de fotoperiodo favorable, la pubertad se alcanza cuando tienen un 40-60% de peso adulto, pero no se recomienda su cubrición hasta que no han alcanzado un 65-70% de peso adulto. Aunque los requisitos nutricionales de las corderas son conocidos, el objeto de este estudio es concretar más el momento óptimo para su inseminación, analizando datos de alimentación de las corderas más adaptadas que permita incluir un periodo adicional de cría a 1 año de edad. De esta forma, la productividad de la industria en su conjunto aumentará un 20% debido a esta mejora. Por precisar el momento óptimo para la inseminación, es necesario el buen crecimiento y desarrollo de las corderas, con un peso mínimo de 2/3 de su peso adulto y una edad mínima de 7 meses hasta 10-12 meses. Con esta misma premisa se estudia la alimentación de los machos y su repercusión en la calidad del semen.

En las ganaderías seleccionadas para llevar a cabo este estudio se trabajó a dos niveles. Por un lado, se realizaron encuestas sobre la alimentación del rebaño, la alimentación de la recría y la de los machos. En estas encuestas se preguntaba acerca del tipo de comederos, veces al día que se alimentaban, ración, composición, calostro, tipo de leche, si había lactancia artificial, suplementos, si la ración cambiaba en el momento de la cubrición… Por otro lado, se prepararon lotes de 50 corderas a los que se realizaron diferentes pesajes y medidas morfométricas (altura de la cruz, perímetro torácico y longitud corporal), al nacimiento, al destete, a los 60 días, a los 90 días, a la cubrición y al parto. Mientras que a los machos se controló el peso, desarrollo testicular, medidas morfométricas y condición corporal mensualmente.

En los lotes de corderas se pretendía acortar el intervalo entre la fecha de nacimiento y el primer parto de la cordera. Para ello se midió la evolución del peso vivo de la cordera y la época de nacimiento, ya que se sabe que influye directamente. Para los corderos, el estudio se realizó en centros de inseminación, donde se midió la evolución del peso vivo, diámetro y volumen testicular y calidad seminal.

De los resultados obtenidos gracias a esta alimentación en los animales nacidos en enero y en febrero se observó que ambos grupos llegaban al peso objetivo establecido.

Además, se consiguió una fertilidad del 49%, prolificidad de 1’19 y un 8% de mortalidad. Aunque hubo diferencias de hasta casi 40 puntos en cuanto a la fertilidad entre el lote de enero y febrero. Las corderas nacidas en enero presentaban un 67% de fertilidad y las de febrero un 19%. Estas diferencias pueden deberse a inmadurez reproductiva de los animales nacidos en febrero al intentar cubrirlos a los 7’7 meses.

Para intentar estimular la inmadurez reproductiva se realizó un cambio de manejo reproductivo y se provocó la salida a celo mediante tratamientos hormonales e inseminación artificial. Con este nuevo manejo para los animales de febrero, las hembras consiguen una fertilidad del 70%.

En cuanto a los corderos del centro de inseminación Ardiekin, todos los machos recibieron la misma alimentación. Se seleccionaron algunos animales nacidos en otoño (Latxa cara rubia) y otros en invierno (Latxa cara rubia y cara negra).

De los resultados obtenidos para los machos se ha observado que los animales más jóvenes presan lo mismo a los seis meses que los más adultos, mientras que al año pesan más. En cuanto al volumen y diámetro testicular, a partir de los seis meses de edad, los nacidos en invierno presentan mayores testículos que los nacidos en otoño. Y para los animales estudiados de Latxa cara rubia y Latxa cara negra no se han observado diferencias de pesos entre ambas razas.

Terminado el crecimiento, se comenzó con el entrenamiento para la recogida de semen en vagina artificial. El entrenamiento se prolongó hasta la campaña de inseminación.

En la siguiente table se muestran las medias para los distintos parámetros del análisis de los eyaculados. Se observa que hay un porcentaje de eyaculados eliminados en todos los lotes de animales. Además de algunas diferencias en cuanto a volumen entre la Latxa cara negra y Latxa cara rubia, implicando una producción de dos dosis más para Latxa cara rubia.

Para mantener la viabilidad del semen desde que se obtiene en el Centro de inseminación hasta que se insemina a la hembra pasa cierto tiempo en el que el semen debe conservarse lo mejor posible. En esto influye tanto la temperatura, como el tiempo y la composición del medio en el que se diluye el eyaculado. Se ha visto que el eyaculado diluido en un medio líquido y entre 0-15°C puede durar hasta 24h con una disminución media del 10-35% de la fertilidad. Aitken y col. (2016) demostraron que si el eyaculado se conserva una mayor temperatura se ve afectado y que esto puede contrarrestarse con la utilización de antioxidantes. Por otra parte, se ha visto (Losano y col., 2016) que los espermatozoides ovinos requieren de energía en forma de ATP que pueden consumir por diferentes rutas metabólicas.

Por lo que el objetivo de este estudio era probar diferentes diluyentes, a diferentes temperaturas y tiempos, para observar el mantenimiento de la calidad seminal.

Se realizó un experimento in vitro evaluando la calidad seminal y otro in vivo evaluando la fertilidad.

Para el experimento in vitro se utilizaron cuatro diluyentes: biladyl, Tris-Citrato-Fructosa con yema de huevo (TCF+), Tris-Citrato-Fructosa sin yema de huevo (TCF) y Tris-Citrato con yema de huevo (TC+). En todos estos diluyentes los eyaculados se almacenaron a 15°C y 23°C y se evaluó la calidad seminal a 4h, 24h, 48h y 72h. Los resultados para los distintos diluyentes in vitro fueron los mostrados en las siguientes tabl. Los diluyentes con mejores resultados de motilidad, velocidad curvilínea y linealidad fueron el Biladyl y el TCF+.

El objetivo de este R era establecer un protocolo común para la selección de sementales entre las distintas asociaciones.

Esta actividad comenzó con la selección de los progenitores de los sementales que entrarían al centro para el desarrollo del proyecto y se utilizó la monta dirigida con inseminación artificial. Los sementales nacidos de estos progenitores deben superar, antes de entrar al Centro de inseminación, ciertos morfológicos de acuerdo con el estándar de cada raza, criterios genéticos y aspectos sanitarios de entrada y durante la cuarentena.

En ASSAF.E se realizó la obtención de los machos que se seleccionarían a través de montas dirigidas acoplando hembras de diferentes explotaciones con machos del centro. Estas hembras debían cumplir algunos requisitos como que contengan el alelo ARR para Scrapie, bajo grado de consanguinidad, ICO de producción mayor de 24 y ICO de morfología positivo. También se atendieron parámetros de morfología general y mamaria, de ordeño y algunos requisitos de sanidad.

En AGRAMA los requisitos respondieron a la línea genealógica, valor genético de la madre y padre, conformación mamaria y producción, valores del cordero con ICO de producción un 2% superior a la media del año pasado y ciertos requisitos sanitarios.

Para CONFELAC los criterios fueron morfológicos, con una serie de efectos descalificantes para evitar la entrada de machos que no cumplan con los requisitos.

Tras esta primera selección se procedió al entrenamiento en el centro de los machos, recogiéndose en cada asociación algunos datos diferentes en cuanto al comportamiento frente a la monta del macho, con la hembra y con el pastor. Además, en AGRAMA el entrenamiento constó de dos fases, un entrenamiento inicial en el cual se expone a la hembra 2 veces por semana y se valora el comportamiento del macho, y un entrenamiento final al que pasa tras 3 de 5 valoraciones positivas en el entrenamiento inicial. En este entrenamiento final realizado en la sala de recogida, se recogió el eyaculado con vagina artificial.

Además de la evaluación del eyaculado en cuanto a motilidad masal, concentración y volumen establecidos. Se realizó un seguimiento del desarrollo durante la cuarentena en cuanto al peso, perímetro torácico, perímetro testicular y altura a la cruz.

Para la raza Assaf se obtuvieron diferentes resultados.

El Grupo Operativo GC4Sheep ha culminado con éxito su labor, logrando importantes avances en la gestión de datos ganaderos para la mejora genética y reproductiva en ovino. A lo largo del proyecto, se han alcanzado varios hitos clave que refuerzan la digitalización del sector y la toma de decisiones basada en datos.

Se ha desarrollado Sheep Cloud, una innovadora herramienta basada en data lake e inteligencia artificial, que permite la integración segura de datos de diferentes asociaciones, garantizando la trazabilidad, autenticidad y seguridad de la información mediante firmas digitales.

Aunque la espectrofotometría de infrarrojo medio (MIR) ha mostrado potencial en el diagnóstico de preñez en ovejas, su capacidad predictiva sigue siendo limitada. Aun así, la correlación entre la condición corporal y la fertilidad ha sido un hallazgo clave para mejorar la gestión reproductiva ha determinado que un ritmo de saltos intensivo disminuye la concentración espermática, lo que sugiere la necesidad de ajustar los protocolos de uso de sementales para garantizar una producción de semen óptima y sostenible.

Se ha confirmado que el peso y la edad de las corderas antes de su primera inseminación son determinantes para la fertilidad. Ajustar la alimentación en función de la época de nacimiento ha permitido mejorar la tasa de fertilidad en algunos grupos.

Se han evaluado distintos diluyentes y condiciones de almacenamiento para prolongar la calidad del semen, identificando opciones con mejores resultados en términos de motilidad y viabilidad espermática para in vitro, aunque para in vivo requiere más estudio.

Se han unificado criterios entre las asociaciones ganaderas para seleccionar machos de alto valor genético, mejorando la eficiencia de los centros de inseminación y garantizando la calidad de los reproductores.

Demo Day

Para finalizar el proyecto y dar a conocer los resultados del mismo tuvo lugar un Demo Day que se celebró online el pasado jueves 27 de febrero a las 10.00 horas.

Programa:

• Evaluación de mejoras de fertilidad: Análisis de datos MIR y condición corporal. Roberto Gallego (AGRAMA) y Manuel Ramón (CERSYRA-IRIAF)
• Rendimiento reproductivo de machos: Análisis basado en ritmo de saltos. Manuel Martínez (ASSAF.España)
• Rendimiento reproductivo de machos y fertilidad de corderas: Análisis basado en alimentación. Maite Lasarte (CONFELAC) e Ina Beltrán de Heredia (NEIKER)
• Análisis de datos de fertilidad: Basado en mejora de viabilidad semen. Óscar García (AGRAMA) y Ana Josefa Soler (UCLM)
• Selección de sementales: Análisis de datos. Manuel Martínez (ASSAF.España)
• Sheep Cloud: Plataforma federada segura basada en datalake con IA. María González (Gradiant)

Este evento puede visualizarse en: https://youtu.be/g3dVfBs4EvU