Novos fenótipos no melhoramento genético de bovinos de corte: Uma abordagem comportamental

Esta tese investiga a incorporação de novos fenótipos comportamentais como ferramentas complementares no melhoramento genético de bovinos de corte, explorando o potencial das informações coletadas por cochos eletrônicos, para gerar dados contínuos, individualizados e em larga escala. Considerando que a seleção intensiva para desempenho pode desencadear respostas correlacionadas indesejáveis em características relacionadas ao comportamento, manejo e adaptabilidade, a tese parte do princípio de que a fenotipagem automatizada pode ampliar o conjunto de características mensuráveis e, consequentemente, apoiar decisões de seleção mais abrangentes em sistemas intensivos. Assim, o objetivo geral foi estimar parâmetros genéticos e realizar estudo de associação genômica de novos fenótipos relacionados ao comportamento alimentar e social obtidos por dados de cochos eletrônicos em bovinos de corte (Bos taurus indicus). No Capítulo 2, o estudo avaliou o comportamento alimentar sob duas abordagens de mensuração: eventos de alimentação e refeições, além de sua associação com características de eficiência. Foram analisadas seis características de evento de alimentação (incluindo consumo por evento, duração do evento, intervalo entre eventos, tempo diário de alimentação, número de eventos por dia e taxa de alimentação), seis características de refeição (incluindo consumo por refeição, duração da refeição, intervalo entre refeições, critério de refeição, tempo diário em refeição e número de refeições por dia) e três características de eficiência e desempenho. O critério de refeição foi estimado individualmente e variou entre 1,70 a 64,0 min, indicando heterogeneidade na estrutura de refeições entre animais. As herdabilidades mais altas entre as características de evento de alimentação incluíram duração do evento (0,35 ± 0,06), número de eventos por dia (0,39 ± 0,06) e tempo diário de alimentação (0,50 ± 0,05), enquanto, entre as características de refeição, destacaram-se número de refeições por dia (0,31 ± 0,06) e tempo diário em refeição (0,45 ± 0,06). As correlações genéticas entre as características de evento de alimentação e de refeição foram moderadas, mostrando que as duas categorias de comportamento alimentar trazem informações complementares umas as outras. No Capítulo 3 são abordadas características relacionadas a fenótipos de substituição no cocho, definidos como sucessões rápidas de dois animais diferentes no mesmo cocho. Os fenótipos foram divididos em cinco janelas de intervalo de substituição (≤5, ≤10, ≤20, ≤30 e ≤300 s), na forma de frequência diária média de substituições (Rd) e proporção de visitas oriundas de substituição no cocho (LPR). Observou-se que os eventos de substituição acompanharam o padrão diário de visitas, com picos após o fornecimento de alimento, e que proporção de visitas oriundas de substituição no cocho 35,5% (≤5 s) para 94,9% (≤300 s), demonstrando a forte dependência do fenótipo à janela temporal. As herdabilidades de Rd foram baixas a moderadas (h² = 0,14 - 0,36) e diminuíram à medida que a janela aumentou, enquanto as LPR apresentaram herdabilidade moderada e estável (h² = 0,40 - 0,46), com maior estimativa na janela ≤10 s. As correlações genéticas foram positivas e fortes entre janelas adjacentes, mas enfraqueceram quando a janela mais ampla (≤300 s) foi considerada, sugerindo que janelas longas incorporam eventos de natureza mais heterogênea. Ao testar modelo com efeitos genéticos sociais, a variância social para LPR foi próxima de zero e não houve melhora no ajuste do modelo, indicando contribuição social limitada para esses fenótipos no conjunto de dados avaliado. No Capítulo 4, as substituições no cocho são reinterpretadas como interações direcionadas e ponderadas para construir redes sociais por baia, aplicando Análise de Redes Sociais (SNA). Métricas de rede social foram tratadas como fenótipos: centralidade de intermediação, centralidade de proximidade, coeficiente de agrupamento e centralidade de grau. As herdabilidades variaram de baixas a moderadas, com centralidade de intermediação (h² = 0,13) e centralidade de proximidade (h² = 0,06) inferiores às estimativas para coeficiente de agrupamento (h² = 0,31) e centralidade de grau (h² = 0,31), evidenciando que diferentes métricas capturam dimensões com distintos níveis de determinismo genético. As correlações genéticas foram fortes, destacando-se a alta correlação entre centralidade de intermediação e centralidade de proximidade (0,90 ± 0,10) e associações negativas dessas métricas com coeficiente de agrupamento e centralidade de grau (−0,78 a −0,62), enquanto coeficiente de agrupamento e centralidade de grau apresentaram correlação positiva (0,69 ± 0,09). Em seguida, a ssWGWAS identificou regiões e genes candidatos associados a plasticidade neural, motivação e regulação social, incluindo, entre outros, GABRR1, RBFOX1, LHPP, CTBP2, MET, CAST, PAM, COMT, CHRNB3, CHRNA6, ADCY5, FOXP2 e MAPK1, e apontou enriquecimento funcional em vias relacionadas a remodelamento sináptico, sinalização dopaminérgica e comunicação imune–intestino–cérebro, sustentando base biológica para variação individual em posição na rede e padrões de interação. Em conjunto, a tese conclui que a integração entre pecuária de precisão, genética quantitativa e genômica amplia a capacidade de caracterizar indivíduos não apenas por produtividade, mas também por padrões comportamentais relevantes para eficiência e adaptabilidade, oferecendo base técnica para o desenvolvimento de objetivos de seleção mais abrangentes em bovinos de corte.

Resumo (inglês)

This thesis investigates the incorporation of novel behavioral phenotypes as complementary tools in the genetic improvement of beef cattle, exploring the potential of information collected by electronic feeders to generate continuous, individual-level, large-scale data. Considering that intensive selection for performance may trigger undesirable correlated responses in traits related to behavior, management, and adaptability, the thesis is grounded on the premise that automated phenotyping can expand the set of measurable traits and, consequently, support broader selection decisions in intensive production systems. Thus, the overall objective of this thesis was to estimate genetic parameters and perform genome-wide association analyses for new phenotypes related to feeding and social behavior obtained from electronic-feeder data in beef cattle (Bos taurus indicus). In Chapter 2, feeding behavior was evaluated under two measurement approaches: feeding events and meals, along with their association with efficiency traits. Six feeding-event traits were analyzed (including intake per event, event duration, interval between events, daily feeding time, number of events per day, and feeding rate), six meal traits (including intake per meal, meal duration, interval between meals, meal criterion, daily time in meals, and number of meals per day), and three efficiency and performance traits. The meal criterion was estimated individually and ranged from 1.70 to 64.0 min, indicating heterogeneity in meal structure among animals. The highest heritabilities among feeding-event traits included event duration (0.35 ± 0.06), number of events per day (0.39 ± 0.06), and daily feeding time (0.50 ± 0.05), whereas, among meal traits, the highest estimates were for number of meals per day (0.31 ± 0.06) and daily time in meals (0.45 ± 0.06). Genetic correlations between feeding-event and meal traits were moderate, showing that these two categories of feeding behavior provide complementary information. Chapter 3 addresses traits related to feeder replacement phenotypes, defined as rapid successions of two different animals at the same feeder. Phenotypes were derived using five replacement-interval windows (≤5, ≤10, ≤20, ≤30, and ≤300 s), expressed as the average daily frequency of replacements (Rd) and the proportion of visits resulting from feeder replacements (LPR). Replacement events followed the daily pattern of visits, peaking after feed delivery, and the proportion of visits resulting from feeder replacements increased from 35.5% (≤5 s) to 94.9% (≤300 s), demonstrating the strong dependence of the phenotype on the chosen time window. Heritabilities for Rd were low to moderate (h² = 0.14 - 0.36) and decreased as the window increased, whereas LPR showed moderate and stable heritability (h² = 0.40 - 0.46), with the highest estimate at the ≤10 s window. Genetic correlations were positive and strong between adjacent windows but weakened when the widest window (≤300 s) was considered, suggesting that longer windows incorporate events of a more heterogeneous nature. When a model including social genetic effects was tested, the social variance for LPR was close to zero and model fit did not improve, indicating limited social contribution to these phenotypes in the evaluated dataset. In Chapter 4, feeder replacements are reinterpreted as directed, weighted interactions to build pen-level social networks using Social Network Analysis (SNA). Social network metrics were treated as phenotypes: betweenness centrality, closeness centrality, clustering coefficient, and degree centrality. Heritabilities ranged from low to moderate, with betweenness (h² = 0.13) and closeness (h² = 0.06) lower than estimates for clustering coefficient (h² = 0.31) and degree (h² = 0.31), indicating that different metrics capture dimensions with distinct levels of genetic determinism. Genetic correlations were strong, with a high correlation between betweenness and closeness (0.90 ± 0.10) and negative associations of these metrics with clustering coefficient and degree (−0.78 to −0.62), while clustering coefficient and degree showed a positive correlation (0.69 ± 0.09). Subsequently, ssWGWAS identified candidate regions and genes associated with neural plasticity, motivation, and social regulation, including, among others, GABRR1, RBFOX1, LHPP, CTBP2, MET, CAST, PAM, COMT, CHRNB3, CHRNA6, ADCY5, FOXP2, and MAPK1, and indicated functional enrichment in pathways related to synaptic remodeling, dopaminergic signaling, and immune–gut–brain communication, supporting a biological basis for individual variation in network position and interaction patterns. Overall, the thesis concludes that integrating precision livestock farming, quantitative genetics, and genomics expands the capacity to characterize individuals not only in terms of productivity, but also through behavioral patterns relevant to efficiency and adaptability, providing a technical foundation for developing broader selection objectives in beef cattle.

Palavras-chave

Animais Comportamento , Bovinos , Genética do comportamento

Idioma

Português

Citação

VALENTE, J. P. S. - Novos fenótipos no melhoramento genético de bovinos de corte: Uma abordagem comportamental - 2026, f - Tese (Doutorado em Ciência Animal) Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho", Jaboticabal, 2026.