Mate selection in aquaculture species

Abstract

Os objetivos deste trabalho foram: (i) testar a eficiência do algoritmo de seleção de acasalamento (MS) em controlar o nível de endogamia e coascendência, além de aumentar os ganhos genéticos; (ii) incluir a variabilidade genética da futura progênie como componente de otimização na função objetiva de seleção de acasalamento usando dados de dois programas de melhoramento aquícolas; e (iii) comparar a MS com a seleção truncada (TS) e contribuição genética ótima (OCS), combinados com diferentes estratégias de acasalamentos para controlar a endogamia e manter os mesmo níveis de ganhos genéticos. Para os objetivos (i) e (ii), o total de 8.782 tilápias do Nilo (NT) de cinco gerações e 79.144 salmões coho (CS) de oito gerações foram utilizados para otimizar as funções objetivos e vinte gerações discretas foram simuladas para o objetivo (iii), considerando 50 famílias e 2.000 filhos por geração, e uma característica com herdabilidade igual a 0.30. As OFs foram otimizadas considerando a coascendência média dos pais, o mérito genético esperado, a endogamia da futura progênie para os objetivos (i) e (iii) e a variabilidade genética da futura progênie foi adicionada na OF para o objetivo (ii). Para o objetivo (i), a MS permitiu reduzir a endogamia em até 73% para tilápia do Nilo, em comparação com a seleção truncada e até 20% para o salmão coho, em comparação com o cenário real de acasalamento. No objetivo dois, a MS permitiu produzir progênie com maior (DP = 0.77 e 0.30 para NT e CS, respectivamente) ou menor (DP = 0.25 e 0.14 para NT e CS, respectivamente) dispersão dos valores genéticos, dependendo da função objetivo otimizada. A seleção de acasalamentos superou a seleção truncada e o cenário real de acasalamento e também foi possível alterar a variabilidade genética da futura progênie, quando esse componente foi considerado na OF utilizado os dados reais. Para os dados simulados, a MS teve melhor performance comparada com a TS e a OCS combinada com acasalamentos aleatórios. A curto-prazo, a MS foi mais eficiente do que a OCS combinada com os acasalamentos que minimizam a endogamia em controlar a endogamia sob o mesmo nível de ganho genético. Porém, a longo prazo os resultados entre as duas estratégias foram muito semelhantes. De forma geral, o algoritmo de seleção de acasalamentos foi eficiente e flexível em otimizar a função objetiva usando diferentes componentes, em diferentes aplicações práticas na aquicultura.

The aims of this work were: (i) test the efficiency of mate selection (MS) algorithm in controlling the inbreeding and coancestry level, as well, increase the genetic gain; (ii) include the genetic variability of the future progeny as component for the optimization of the MS objective function in two aquaculture real dataset; and (iii) compare MS among truncation selection (TS) and optimum contribution selection (OCS) scenarios combined to different mating strategies to assess the best method in controlling inbreeding and maintain the genetic gain, for aquaculture breeding using simulated dataset. For objective (i) and (ii), a total of 8,782 Nile tilapias (NT) from five generations and 79,144 coho salmon (CS) from eight generations were used to optimize the objective functions (OF) and twenty discrete generations were simulated for the objective (iii), considering 50 families and 2,000 offspring per generation, and a trait with heritability of 0.30. The OFs were optimized accounting to coancestry of parents, expected genetic merit and inbreeding of the future progeny for the objective (i) and (iii) and in addition the genetic variability of the future progeny was considered for the objective (ii). For the objective (i), the mate selection allowed reducing inbreeding up to 73% for NT, compared with truncation selection, and up to 20% for CS, compared with realized scenario. In the objective (ii), MS allowed producing animals with higher (SD = 0.77 and 0.30 for NT and CS, respectively) or lower (SD = 0.25 and 0.14 for NT and CS, respectively) dispersion of estimated breeding value, depending on the objective function optimized. For real data set the MS outperformed the real mates and truncation selection and in addition the genetic variability of the future progeny could be changed when this component was considered in the OF. For the simulated dataset, the MS outperformed the TS and OCS followed by random mating. In the short-term, MS was more efficient than OCS + inbreeding minimizing in controlling inbreeding under the same genetic gain. However, in the long-term, OCS and MS resulted in similar genetic progress and average inbreeding, under the same weight on coancestry. In general, the mate selection algorithm was efficient and flexible to optimize objective functions accounting for different components, under practical applications in aquaculture breeding.