Interação genótipo-ambiente e arquitetura genômica da precocidade sexual em bovinos Nelore

Abstract

A eficiência reprodutiva é um grande desafio nos sistemas de produção de bovinos de corte, particularmente em ambientes tropicais caracterizados por significativa heterogeneidade no manejo, nutrição e condições climáticas. Em bovinos Nelore, características reprodutivas e de precocidade sexual são economicamente relevantes, pois influenciam diretamente a longevidade produtiva, a rentabilidade do rebanho e a eficiência biológica. Nesse contexto, a presente dissertação teve como objetivo investigar a sensibilidade ambiental e a arquitetura genômica de características indicadoras de precocidade sexual em bovinos Nelore, integrando modelos de norma de reação genômica e análises de associação genômica ampla (GWAS). O primeiro estudo avaliou a interação genótipo-ambiente (GxE) para circunferência escrotal aos 365 dias (CE365), idade da puberdade masculina (IPM), idade ao primeiro parto (IPP) e probabilidade de parto precoce em novilhas aos 30 meses (PP30). Parâmetros genéticos, estimativas de herdabilidade e correlações genéticas foram estimados ao longo de um gradiente ambiental derivado das condições de produção. Os resultados revelaram sensibilidade ambiental para todas as características avaliadas, caracterizada por mudanças nas variâncias genéticas e reclassificação de genótipos em diferentes ambientes, particularmente sob condições de produção contrastantes. As características reprodutivas femininas mostraram-se mais sensíveis ao ambiente do que as masculinas. Além disso, a identificação de animais robustos e plásticos demonstrou variabilidade nas respostas adaptativas entre os indivíduos. O segundo estudo integrou modelos de norma de reação genômica com GWAS para identificar regiões genômicas associadas tanto ao desempenho médio (intercepto) quanto à sensibilidade ambiental (inclinação) para características de precocidade sexual. Vários genes candidatos e vias biológicas relacionadas ao desenvolvimento reprodutivo, regulação endócrina, metabolismo, resposta imune e crescimento celular foram identificados. Em conjunto, as descobertas desta dissertação demonstram que a expressão genética de características de precocidade sexual em bovinos Nelore é fortemente influenciada pelas condições ambientais e reforçam a importância da incorporação da interação genótipo x ambiente (GxE) em avaliações genômicas, fornecendo informações relevantes para o desenvolvimento de estratégias de melhoramento genético mais precisas.

Reproductive efficiency is a major challenge in beef cattle production systems, particularly in tropical environments characterized by significant heterogeneity in management, nutrition, and climatic conditions. In Nellore cattle, reproductive and sexual precocity traits are economically relevant because they directly influence longevity, herd profitability, and biological efficiency. In this context, the present dissertation aimed to investigate the environmental sensitivity and genomic of sexual precocity indicator traits in Nellore cattle by integrating genomic reaction norm models and genome-wide association analyses (GWAS). The first study genotype-by-environment interaction (GxE) for scrotal circumference at 365 days (SC365), age at male puberty (APM), age at first calving (AFC), and heifer early probability at 30 months (HC30). Genetic parameters, heritability estimates, and genetic correlations were estimated across an environmental gradient derived from production conditions. The results revealed environmental sensitivity for all evaluated traits, characterized by changes in genetic variances and genotype re-ranking environments, particularly under contrasting production conditions. Female reproductive traits were more environmentally sensitive than male traits. Additionally, the identification of robust and plastic animals demonstrated variability in adaptive responses among individuals. The second study integrated genomic reaction norm models with GWAS to identify genomic regions associated with both average performance (intercept) and environmental sensitivity (slope) for sexual precocity traits. Several candidate genes and biological pathways related to reproductive development, endocrine regulation, metabolism, immune response, and cellular growth were identified. Taken together, the findings of this dissertation demonstrate that the genetic expression of sexual precocity traits in Nellore cattle is strongly influenced by environmental conditions and reinforce the importance of incorporating GxE into genomic evaluations. and provide relevant information to develop more accurate breeding strategies.