Integração de métodos genômicos para seleção de genótipos de pacu (Piaractus mesopotamicus) resistentes à bactéria Aeromonas hydrophila
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Data
2020-03-02
Autores
Mastrochirico-Filho, Vito Antonio [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
O pacu Piaractus mesopotamicus é considerado uma das mais importantes espécies de peixe cultivadas no Brasil. Apesar desta representatividade, esta espécie possui poucas informações genéticas disponíveis, principalmente em relação à resistência às enfermidades. A infecção por Aeromonas hydrophila é responsável por grandes prejuízos econômicos na produção de pacu. Experimentos de desafio, baseados em testes de sobrevivência por exposição dos organismos a patógenos específicos, têm sido realizados para buscar estimativas confiáveis para seleção de famílias geneticamente resistentes às enfermidades. Portanto, os principais objetivos deste estudo foram: 1) avaliar a herdabilidade de resistência do pacu à infecção por A. hydrophila; 2) caracterizar a arquitetura genética com a identificação de QTLs (Quantitative Trait Loci) relacionados com resistência à A. hydrophila, por meio de sequenciamento/genotipagem de SNPs (RAD-Seq, restriction site associated DNA sequencing); 3) caracterizar genes do sistema imune, por meio de sequenciamento RNA-Seq, de indivíduos de pacu submetidos ao desafio de resistência à A. hydrophila. Moderados valores de herdabilidade foram encontrados para sobrevivência e tempo de morte, indicando que a resistência contra A. hydrophila em pacu pode ser melhorada por programas de melhoramento genético. 17.453 SNPs foram identificados pela técnica RAD-Seq, para investigar a arquitetura genética da resistência à infecção por A. hydrophila pelo estudo de associação genômica ampla (GWAS), e identificar loci associados à característica de resposta imune. Um mapa de ligação foi construído com 27 grupos de ligação (GLs). O comprimento dos grupos de ligação variou de 79,95 (GL 14) a 137,01 (GL 1) cM com um comprimento total de 2.755,60 cM. 22 QTLs em 17 GLs associados com resistência à A. hydrophila sugeriram uma arquitetura de resistência poligênica afetada por múltiplos loci com pequena variância genética aditiva. Com relação às análises de RNA-Seq, 57 genes pertencentes sistema imune do pacu foram significativamente expressos durante o período crítico da infecção, enquanto que 23 genes foram significativamente expressos quando a mortalidade atingiu o plateau. A prática de integração de métodos genômicos para aplicação de programas de melhoramento genético abordando a resistência do pacu à infecção por A. hydrophila é fundamental para acelerar a produção aquícola nacional de maneira sustentável.
Pacu Piaractus mesopotamicus is considered one of the most important cultivated fish species from Brazil. Despite this representativeness, few genetic information is available for P. mesopotamicus, especially regarding disease resistance. Aeromonas hydrophila infection is responsible for major economic losses in P. mesopotamicus production. Challenge experiments have been performed to evaluate reliable estimates on selection of families genetically resistant to diseases. Therefore, the main objectives of this study were: 1) evaluate the resistance heritability in 36 P. mesopotamicus families subjected to A. hydrophila challenge; 2) characterize the genetic architecture identifying QTLs (Quantitative Trait Loci) related to A. hydrophila resistance by SNP sequencing / genotyping; 3) characterize genes belonging to immune system of individuals submitted to the disease resistance challenge, by transcriptome analysis (RNA-Seq). Moderate heritability values were found for survival rate and time of death, indicating that resistance against A. hydrophila in P. mesopotamicus can be improved by breeding programs. 17,453 SNPs were identified by RAD-Seq technique to investigate the genetic architecture of resistance to A. hydrophila. When a linkage map was constructed, the length of linkage groups (27 linkage groups) varied from 79.95 (LG 14) to 137.01 (LG 1) cM, with a total integrated map length of 2,755.60 cM. 22 QTLs in 17 LGs associated with A. hydrophila resistance suggested a polygenic resistance architecture affected by multiple loci with small additive genetic variance. With respect to RNA-Seq analyzes, 57 genes belonging to the pacu immune system were significantly expressed during the critical period of infection, while 23 genes were significantly expressed when mortality reached the plateau. The practice of integrating genomic methods for the application of breeding programs addressing pacu resistance to A. hydrophila infection is essential to accelerate national aquaculture production in a sustainable manner.
Pacu Piaractus mesopotamicus is considered one of the most important cultivated fish species from Brazil. Despite this representativeness, few genetic information is available for P. mesopotamicus, especially regarding disease resistance. Aeromonas hydrophila infection is responsible for major economic losses in P. mesopotamicus production. Challenge experiments have been performed to evaluate reliable estimates on selection of families genetically resistant to diseases. Therefore, the main objectives of this study were: 1) evaluate the resistance heritability in 36 P. mesopotamicus families subjected to A. hydrophila challenge; 2) characterize the genetic architecture identifying QTLs (Quantitative Trait Loci) related to A. hydrophila resistance by SNP sequencing / genotyping; 3) characterize genes belonging to immune system of individuals submitted to the disease resistance challenge, by transcriptome analysis (RNA-Seq). Moderate heritability values were found for survival rate and time of death, indicating that resistance against A. hydrophila in P. mesopotamicus can be improved by breeding programs. 17,453 SNPs were identified by RAD-Seq technique to investigate the genetic architecture of resistance to A. hydrophila. When a linkage map was constructed, the length of linkage groups (27 linkage groups) varied from 79.95 (LG 14) to 137.01 (LG 1) cM, with a total integrated map length of 2,755.60 cM. 22 QTLs in 17 LGs associated with A. hydrophila resistance suggested a polygenic resistance architecture affected by multiple loci with small additive genetic variance. With respect to RNA-Seq analyzes, 57 genes belonging to the pacu immune system were significantly expressed during the critical period of infection, while 23 genes were significantly expressed when mortality reached the plateau. The practice of integrating genomic methods for the application of breeding programs addressing pacu resistance to A. hydrophila infection is essential to accelerate national aquaculture production in a sustainable manner.
Descrição
Palavras-chave
Peixes doenças, Peixes genética, Melhoramento genético, Sequenciamento de nucleotídeos em larga escala, Transcriptoma