Corridas de homozigose em tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus): impacto dos critérios de detecção

Abstract

Os objetivos com o presente trabalho foram: (i) avaliar o impacto de diferentes critérios na detecção de corridas de homozigose (ROH) e estimativas de endogamia genômica (FROH) em painéis de média densidade (50K) de tilápias do Nilo (Oreochromis niloticus); (ii) apresentar o conjunto de valores dos critérios que fornecem estimativas de FROH mais plausíveis; (iii) discutir os níveis de FROH no cenário que apresenta os valores mais adequados para os critérios que determinam um segmento como ROH; e (iv) estimar a endogamia a partir de informações do pedigree (FPED) e comparar com FROH. Foram utilizados genótipos de 2.848 indivíduos de duas populações distintas (POP_A= 1.376 e POP_B= 1.472) usando um painel comercial de 50K SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Como controle de qualidade, foram removidos marcadores com base no equilíbrio de Hardy-Weinberg (p-value<10⁻¹⁵) e taxa de genotipagem (call rate) menor que 0,95, totalizando 36.080 SNPs para as análises. A análise de ROH foi realizada com uso do pacote detectRUNS implementado no software R e o FROH foi calculado de acordo com a proporção autozigótica do genoma. Os parâmetros que tiveram seus critérios avaliados foram: tamanho de janela e número mínimo de SNPs (10, 15, 20 e 50 SNPs); número máximo de genótipos ausentes permitidos (1, 2, 3 e 5); número máximo de genótipos heterozigotos permitidos (0, 1, 2, 3 e 5); espaçamento máximo entre SNPs (GAP) (50, 125, 370, 500 e 1000 Kb); comprimento mínimo de ROH (350, 500 e 1000 Kb); e densidade mínima de SNP (1/25, 1/50, 1/75 e 1/100 SNP/Kb). A estimação da endogamia do pedigree foi realizada considerando 130.049 animais e o uso do programa BLUPF90. Os resultados dos diferentes cenários foram comparados utilizando estatísticas descritivas do número de segmentos de ROH e os valores estimados de FROH. Os resultados indicaram que, com exceção do critério número máximo de genótipos ausentes, todos os critérios tenderam a afetar tanto o número de ROH quanto as estimativas de FROH. O cenário controle foi o que apresentou estimativas de FROH mais plausíveis, na qual os resultados foram moderados (0,08233 para POP_A e 0,09107 para POP_B) e estão próximos do limite máximo aceitável para tilápias. As estimativas de FPED para a POP_A e POP_B foram iguais a 2,01% e 2,18% (respectivamente) e sugeriram que este coeficiente tende a subestimar a endogamia quando comparado ao FROH do cenário controle. Os resultados aqui apresentados indicam que os critérios utilizados para detectar as corridas de homozigose tem grande impacto nas análises, e consequentemente, nas estimativas de FROH devido a super ou subestimação dos segmentos em homozigose.

This study aimed to: (i) evaluate the impact of different criteria in the detection of runs of homozygosity (ROH) and estimates of genomic inbreeding (FROH) using medium density panels (50K) in Nile tilapia (Oreochromis niloticus); (ii) discuss the set of criteria that provides the most plausible FROH estimates; (iii) discuss the FROH levels in the scenario that presents the most plausible criteria to determine a ROH; and (iv) estimate inbreeding coefficients from pedigree data (FPED) and compare to FROH. Genotypes from 2,848 individuals from two distinct populations (POP_A= 1,376 e POP_B= 1,472) were used using a commercial panel of 50K SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). For quality control, markers were removed based on Hardy-Weinberg equilibrium (p-value<10⁻¹⁵) and call rate lower than 0.95, totaling 36,080 SNPs for subsequent analysis. ROH analysis was performed using the detectRUNS package implemented in the R software and the FROH was calculated according to the autozygosity proportion of the genome. The evaluated parameters were: window size and minimum number of SNPs (10, 15, 20, and 50 SNPs); maximum number of missing genotypes (1, 2, 3, and 5); maximum number of allowed heterozygous genotypes (0, 1, 2, 3, and 5); maximum gap between SNPs (50, 125, 370, 500, and 1000 Kb); minimum ROH length (350, 500, and 1000 Kb; and minimum SNP density (1/25, 1/50, 1/75, and 1/100 SNP/Kb). The FPED was performed in the BLUPF90 program by considering 130,049 animals. The results of the different scenarios were compared using descriptive statistics encompassing the number of ROH, the estimated values of FROH. The results indicated that all criteria tended to affect both the ROH number and FROH estimates, except the criterion of maximum number of missing genotypes. The control scenario presented the most plausible FROH estimates, in which the results were moderate (0.08233 for POP_A and 0.09107 for POP_B) and close to the maximum acceptable inbreeding limit for tilapia. FPED estimates for POP_A and POP_B were equal to 2.01% and 2.18% (respectively) and suggested that this coefficient tends to underestimate inbreeding when compared to the FROH of the control scenario. Therefore, the results presented herein indicate that the criteria used to detect ROH have a great impact on the analyses, and consequently, on the FROH estimates due to the over or underestimation of the homozygous segments.