Herdabilidade e estudo de associação genômica de características de emissão de metano em bovinos da raça Nelore - Souza, Luana Lelis [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
A seleção genética para reduzir a emissão de metano (CH4) por ruminantes é uma estratégia para mitigar o CH4 porque as melhorias são cumulativas e permanentes ao longo das gerações. O objetivo deste estudo foi estimar a herdabilidade e realizar o estudo de associação genômica das características de emissão de CH4 em bovinos da raça Nelore. Os dados foram coletados em dois programas de melhoramento genético (Instituto de Zootecnia (IZ) e Qualitas). Os animais foram avaliados em testes de eficiência alimentar. As dietas consistiram em 60% de volumoso e 40% de concentrado. O metano foi avaliado em 751 Nelore (48 fêmeas do IZ, 564 machos do IZ e 139 machos do Qualitas), por cinco dias consecutivos, por meio da técnica de hexafluoreto de enxofre como gás traçador. Foram analisadas a emissão de metano em g/dia (CH4gd), emissão de metano por kg de CMS (CH4CMS), emissão de metano residual (CH4R), emissão de metano por kg de peso vivo médio (CH4PVM) e emissão de metano por ingestão média diária (CH4GMD). Os dados foram analisados ajustando um modelo animal univariado com o efeito fixo de grupo de amostragem, idade inicial na coleta de CH4 como covariável, bem como os efeitos aleatórios de animal e erro. Foram incluídos nesse estudo informações fenotípicas das características de emissão de metano de 743 animais, além de genótipos oriundos de 6.239 animais genotipados. O número total de SNPs utilizados nas análises de associação genômica ampla com os genótipos após a imputação foi de 407.213. O arquivo de pedigree com 18.352 animais foi incluído na análise. A identificação dos genes foi realizada no BioMart/Ensembl (genoma bovino ARS-UCD1.2). A estimativa de herdabilidade foi de 0,39 para CH4gd, 0,20 para CH4CMS, 0,36 para CH4GMD, 0,06 para CH4PVM, 0,20 para CH4R. A janela 39697429 - 40695738 do cromossomo 20 teve uma grande participação na explicação da variância aditiva na maioria das características de emissão de metano (CH4gd, CH4CMS, CH4PVM e CH4R). Vários genes associados com a emissão de metano foram encontrados, como C1QTNF3, ACBD5, ADAMTS12, ANGPTL2, OSMR, NOS1, ERCC5, COL14A1. Os genes estão associados com deposição de gordura, peso de carcaça, crescimento e desenvolvimento, eficiência alimentar, estresse térmico, qualidade da carne, marmoreio. O valor da estimativa de herdabilidade para a característica emissão de metano demonstra o potencial de seu uso como critério de seleção em programas de melhoramento genético animal. Em conclusão, as características relativas a emissão de metano podem ser incluídas em programas de melhoramento animal.

Genetic selection to reduce methane emissions (CH4) by ruminants is a strategy to mitigate CH4 because the improvements are cumulative and permanent over generations. The objective of this study was to estimate the heritability and perform the genomic wide association study of CH4 emission traits in Nellore cattle. Data were collected in two genetic improvement programs (Instituto de Zootecnia (IZ) and Qualitas). The animals were evaluated in feed efficiency tests. Diets consisted of 60% roughage and 40% concentrate. Methane was evaluated in 751 Nelore (48 females from the IZ, 564 males from the IZ and 139 males from the Qualitas), for five consecutive days, using the flux hexafluoride technique as a tracer gas. Methane emissions in g/day (CH4gd), methane emissions per kg of DMI (CH4CMS), residual methane emissions (CH4R), methane emissions per kg of average live weight (CH4PVM) and methane emissions per average daily intake (CH4ADG). Data were analyzed by fitting a univariate animal model with the fixed effect of accelerator group, initial age at CH4 collection as a covariate, as well as the random effects of animal and error. This study included phenotypic information on the methane emission traits of 743 animals, in addition to genotypes originating from 6,239 genotyped animals. The total number of SNPs used in genomic-wide association analyzes with genotypes after imputation was 407,213. The pedigree file with 18,352 animals was included in the analysis. Gene identification was performed using BioMart/Ensembl (bovine genome ARS-UCD1.2). The estimate of heritability was 0.39 for CH4gd, 0.20 for CH4CMS, 0.36 for CH4GMD, 0.06 for CH4PVM, 0.20 for CH4R. The window 39697429 - 40695738 of chromosome 20 had a great participation in explaining the additive variance in most methane emission characteristics (CH4gd, CH4CMS, CH4PVM and CH4R). Several genes associated with methane emission were found, such as C1QTNF3, ACBD5, ADAMTS12, ANGPTL2, OSMR, NOS1, ERCC5, COL14A1. Genes are associated with fat deposition, carcass weight, growth and development, feed efficiency, heat stress, meat quality, marbling. The value of the heritability estimate for the methane trait emission demonstrates its potential use as a selection option in animal genetic improvement programs. In conclusion, traits related to methane emissions can be included in animal breeding programs.
Heritability and study of genomic association of methane emission traits in Nelore cattle
Keywords: Consumo de alimentos; Ganho de peso; Gases de efeito estufa; Genética animal