Estudo de associação genômica ampla e estimativas de parâmetros genéticos para resistência ao Ichthyophthirius multifiliis em tambaqui (Colossoma macropomum) - Lira, Lieschen Valeria Guerra [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021)
O Tambaqui (Colossoma macropomum) é a principal espécie nativa produzida na América latina, contudo sua produção é afetada pela infestação do parasita Ichthyophthirius multifiliis, o que causa surtos de mortalidade resultando em importantes perdas econômicas. Os tratamentos atuais têm sido ineficazes para o controle desta doença e muitas vezes resultam poluentes para o meio ambiente. Diante desta perspectiva, a seleção genética para resistência ao I. multifiliis é uma proposta sustentável, pois resultaria numa prática com menor contaminação ao meio ambiente e muito mais eficiente a longo prazo na produção do tambaqui. O objetivo do presente trabalho foi estimar parâmetros genéticos da resistência ao I. multifiliis, além da integração de análises genômicas para a genotipagem de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) correlacionados com esta característica. Para isto, foram formadas 8 famílias de tambaqui, as quais foram desafiadas por um experimento de coabitação com o parasita I. multifiliis. As variáveis analisadas foram a sobrevivência (SS), o tempo de morte (TD) e a carga parasitária (PL). Obteve-se variação fenotípica significativa entre as famílias para o SS (16 a 100%) e o TD (217 a 254 horas pós coabitação). Além do mais, foram estimados altos valores de herdabilidade para SS e TD (0,46 ± 0,09 e 0,60 ± 0,18, respectivamente). No entanto, não tivemos valores significativos para PL. Após várias etapas de filtragem, a genotipagem do SNP por dupla digestão do DNA associado ao sítio de restrição (ddRAD-seq) revelou um total de 7.717 SNPs em 119 indivíduos, que foram usados para GWAS pelo GBLUP de etapa única (ssGBLUP) e método de Bonferroni. As análises genômicas resultaram em quatro SNPs sugestivos detectados (três para TD e um para PL) em quatro grupos de ligação (2, 9, 11 e 20) que cruzaram o limiar de Bonferroni em todo o cromossomo. Esses SNPs foram aplicados para mapear QTLs, encontrando 11 genes candidatos (abcf3, znf830, ccr9, gli3, ackr4, tbata, ndr2, tgfbr3, nhej1, znf644b, cldn10a) que provavelmente estão envolvidos na resistência à infestação por I. multifiliis. Os resultados apresentados neste estudo sugerem que a resistência a I. multifiliis em tambaqui pode ser melhorada através de programas de melhoramento genético e esta característica é considerada poligênica com várias regiões genômicas de menor efeito afetando a variância genética total.

Tambaqui (Colossoma macropomum) is the principal native species produced in Latin America, however, its production is affected by the infestation of the parasite Ichthyophthirius multifiliis, which causes outbreaks of mortality that result in significant economic losses. Current treatments have been ineffective in controlling this disease and often result in pollutants for the environment. Due to this perspective, genetic selection for resistance to I. multifiliis is a sustainable approach and efficient in long term to the production of tambaqui, as it results in less damage to the environment. The aim of this investigation was: 1) to estimate the genetic parameters of resistance to I. multifiliis in tambaqui, by a controlled experimental challenge; 2) to analyze the genetic architecture of the resistance to I. multifiliis in tambaqui, by genome wide association study (GWAS) using single nucleotide polymorphisms (SNPs). Eight full-sib families of tambaqui were experimentally analyzed by a cohabitation challenge with the parasite I. multifiliis. The resistant traits analyzed were survival status (SS), time of death (TD) and parasite load (PL). A significant phenotypic variation was obtained between the families for SS (16 to 100%) and TD (217 to 254 hours after cohabitation). High heritability values were estimated for SS and TD (0.46 ± 0.09 and 0.60 ± 0.18, respectively). However, we did not have significant heritability values for PL. After several filtering steps, the SNP genotyping by double-digest restriction-site associated DNA (ddRAD-seq) revealed a total of 7.717 SNPs in 119 individuals, which were used for GWAS by the single-step GBLUP (ssGBLUP) and Bonferroni method. The genomics analyzes resulted in four suggestive SNPs detected (three for TD and one for PL) in four linkage groups (2, 9, 11 and 20) that crossed the chromosome-wide Bonferroni threshold. These SNPs were applied to map QTLs, finding 11 candidate genes (abcf3, znf830, ccr9, gli3, ackr4, tbata, ndr2, tgfbr3, nhej1, znf644b, cldn10a) that are likely to be involved in resistance to infestation by I. multifiliis. The results presented in this study suggest that resistance to I. multifiliis in tambaqui can be improved through genetic improvement programs and this trait is considered polygenic with several genomic regions of minor effect affecting the total genetic variance.
Genome-wide association study and estimates of genetic parameters for resistance to Ichthyophthirius multifiliis in tambaqui (Colossoma macropomum)
Keywords: Melhoramento genético; Colossoma macropomum; Ichthyophthirius multifiliis; Genética quantitativa; GWAS