Arquitetura genética do consumo alimentar residual em bovinos Nelore - Silva, Beatriz Pressi Molina da [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2018)
A alimentação é o componente mais dispendioso e relevante na produção de bovinos de corte. Com a necessidade de tornar a bovinocultura de corte mais rentável e sustentável, características de eficiência alimentar ganharam importância, entretanto, apresentam dificuldades pela onerosa obtenção da informação. A característica relacionada a eficiência alimentar e com mais estudos na última década, consumo alimentar residual (CAR), possui independência fenotípica de características de crescimento e de produção. O avanço na utilização da tecnologia de marcadores moleculares, como os SNPs, possibilitou o uso de novas ferramentas genômicas. Neste sentindo, é de interesse econômico e científico investigar mecanismos genéticos e biológicos que influenciam o CAR. O objetivo do estudo foi identificar regiões genômicas associadas ao CAR, avaliar diferenças genômicas em grupos contrastantes de animais, além de estimar os efeitos da substituição alélica de SNP que apresentem diferentes frequências alélicas em bovinos Nelore (Bos indicus). Foram utilizadas informações fenotípicas de 946 animais participantes do teste de eficiência alimentar nos anos de 2010 a 2017, com informação de genótipos de 956 animais. O modelo abordado para predição dos valores genéticos foi o WssGBLUP/S2, e a cada iteração foram reestimados efeitos de SNPs a partir de valores genético genômico (GEBVs). Foram encontradas oito regiões explicando variância genética total acima de 1%, totalizando 12,25% da variância genética total do CAR, localizadas nos cromossomos 5, 6, 9, 11, 14, 17 e 27, com 71 genes identificados, indicando existência de QTL associados ao CAR nestas regiões do genoma. A classificação de genes quanto a função biológica foi realizada pelo pacote topGO e as principais vias metabólicas associadas ao CAR foram relacionadas com função mitocondrial e metabolismo energético. O CAR apresentou estimativa de herdabilidade moderada (0,24) utilizando matriz genômica associada à matriz de parentesco (H). A partir do fenótipo ajustado, 20% dos animais presentes nos extremos da característica foram divididos em eficientes e não eficientes. Foi realizado teste exato de Fisher (p<0,05) e corrigido para taxa de falso positivo (FDR) (q<0,05), resultando em 104 SNPs significativos com diferenças alélicas entres os grupos. Foi calculado, para cada SNP diferenciado entre os grupos divergentes, o efeito da substituição aditiva alélica, resultando a soma para cada efeito o valor de 0,51% da variância genética aditiva para o CAR. Para identificar regiões do genoma selecionadas de forma divergente em relação aos grupos contrastantes para o CAR foi utilizado o estimador índice de fixação (Fst). O valor máximo de Fst para janelas de 100kb com 50kb de sobreposição foi de 0,025, com média de 0,022. O baixo valor de Fst demonstra baixa diferenciação genética entre os grupos, e sustenta a estrutura da população visualizada na análise de PCA. As 10 janelas com maiores valores de Fst estavam presentes nos cromossomos 4, 6, 9, 14, 23 e 25, apresentando 8 genes associados a estas regiões. Estas regiões demonstram quais genes possivelmente sofrem modificações para adaptação a seleção do CAR. A contínua seleção para o CAR provavelmente irá alterar as frequências alélicas e evidenciar as forças de seleção em diferentes regiões do genoma, diferenciando os grupos contrastantes. Os genes identificados podem fornecer informações adicionais sobre regiões QTL, devem ser considerados em estudos de associação, genômica funcional e utilizados em programas de melhoramento genético, como ferramenta para aumentar a eficiência da seleção do CAR.

Feeding is the most expensive and relevant component in the production of beef cattle. With the need to make beef cattle production more profitable and sustainable, feed efficiency traits have gained importance, however, they present difficulties due to the onerous obtaining of the information. The trait related to feed efficiency and with more studies in the last decade, residual feed intake (RFI), has phenotypic independence of growth and production traits. Advances in the use of molecular marker technology, such as SNPs, provide new genomic tools. In this sense, it is of economic and scientific interest to investigate genetic and biological mechanisms that influence RFI. The objective of the study was to identify genomic regions associated with RFI, and in contrasting groups of animals, to evaluate genomic differences and to estimate the effects of allelic substitution of SNPs that present different allelic frequencies in Nelore (Bos indicus) cattle. Phenotypic information from 946 animals participating in the feed efficiency test was used from 2010 to 2017, with information on 956 animals genotypes. The model addressed for prediction of genetic values was the WssGBLUP/S2, and at each iteration were re-estimated effects of SNPs from genomic genetic values (GEBVs). Eight regions were found explaining over 1% of the total genetic variance, and accounting for 12.25% of the total genetic variance of the RFI, located on chromosomes 5, 6, 9, 11, 14, 17 and 27, with 71 genes identified, indicating existence of QTLs associated with RFI in these regions of the genome. The classification of genes for biological function was performed by the topGO package and the main metabolic pathways associated with CAR were related to mitochondrial function and energy metabolism. The RFI presented an estimate of moderate heritability (0.24) using pedigree-genomic relationship matrix (H). From the adjusted phenotype, 20% of the animals present at the extremes of the trait were divided into efficient and non-efficient. Fisher's exact test (p <0.05) and corrected for false positive rate (FDR) (q <0.05) were performed, resulting in 104 significant SNPs with allelic differences between groups. The effect of the allelic additive substitution was calculated for each differentiated SNP between the divergent groups, resulting in the sum of 0.51% of the additive genetic variance for the RFI for each effect. In order to identify regions of the genome that were differently selected in relation to the groups contrasting for CAR, the fixation index (Fst) was used. The maximum value of Fst for 100kb windows with 50kb of overlap was 0.025, with an average of 0.022. The low Fst value demonstrates low genetic differentiation between the groups, and supports the population structure visualized in the PCA analysis. The 10 windows with higher Fst values were present in chromosomes 4, 6, 9, 14, 23 and 25, presenting 8 genes associated to these regions. These regions demonstrate which genes may undergo modifications to fit RFI selection. The continuous selection for the RFI probably will alter the allelic frequencies and evidence the selection forces in different regions of the genome, differentiating the contrasting groups. The identified genes can provide additional information on QTL regions, should be considered in association studies, functional genomics and used in breeding programs as a tool to increase the efficiency of RFI selection.
Genetic architecture of residual feed intake in Nelore cattle
Keywords: estudo de associação; frequência alélica; Fst; QTL; association study; allele frequency