Teses - Genética e Melhoramento Animal - FCAV

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Aplicação de ferramentas genômicas na avaliação genética da idade ao primeiro parto em búfalas da raça Murrah
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-26) Santos, Jessica Cristina Gonçalves dos; Tonhati, Humberto [UNESP]; Araujo Neto, Francisco Ribeiro de; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A idade ao primeiro parto (IPP) é uma das características reprodutivas mais importante em um rebanho leiteiro, pois está associada ao início da vida produtiva das fêmeas. No entanto, a IPP tem estimativa de herdabilidade baixa, com maior parte da variância fenotípica composta por fatores ambientais. O ambiente é um fator determinante para a expressão e funcionalidade dos genes, e a interação entre os genes e o ambiente são responsáveis pelas variações fenotípicas das características. Assim, é importante que o efeito da interação genótipo-ambiente (IGA) seja incluído em avaliações genéticas para identificar a sensibilidade dos animais em uma ampla gama de condições ambientais. Uma das formas de aumentar o desempenho reprodutivo das fêmeas, é por meio da seleção de animais robustos, e por meio da compreensão da base molecular subjacente à IGA da IPP. Além disso, a inclusão de informações genômicas pode contribuir para maiores ganhos genéticos de características de baixa herdabilidade como a IPP, pois fornecem avaliações genéticas mais acuradas e menos tendenciosas que os modelos tradicionais. Existem diferentes métodos que podem ser utilizados para a predição genômica, no entanto, estes podem diferir na capacidade preditiva dos valores genômicos. Dessa forma, os objetivos deste estudo foram: i) avaliar a IGA da IPP por meio do modelo de norma de reação (RNM); ii) avaliar a habilidade de predição do RNM obtidos via BLUP e ssGBLUP; iii) identificar genes relacionados a IGA da IPP e iv) avaliar a acurácia e a dispersão das predições genômicas para a IPP em búfalos Murrah utilizando PBLUP, ssGBLUP, WssGBLUP e ssBR (ssBA, ssBBπ, ssBCπ, ssBL e ssBRR). Foi observado um efeito importante da IGA na IPP, com incremento de acurácia nos valores genéticos preditos para o intercepto e inclinação da RNM quando foram incluídas informações genômicas. Foram identificadas regiões genômicas importantes decorrentes dos efeitos de IGA sobre a IPP. Após análise funcional, foram detectados cinco genes principais, envolvidos em dois processos biológicos ligados ao metabolismo de lipídios e a imunidade. Os métodos de predição indicaram que a utilização de informação genômica pode melhorar o ganho genético para a IPP, aumentando a acurácia e reduzindo a inflação/deflação das predições desta característica em comparação com o modelo tradicional baseado em pedigree. Além disso, entre todos os modelos genômicos de passo único estudados, o WssGBLUP e o ssBA foram os métodos mais vantajosos a serem utilizados na avaliação genômica da IPP de búfalos desta população.
O uso de topótipos atuais para auxliar na resolução taxonômica do gênero Mazama Rafinesque, 1817, na América Latina
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-24) Sandoval, Eluzai Dinai Pinto [UNESP]; Duarte, José Maurício Barbanti; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os estudos taxonômicos dos cervídeos neotropicais do gênero Mazama tem mostrado a similaridade morfológica e alta diversidade cariotípica entre as espécies, sugerindo que muitos nomes considerados hoje sinônimos de outras espécies poderiam ser validados a partir das técnicas citogenéticas e genética molecular. Visando conhecer a identidade de vários táxons nominais designados para exemplares que foram descritos em países de América Latina, para os quais há ausência de pesquisa com respeito à sua taxonomia, o objetivo do trabalho foi complementar a descrição taxonômica de espécimes coletados no México, Argentina e Venezuela. Foi feita uma análise integrativa através da caracterização morfológica (biometria corporal, padrões de coloração e craniometria), citogenética (cariótipo convencional, biometria cromossômica, bandamento C, bandamento G, Coloração de Ag-NOR e FISH) e molecular (DNA mitocondrial) de topotipos atuais de Mazama pandora, Mazama americana citus, Mazama rufa toba e Mazama simplicicornis argentina. Como resultados, a filogenia mitocondrial recupera M. pandora como grupo-irmão de Odocoileus, e a investigação morfológica aponta para a existência de caracteres diagnósticos do táxon. Somado a exclusividade do cariótipo observado, os dados permitem a discussão de um gênero distinto de Mazama e Odocoileus. Para M. americana citus, os resultados moleculares apontam uma posição basal em Blastocerina, sendo essa linhagem distintamente relacionada com outros cervídeos neotropicais atualmente reconhecidos no gênero Mazama. O cariótipo único, a monofilia do clado e os caracteres exclusivos de tamanho e coloração corporal permitem reconhecer o nível específico do táxon. Para Mazama rufa toba, os dados moleculares, cariotípicos e morfológicos também são concordantes para o seu reconhecimento específico. A análise do genoma mitocondrial completo sustenta uma posição filogenética independente em Odocoileina para o espécime em relação a outros cervideos neotropicais e, em particular, à espécie M. rufa, já descrita para a região do Paraguai. Por outro lado, as características morfológicas e cariotípicas evidenciaram as homologias entre M. simplicicornis argentina e Subulo gouazoubira. Os resultados filogenéticos recuperaram ambos táxons no mesmo clado, evidenciando que M. simplicicornis argentina deve ser considerada como sinónimo junior de Subulo goauzoubira. Os topotipos analisados contribuíram com o entendimento da identidade taxonômica de exemplares descritos na América Latina e sua relação com as outras espécies de cervídeos neotropicais. O reconhecimento de espécies válidas e novos nomes genéricos evidenciados no presente estudo, sustenta a necessidade de continuar a revisão aprofundada do gênero Mazama, e constitui o passo inicial para estudos com abordagens que avaliem as populações e, estabelecem planos de conservação.
Estudo de proteínas diferencialmente expressas e integração biológica multi ômicas para características de qualidade de carne e carcaça em bovinos da raça Nelore
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-05) Frezarim, Gabriela Bonfá [UNESP]; Albuquerque, Lucia Galvão de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As técnicas ômicas são ferramentas poderosas que permitem o estudo abrangente e sistemático dos componentes biológicos em um organismo. Isso inclui a análise do DNA, RNA e proteínas, que fornecem informações sobre diferentes níveis de organização molecular. No entanto, apesar dos avanços obtidos pelas técnicas isoladamente, é cada vez mais aceito pela comunidade científica a ideia de que nenhuma delas é capaz de lidar com a complexidade dos sistemas biológicos por si só. Dessa forma, uma abordagem integrativa por meio de análises de enriquecimento funcional de dados multi-ômicos, pode fornecer informações mais abrangentes e precisas sobre genes e redes biológicas envolvidos em fenótipos de interesse. Portanto, o objetivo do trabalho foi a identificação de biomarcadores por meio de análise proteômica, além de uma abordagem biológica integrativa combinando os dados de GWAS (associação genômica ampla), transcriptômicos (RNA-Seq) e proteômicos (LC-MS/MS) a fim de identificar os principais loci e vias associados às características de interesse. Para isso, 24 bovinos Nelore extremos para cada característica estudada (maciez, área de olho de lombo (AOL), marmoreio e espessura de gordura subcutânea (EGS) foram sequenciados e fenotipados. Os resultados foram apresentados no capítulo 2 e 3. No capítulo 2, foram selecionados para análise proteômica, 12 animais com maiores e 12 animais com menores fenótipos para maciez, AOL, marmoreio e EGS. A análise proteômica foi realizada utilizando as contagens espectrais brutas dos mesmos grupos extremos, por meio do pacote em R msmsTest. Proteínas envolvidas na organização do citoesqueleto, proteólise e pertencentes a família de pequenas proteínas de choque térmico foram identificadas como diferencialmente expressas para maciez da carne. Além disso foram identificadas proteínas centrais para a característica, incluindo CRYAB, FGG, PSMB5 e RDX. Para o marmoreio foram identificadas proteínas associadas a organização do citoesqueleto, ligação a actina, adipogênese e proliferação celular, além de proteínas centrais como ATP5F1A e TPI1. Considerando as AOL, as proteínas estavam associadas a proliferação celular, reparo do DNA, replicação, transcrição e proteínas pertencentes a família SERPINA. Além disso, a análise de co-expressão indicou a proteína DOCK7 como central para a característica. Para EGS as proteínas identificadas estavam envolvidas na regulação do citoesqueleto de actina, estabilização da matriz extracelular e estruturação celular. Além disso, a CAMK2B foi identificada como central para o fenótipo. No capítulo 4 os resultados das análises GWAS foram apresentadas com base na proporção de variância aditiva explicado por janelas de 1 Mb. Para as análises de RNA-Seq, foram utilizados os mesmos grupos de animais extremos considerados na análise proteômica. Estes conjuntos de 24 animais foram submetidos à análise de expressão diferencial por meio do software DESeq2. No geral, os genes e proteínas estavam associados ao crescimento, regulação do ciclo celular, estrutura celular e resposta ao estresse térmico (AUTS2, CAST RDX e PSMD7). Considerando a AOL, genes e proteínas estavam envolvidos com processos apoptóticos, desenvolvimento muscular e regulação do ciclo celular. Para a característica de marmoreio foram identificadas proteínas de ligação à actina, proteínas formadoras de microtúbulos e proteínas estruturais, além de genes envolvidos na composição e síntese de ácidos graxos a genes centrais como CAND1, ACTN4, FGFR2 e NCOR2. Para EGS foram identificados genes neuronais, além de transcritos e proteínas associados a organização citoesqueleto de actina e formação de microtúbulos. Além disso, foram identificados genes centrais relacionados com a ubiquitinação (CAND1), regulação do metabolismo energético (CAMK2D) e remodelação de tecidos (PAPPA). O presente estudo permitiu o conhecimento de possíveis genes e proteínas candidatos, além de fornecer uma melhor compreensão teórica dos processos biológicos associados a características de carne e carcaça. Estas informações podem ser úteis em futuras pesquisas com o objetivo de elucidar potenciais marcadores genéticos.
Herdabilidade e estudo de associação genômica de características de emissão de metano em bovinos da raça Nelore
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-13) Souza, Luana Lelis [UNESP]; Silva, Josineudson Augusto II de Vasconcelos; Mercadante, Maria Eugênia Zerlotti; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
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.
Estudo de associação genômica ampla e análise funcional com dados de sequenciamento completo para hipoplasia testicular e características de conformação de pernas e pés em bovinos da raça Nelore
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-31) Silva, Thales de Lima [UNESP]; Carvalheiro, Roberto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A Hipoplasia Testicular (TH) e a Malformação de Pernas e Pés (FLM) estão entre os principais problemas funcionais observados em gado de corte devido à importância da correlação da medidas testiculares com características relacionadas a fertilidade, bem como o bem-estar animal, desempenho e longevidade associados à má formação das pernas e pés. Através de estudos de associação genômica ampla (GWAS) é possível encontrar segmentos do genoma que expliquem uma parte substancial da variação em doenças ou características de interesse econômico. Quando realizados com dados de sequenciamento completo (WGS) espera-se alcançar um refinamento na caracterização de variantes causais possibilitando uma predição de valores genômicos mais precisos. Os objetivos deste estudo foram: i) Estimar parâmetros e tendências genéticas para TH e FLM na raça Nelore; ii) investigar possíveis genes funcionais e vias metabólicas associadas à TH e FLM; iii) compreender a arquitetura genética destas características. Foram utilizados os fenótipos de 1.036.960 animais da raça Nelore e genótipos imputados para HD (~777.000 SNPs) e sequência tendo como referência 151 animais provenientes da base de dados Aliança Nelore. A herdabilidade estimada para TH (0,16) e FLM (0,19) na raça Nelore concorda com valores já relatados na literatura e sugere uma redução da incidência destas malformações por meio da seleção. A tendência fenotípica evidencia a importância de se intensificar esta seleção, apesar do ganho genético anual favorável (TH = -0.12; FLM = -0.25) no período avaliado. Dados de HD e sequencia passibilitaram a identificação de diferentes regiões cromossômicas associadas principalmente à espermatogênese, síntese de esteróides, metabolismo lipídico e esqueletogênese. Novos estudos podem vir a investigar o conjunto de variantes genéticas significativas aqui relatadas, buscando melhorar as decisões de seleção e acasalamento para reduzir a incidência destas em bovinos da raça Nelore.
Uso de SNP e haplótipo em estudo de associação genômica ampla para características produtivas em búfalos de leite da raça Murrah
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-13) Gobo, Diego Ortunio Rosa; Tonhati, Humberto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este estudo teve como objetivo identificar regiões associadas às características de produção de leite (PL), produção de proteína (PP), produção de gordura (PG), percentual de proteína (PORP), percentual de gordura (PORG) e escore celular (ECS), acumulado até 305 dias, usando duas metodologias diferentes: janelas de 10 SNP consecutivos e estrutura de blocos de haplótipos e identificar genes candidatos por meio de análise de ontologia gênica. Os dados fenotípicos consistiram em 2.336 a 10.159 registros de produção, composição e qualidade do leite acumulados ao longo de 305 dias de búfalas leiteiras Murrah. A estimativa dos componentes de variância e parâmetros genéticos, bem como as análises do estudo de associação genômica ampla (GWAS), foram realizadas usando o procedimento BLUP genômico de etapa única (ssGBLUP). Os blocos de haplótipos foram estimados com base no desequilíbrio de ligação (LD) estimado por r² usando o programa Big-LD, através do pacote “gpart” no software R. O GWAS permitiu a identificação de 22 genes candidatos para as características de produção e composição do leite avaliadas na população de búfalas Murrah, enquanto seis genes foram encontrados usando a metodologia de blocos de haplótipos. O número de marcadores SNP por região genômica variou de 2 a 10 em blocos de haplótipos GWAS, em comparação com 10 SNP fixados em análises de janelas. Desta forma, o tamanho das janelas em pares de bases (pb) é maior que os blocos, o que permitiu a identificação de um maior número de genes. Apenas a família de genes SLC26 foi localizado em ambas as metodologias, necessitando estudos adicionais para comprovar sua influência na produção e qualidade do leite em búfalas. Ambas as metodologias se mostraram eficientes na identificação de genes relacionados às características avaliadas na população de búfalos Murrah, proporcionando melhor compreensão biológica de sua arquitetura genética.
Análise genômica da resistência e resiliência de bovinos da raça Angus ao Anaplasma marginale e ao Rhipicephalus microplus
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-21) Arce, Cherlynn Daniela da Silva; Oliveira, Henrique Nunes de [UNESP]; Neto, Francisco Ribeiro de Araújo; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Dentre os principais ectoparasitas que acometem os bovinos no Brasil, o carrapato do boi é considerado o mais importante do ponto de vista econômico no Brasil devido ao fato de ser o único transmissor biológico das Babesia bovis e Babesia bigemina e o principal transmissor da Anaplasma marginale que são os principais hemoparasitas causadores do complexo de doenças denominado de Tristeza Parasitária Bovina (TPB). O objetivo deste trabalho foi estudar os mecanismos de defesa de resistência de bovinos taurinos Angus ao Anaplasma marginale e ao Rhipicephalus microplus utilizando modelo animal de repetibilidade bicaracterístico e de resiliência ao R. microplus utilizando Modelos de Norma de Reação, conjuntamente com estudo de associação genômica ampla (GWAS). No Capítulo 2 foi estudado a resistência de bovinos taurinos Angus ao A. marginale e ao R. microplus. Foram estimadas herdabilidades baixas de 0,0854 e 0,1929, para A. marginale e R. microplus, respectivamente. As estimativas de repetibilidade variaram de baixa a moderada, 0,1602 e 0,2514, para A. marginale e R. microplus, respectivamente. A correlação genética entre a resistência a ambos os parasitas foi baixa e não significativa (0,1711). Realizou-se um estudo de GWAS e análise funcional dos genes candidatos, identificando os genes GJA1, PTPRZ1, LAX1, CRACR2A, IGF1 para infecção por A. marginale; e os genes candidatos CD74, SLIT2, CSF1R, DNM1L, PPARGC1B e GAB2 para infestação por R. microplus. As seleções para resistência a estes parasitas são características que poderão ser implementadas em programas de melhoramento genético com respostas de longo prazo, devido as suas herdabilidades. No Capítulo 3 foi feito o estudo sobre resiliência genética ao R. microplus em bovinos da raça Angus. Foram estimadas herdabilidade para o ganho de peso pós-desmama sobre o gradiente de resiliência que variaram de 0,198 até 0,393, com valores menores observados nos ambientes intermediários. Na validação cruzada da análise de seleção genômica o ssBLUP obteve-se melhores resultados do que o BLUP. Realizou-se um estudo de GWAS e análise funcional identificando as rotas metabólicas significativas: “resposta celular ao Interferon alfa, resposta a vírus”, “processo catabólico do rRNA”, “ligação de colágeno envolvida na adesão de matriz celular”, “regulação da atividade de endopeptídeos do tipo cisteína envolvidos no processo apoptótico”. A seleção para resiliência ao carrapato é uma característica que poderá ser implementada em programas de melhoramento genético; entretanto por ser uma característica latente, devem ser realizados estudos sobre resistência e tolerância afim de otimizar a aplicação da resiliência. Os resultados obtidos neste trabalho enriquecem a discussão sobre mecanismos de defesas naturais de controle ao R. microplus ao A. marginale.
Estimativas de parâmetros genéticos e estudo de associação genômica ampla para comportamento de proteção materna em bovinos da raça Nelore
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-02) Fernandes, Luane da Silva; Costa, Mateus José Rodrigues Paranhos da [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os estudos que compõem essa tese foram realizados com os objetivos de (1) estimar parâmetros genéticos para o comportamento de proteção materna (CPMat) de vacas multíparas da raça Nelore e a correlação com características de desempenho e escores visuais de seus bezerros; (2) estimar parâmetros genéticos para o CPMat de vacas primíparas da raça Nelore por meio de avaliação genômica; (3) identificar regiões genômicas associadas ao CPMat; e (4) identificar genes e as respectivas funções biológicas que influenciam o CPMat. O CPMat de vacas multíparas foi avaliado entre 2014 e 2019, durante o manejo pós-parto, atribuindo-se escores através de notas de 1 (vaca indiferente ao vaqueiro e ao bezerro) a 5 (vaca ataca o vaqueiro). O peso ao nascer (PN), ganho médio diário (GMD) e o peso ajustado para 210 dias (P210), conformação (C), precocidade de acabamento (P) e musculatura (M) foram utilizados como medidas dos bezerros referentes ao desempenho e escores visuais até a desmama. As estimativas dos componentes de (co)variâncias e dos parâmetros genéticos foram realizadas utilizando fenótipos corrigidos para os efeitos fixos e covariáveis, com a aplicação do método de máxima verossimilhança restrita por informação média, usando o software AIRELMF90. As estimativas de herdabilidade e repetibilidade para CPMat com a análise uni-característica foram 0,08±0,02 e 0,19±0,01, respectivamente. As correlações genéticas do CPMat com as características de desempenho e escores visuais do bezerro variaram de -0,08±0,13 a 0,18±0,16. No estudo de associação genômica ampla (GWAS), foram utilizados registros de fenótipo de 1.417 vacas primíparas da raça Nelore e registros de 2.792 animais genotipados com chips do tipo SNP (polimorfismo de nucleotídeo único) de alta densidade. A estimativa de herdabilidade genômica para CPMat foi de 0,20±0,14. Foram obtidas 41 janelas de SNPs em 22 cromossomos diferentes e 96 genes candidatos, em que 4 genes se mostraram promissores (AHI1, FBXL20, NEUROD2 e THRA) modulando a expressão do CPMat por estarem envolvidos em mecanismos biológicos referentes ao desenvolvimento e transmissão neural, receptores do hormônio tireoidiano, estresse, ansiedade e medo. Nossos resultados indicaram que o CPMat possui variabilidade genética suficiente para ser incluída em programas de melhoramento genético e a correlação genética com características de desempenho e escores visuais de seus bezerros muito baixa, indicando que sua seleção não prejudicará a performance de suas progênies até a desmama. Tudo isso, contribuirá para a melhoria de aspectos relacionados ao bem-estar dos animais e pessoas envolvidas no manejo pós-parto.
Estudo da frequência de consumo de água e demais atividades de bovinos de corte criados à pasto
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-18) Watanabe, Rafael Nakamura [UNESP]; Munari, Danísio Prado [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A aplicação da tecnologia na agropecuária auxilia a seleção de animais geneticamente superiores. A utilização de acelerômetros na predição do comportamento animal tem se mostrado como ferramenta com potencial para substituição de mão-de-obra humana, auxiliando na redução de custos para o produtor. Além disso, metodologias de sequência de RNA (RNAseq) para o conhecimento dos genes que são expressos em animais mais adaptados ao meio ambiente são fundamentais para o progresso genético de uma população. Portanto, os objetivos desse trabalho foram: (1) Estudar o diferencial de expressão e dispersão de genes em animais da raça Nelore e F1 (Nelore x Angus) com perfis extremos de frequência de consumo de água individual diário e demais atividades durante o período diurno mantidos em pastagens com diferentes níveis de adubação e com diferentes suplementações; (2) estudar diferentes estratégias na predição do comportamento de animais Nelore criados a pasto, especialmente para atividades de menor frequência, a partir de registros de acelerômetros. Foram observados os comportamentos de pastejo, ruminação, ócio em pé e em decúbito, frequência de consumo de água (WCF), frequência do animal no cocho e andar, de 36 animais Nelore e 33 animais F1, criados à pasto. A WCF foi anotada toda vez que o animal compareceu no bebedouro e as demais atividades a cada 10 minutos. Dez animais extremos (cinco extremos superiores e cinco extremos inferiores, para ambas as composições genéticas) foram selecionados para frequência relativa de WCF (razão entre WCF divido e a soma de todos os comportamentos) e frequência relativa da atividade geral (GA) (razão entre a soma de todos os comportamentos, exceto ócio e soma de todos os comportamentos). Estes animais extremos tiveram seu sangue coletado para subsequente sequenciamento de RNA. Nas análises de predição do comportamento animal, foram considerados nove animais da raça Nelore criados à pasto, acoplados com acelerômetros. Três metodologias de “Machine Learning” (“Random Forest” (RF), “Support Vector Machine” (SVM) e “Naive Bayes Classifier” (NBC)) foram comparadas para predição dos comportamentos de ruminação, pastejo, ócio, WCF, frequência do animal no cocho e andar. A fim de se verificar estratégias para melhor predição dos comportamentos devido ao desbalanceamento dos dados colhidos, foram utilizadas as metodologias de reamostragem “under” e “over-sampling”. As análises funcionais e de enriquecimento mostraram para a análise de diferencial de expressão gênica, um total de 13 e 3 genes distintos relacionados a processos biológicos, componentes celulares e vias de Kegg, para os grupos Nelore para frequência de consumo de água (NWCF) e Nelore para atividade geral (NGA), respectivamente. Para a análise de diferencial de dispersão, três e dois genes distintos foram enriquecidos, relacionados aos componentes celulares para NWCF e NGA, respectivamente. Nos grupos WCF e GA para F1 foram encontrados cinco genes distintos, relacionados a processos biológicos, componentes celulares e vias de Kegg. Os genes encontrados neste estudo foram associados a várias características importantes para a capacidade adaptativa dos animais. Nas predições iv do comportamento animal, a acurácia geral foi maior para modelos de RF, sendo a maior para o modelo de RF treinado com dados “over-sampled”. Portanto, em geral, a melhor estratégia para classificar e predizer comportamentos mais frequentes foi com o algoritmo de RF e, quando comportamentos menos frequentes são o principal interesse, a estratégia mais adequada foi utilizar técnica de “over-sampling” para treinamento dos dados.
Determinação do perfil transcriptômico associados à eficiência alimentar de bovinos Nelore (Bos taurus indicus)
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-04-29) Serna‐garcía, Marta [UNESP]; Albuquerque, Lucia Galvão de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
– A população mundial deverá atingir 9,8 milhões pessoas em 2050. Essa tendência ameaça a sustentabilidade dos sistemas e preocupa quanto a capacidade de suprir necessidades alimentares do planeta. Devido à crescente demanda dos produtos pecuários, é necessário estar preparados para os impactos na produção, mas fazê-lo de maneira inclusiva e sustentável exigirá grandes transformações. O consumo alimentar residual (CAR) permite identificar e selecionar animais mais eficientes sem prejuízo do crescimento e reprodução, ou da qualidade da carne. Além disso, o aumento da eficiência alimentar diminui o impacto ambiental, uma vez que animais mais eficientes tendem a consumir menos e produzir mais quando comparados aos menos eficientes. A característica é de difícil mensuração e a busqueda pelo entendimento genético e biológico se tornou uma alternativa na investigação de animais superiores, e dentre as técnicas moleculares, o RNA-Seq, tem sido uma das mais utilizadas, pois permite o sequenciamento e a quantificação dos transcritos com uma grande resolução, detecção de eventos de splicing alternativo e ncRNAs (non-coding RNA), que podem ter diversas funções na arquitetura regulatória. Visando entender melhor os processos genéticos envolvidos na expressão do Consumo Alimentar Residual (CAR), foram analisados dois grupos genéticos (G1 e G2) de bovinos Nelore. No G1, animais (n=60) do mesmo grupo de contemporâneos foram submetidos a uma avaliação do CAR e dentre eles, 24 animais extremos para a característica foram abatidos. Amostras de tecido hepático foram coletadas e sequenciadas por meio da plataforma HiSeq 2500 System (Illumina). Para G2, foram utilizados dados públicos, provenientes do sequenciamento de 20 amostras de tecido hepático de animais divergentes para CAR, também do mesmo grupo de contemporâneos, obtidos por meio HiSeq 2000 System (Illumina). Os objetivos do estudo foram identificar os genes diferencialmente expressos, descrever eventos de splicing alternativo, traçar um perfil dos transcritos de ncRNA comparando duas populações de Nelore (Bos taurus indicus), classificados de forma divergente para CAR, em tecido hepático usando RNA-Seq. Foram encontrados 1.811 genes de expressão diferencial (DEGs) e 2.054 DEGs (p-valor 0,05) para G1 e G2, respectivamente. Quanto aos DEG comumente identicados nas duas populações, foram encontrados 88, dos quais 33 estavam envolvidos na resposta imune e no bloqueio do estresse oxidativo. Foram encontrados sete (B2M, ADSS, SNX2, TUBA4A, ARHGAP18, MECR, ABCF3) possíveis biomarcadores, considerando AUC > 0,70. O gene B2M foi mais expresso no grupo mais eficiente [CAR negativo] comparado com o grupo ineficiente [CAR positivo] atua regulando o turnover proteico, metabolismo lipídico e inibe a morte celular. Em ambos os grupos genéticos, o grupo CAR negativo apresentou genes com capacidade antioxidante, maior capacidade de proliferação celular e proteção contra a morte. Os genes BoLA-DRA, BoLA-DRB3 e CD74 foram preditos como hub, e estão envolvidos na melhoria da resposta imune. Os fatores de transcrição LRRFIP1 e NR4A2 foram detectados e estão envolvidos na promoção da angiogênese e diminuição da apoptose. A análise de redes de interação física mediante dados públicos (BioGRID) detectou 7 possíveis nodes; DDB2, ACTB, PAK1, VIM, PRC1, RPS6KA1 e PKM regulando positivamente proliferação celular, lipólise, organização do citoesqueleto e sobrevivência celular no grupo CAR negativo. No capítulo 4, com os mesmos animais do capítulo 2 (fenotipicamente divergentes para RFI), foram identificados eventos de splicing alternativos diferencialmente expressos (DAS) a partir da abordagem exon-centric. Os DAS encontrados foram transcritos para 67 e 75 genes (p-value ≤ 0,05) respectivamente para G1 e para G2. Identificamos 9 comuns genes DAS, no geral, desempenham um papel no metabolismo lipídico e do sistema imunológico, destacando SAT1 como gene hub. Os RNAs não codificantes significativos encontrados foram; MIR25 and SNORD16 para G1 RNase_MRP e SCARNA10 e para G2 em RLFI. Destacamos o MIR25 sendo capaz de atuar bloqueando a citotoxicidade e o estresse oxidativo e o RNase_MRP como bloqueador do dano mitocondrial. Os resultados relatados neste estudo indicam genes candidatos e mecanismos moleculares reguladores do CAR em dois grupos geneticos em bovinos Nelore, o que irá melhorar a compreensão da eficiência alimentar, auxiliar em futuras abordagens dos métodos quantitativos de melhoramento para aumentar da produtividade e a diminuição do impacto ambiental da pecuária através da identificação de animais com alta eficiência alimentar com rapidez e menor custo.
Características morfométricas de abelhas africanizadas: uma abordagem quantitativa e molecular
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-11-30) Rodrigues, Marisa C. [UNESP]; Oliveira, Henrique Nunes de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
In Apis mellifera L. bees, the reproductive performance of queens is characterized by a set of traits with increasing relevance in international beekeeping due to its high associated economic value. Genetic parameters for reproduction-associated traits are very important, since present, in the Africanized honeybees, interesting genetic correlations with some morphometric traits, such as emergence weight with the weight of the ovaries. However, there are not many studies that include estimation of genetic parameters with genomic approaches so that the physiological aspects are understood at the level of quantitative and molecular genetics, simultaneously. In this present study, I proposed to estimate genetic parameters for the queen's weight at emergence and also identify polymorphisms in the gene previously indicated as a candidate: vitellogenin gene (Vg), for weight at emergence. In this way, we aim to contribute to a better understanding of the gene approaching physiological processes that influence their reproductive performance, in order to improve national beekeeping and leverage and inspire new research focused to unravel the reproductive biology of bees.
Habilidade de predição de painéis de SNP customizados com diferentes densidades usando o método de passo único genômico BLUP em uma população de gado de corte
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-12-15) Rodríguez-Neira, Juan Diego; Baldi, Fernando; Aguilar, Ignacio; Silva, Rafael Medeiros de Oliveira [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A implementação da seleção genômica (SG) nos programas de melhoramento de bovinos de corte no Brasil tem sido suportado por o incremento do progresso genético das populações de bovinos Nelore. No entanto, um desafio de custo-benefício surge com base na quantidade e qualidade dos marcadores SNPs usados para predições acuradas dos valores genômicos (GEBVs). Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar a habilidade de predição de marcadores SNPs em dados simulados e reais sobre características de alta e baixa herdabilidade por meio do método de passo único GBLUP, empregando painéis customizados de baixa e moderada densidade. No capítulo 2, oito réplicas de 18.000 animais genotipados foram simulados com painéis de 335k SNPs, dos quais 6.000 foram a população de validação para predizer os GEBVs. Critérios de alta (H-I) e baixa (L-I) informatividade além da localização equidistante (E-D) dos marcadores foram usados para customizar quatro densidades (35k, 16k, 4k e 2k) de painéis. Assim, em conjunto com o painel de 335k SNPs, treze cenários foram avaliados. Adicionalmente, os painéis customizados foram imputados a 335k SNPs e a acurácia da imputação foi estimada. Em geral, pelo menos 5% dos marcadores H-I ou E-D do painel de 335k SNPs alcançaram predições genômicas confiáveis e imputações acuradas. No capítulo 3, registros de 945 animais genotipados com alta densidade (HD) nascidos entre 1974 e 2018 para peso aos 210 (W210) e 450 (W450) dias de idade e o efeito materno para W210 (MW210) foram usados, dos quais 247 animais nascido despois do 2008 foram a população de validação. Cinco painéis de diferentes densidades (40k, 20k, 10k, 5k e 2k) foram customizados pelos critérios H-I e E-D e o painel HD foi usado como o cenário desejável. As predições dos GEBVs e a acurácia BIF (Beef Improvement Federation) foram obtidas com os programas da família BLUPF90. O método de regressão linear foi usado para avaliar a habilidade de predição, inflação e viés dos GEBVs para cada painel customizado. Uma superestimação da acurácia BIF foi observada quando diminuiu a densidade dos painéis. Para todas as características, a habilidade de predição apresentou aumento com altas densidades e foi similar para painéis customizados com densidades superiores a 10k SNPs, mesmo assim, a inflação foi baixa com altas densidades e o MW210 presentou as maiores inflações. O viés foi susceptível a superestimação dos GEBVs quando a densidade dos painéis customizados diminuiu. Em geral, a acurácia BIF e o nível do viés foram sensíveis aos painéis customizados de baixa densidade enquanto a habilidade de predição com pelo menos 5.000 H-I ou E-D marcadores a partir do painel HD, apresentou predições acuradas e com menos viés. Esses resultados indicaram que o desenvolvimento de painéis customizados de baixa densidade poderia ser uma abordagem viável para SG utilizando o método ssGBLUP e com melhor custo-benefício nos programas de melhoramento de bovinos de corte.
Temperamento de vacas cruzadas Holandês-Gir: Resposta ao treinamento para a primeira ordenha e estimativa de parâmetros genéticos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-10-22) Taborda, Paula Alicia Batista; Costa, Mateus Jose Rodrigues Paranhos da; Valente, Tiago da Silva; Silva, Marcos Vinicius Barbosa da; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O objetivo com a presente pesquisa foi contribuir com o conhecimento da variabilidade genética e fenotípica do temperamento na ordenha em gado leiteiro cruzado Holandês-Gir. A pesquisa foi realizada com o desenvolvimento de dois estudos. O estudo 1 teve como objetivo avaliar as diferenças individuais nas reações comportamentais de novilhas F1 Holandês-Gir submetidas a protocolos de habituação a humanos e aos procedimentos de ordenha. Em uma fazenda comercial 31 novilhas foram submetidas a um treinamento dividido em duas fases: habituação à proximidade humana (fase 1) e à sala de ordenha e ao contato físico com humanos (fase 2). Os resultados indicam que existe variação individual nas novilhas no treinamento para primeira ordenha. A maioria delas reduziu o medo em relação aos humanos e se habituou aos procedimentos de ordenha, então um treinamento prévio ordenha para diminuir reatividade. O estudo 2 teve como objetivo estimar parâmetros genéticos como herdabilidade, repetibilidade, correlações genéticas e fenotípicas para a reatividade na ordenha e produção de leite em vacas Holandês -Gir. A partir de 6.641 dados fenotípicos de reatividade na ordenha de 1.298 vacas cruzadas Holandês-Gir e dados genealógicos fornecidos pela Associação de Criadores de Girolando foram realizadas as estimativas dos componentes de (co) variância e parâmetros genéticos utilizando os programas da família BLUPF90 mediante inferência Bayesiana com THRGibbs1f90. Existe variação genética na variável reatividade na ordenha, o caráter é hereditário e tem alta repetibilidade. Existe uma grande importância em incluir a reatividade na ordenha como uma variável para seleção genética ao longo prazo.
Quantitative genetics and genomic tools applied to aquaculture breeding
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-11-04) Garcia Neto, Baltasar Fernandes; Carvalheiro, Roberto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A procura por animais mais uniformes frente as adversidades ambientais e a aplicação de ferramentas genômicas são exemplos de novas estratégias para tornar o melhoramento genético em espécies aquícolas mais eficiente. No intuito de avaliar a efetividade destas estratégias, os objetivos do presente trabalho foram: i) estimar os componentes genéticos da uniformidade de peso a despesca (PD) e investigar se o PD e sua uniformidade (PDu) podem afetar a sobrevivência (SOB) em camarões; ii) estimar o desequilíbrio de ligação (LD) em uma população de camarões cultivados usando um novo painel de 50k polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs) e iii) avaliar a viabilidade da imputação ao nível de sequência em tilápia do Nilo e os impactos do tamanho e origem da população de referência na acurácia. Para i), foram utilizados 149.919 registros de PD e 164.023 de SOB de uma larvicultura de camarões mexicana. Os dados foram agrupados em três conjuntos de acordo com o tipo de produção: viveiros escavados com baixa densidade (S1), tanques de concreto com recirculação em alta densidade (S2) e juntando ambos conjuntos de dados (S1+S2). Um modelo linear generalizado hierárquico duplo foi aplicado para estimar os componentes de (co)variância de PD-PDu e um modelo bivariado linear misto foi utilizado para estimar os componentes referentes a PD-SOB. As correlações genéticas (rg) para estas características foram estimadas, além da correlação entre valores genéticos (VG) para PDu-SOB. Para ii), 96 camarões (40 machos e 56 fêmeas) reprodutores originários de uma larvicultura do Equador foram genotipados utilizando um novo painel de 50k SNPs. Posteriormente, o LD foi estimado usando três controles de qualidade distintos com diferentes filtros de frequência de alelo menor: 0,1 (CQ1); 0,05 (CQ2) e 0,01 (CQ3). Para iii), amostras de DNA de 326 tilápias provenientes de três populações de origens distintas (PA, PB e PC) foram extraídas e sequenciadas. Após o controle de qualidade dos dados de sequência foram obtidos 4,6 milhões de SNPs em comum para todas as populações. A imputação foi feita em quatro cenários distintos: dois tamanhos (10 ou 90% dos animais de cada população) e duas origens de referência (apenas duas populações diferentes ou todas as três populações). Os animais de validação tiveram seus genótipos ocultados mantendo somente 50k SNPs para a imputação a nível de sequência. Foi utilizado o software FImpute3 e a acurácia de imputação foi avaliada através da correlação entre o genótipo imputado e observado (r²). No estudo de uniformidade, uma proporção significativa de variância genética foi detectada na variância residual de PD, revelando que existe a possibilidade de selecionar para uniformidade desta característica em camarões (coeficiente de variação genética variando de 17 a 35%). As rg entre PD e SOB foram diferentes em sinal e magnitude com base no sistema de produção, sendo iguais a 0,36, -0,59 e -0,02 para S1, S2 e S1+S2, respectivamente. Os coeficientes de correlação entre o VG de PDu e SOB foram significativos apenas para S1 (-0,32), sugerindo que a seleção para famílias mais uniformes também pode aumentar as taxas de sobrevivência em um ambiente de menor densidade. Para os dados genômicos de camarões, foram obtidos 34.425, 39.091 e 42.789 SNPs após CQ1, CQ2 e CQ3, respectivamente, exibindo alto grau de polimorfismo e validando a aplicação deste painel de SNPs para esta população de camarões cultivados. O LD decaiu rapidamente nos primeiros 30 KB de distância de 0,2 para 0,07 e depois diminuiu para 0,02 para distancias mais longas (>80 KB). Esses resultados sugerem incorporação recente de animais de diferentes populações ou linhagens neste grupo de reprodutores e que a seleção genômica e estudos de associação amplo do genoma são viáveis em camarões usando este painel de SNP como ferramenta. Para a imputação, no geral, o r² por animal mostrou resultados intermediários variando de 0,37 a 0,56 para PA e 0,43 a 0,58 para PB e Pc. Entretanto, os resultados mostraram que foi possível imputar de 50k a aproximadamente 680k com alta acurácia usando dados de sequência de tilápia. Foi observado um aumento de 31,5% para PA e 24,6% para PB e PC no r², quando 90% dos animais da mesma população foram usados como referência em comparação a 10%. Não houve diferenças significativas para r² entre os cenários que usaram 90% dos animais da mesma população e usaram animais das três populações como referência, mostrando que a estratégia de usar informações de outra população para aumentar a população de referência teve pouco efeito na acurácia de imputação.
Genomic studies of Babesia bigemina and Anaplasma marginale infection levels in cattle
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-02-25) Romero, Andrea Renata da Silva; Oliveira, Henrique Nunes [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Carrapatos são responsáveis pela propagação de patógenos como a Babesia bigemina e Anaplasma marginale que causam as doenças babesiose e anaplamose bovina, respectivamente. A presença constante do carrapato nos rebanhos nacionais acarreta perdas econômicas e dificuldade na inclusão de raças taurinas, por serem animais mais susceptíveis a doenças parasitárias. Assim, o objetivo desse estudo foi estimar componentes de variância, acurácia de predição dos valores genéticos genômicos (GEBV), e realizar estudo de associação genômica ampla (GWAS) para os níveis de infecção da B. bigemina (BigIL) e A. marginale (AmIL). No capítulo dois foram feitas as análises para BigIL utilizando 1.882 animais (1.716 Braford e 166 Hereford) com genótipos imputados para painel de ~777.000 marcadores. Os componentes de variância foram obtidos por abordagem bayesiana. Para as estimativas de valores genéticos genômicos (GEBV) os fenótipos de contagem de carrapato (CC) e níveis de infecção por B. bovis (BovIL) foram incluídos no modelo multivariado visando ganhos em acurácia de predição da BigIL. As análises de predição genômica e GWAS foram realizadas utilizando o melhor preditor linear não viesado genômico (GBLUP). Foi observada baixa herdabilidade para BigIL (0,090) indicando maior influência ambiental do que genética aditiva. A estimativa da correlação genética entre BigIL e CC foi baixa (0.240), em contraste com a correlação entre BigIL e BovIL que foi alta (0,624). Os valores de correlação genética podem ter contribuído com aumento da acurácia quando comparamos o modelo univariado (0.246±0.189) e multivariado (0.606±0.180). No GWAS foi possível observar o a herança poligênica da BigIL. Nas regiões próximas dos SNP que explicaram maior parte da variância foram identificados 35 genes, os quais têm sido relacionados com resposta imune nos cromossomos 1, 4, 5, 7, 10, 13, 18, 20, 27, 29. No capítulo três foi realizada quantificação do número de cópias da A. marginale no sangue dos animais pela técnica de qPCR. Os componentes de variância foram estimados por análise Bayesiana e o método empregado para GWAS e estimação dos valores GEBV foi o melhor preditor linear não viesado genômico (GBLUP) usando modelo multivariado. As estimativas de herdabilidade e acurácia de predição foram baixas 0,090 e 0,180, respectivamente. A correlação genética entre AmIL com BigIL foi alta 0,793, enquanto as correlações entre AmIL com BovIL e contagem de carrapato foram próximas a zero. Ao explorar as top 10 regiões do GWAS, foram encontrados genes candidatos relacionados com interação entre hospedeiro e patógeno e resposta à inflamação, localizadas nos cromossomos 2, 5, 8, 10, 13, 15, 17, 20, 24, e 29. Foram identificadas sobreposições com QTL previamente descritos para susceptibilidade a tuberculose em bovinos e QTL com escore de células somáticas. Assim, os resultados obtidos no presente trabalho podem contribuir para estabelecimento de estratégias de seleção de animais que consigam manter níveis mais baixos de infecções por agentes causadores da Tristeza Parasitária Bovina.
Identification of structural variants and selection signatures in cattle
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-02-02) Peripolli, Elisa [UNESP]; Rey, Fernando Sebastian Baldi [UNESP]; Silva, Marcos Vinicius Gualberto Barbosa da; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Devido aos impactos causados na produção animal recorrentes das mudanças climáticas, é importante caracterizar o genoma bovino para desvendar os mecanismos genéticos envolvidos na variação fenotípica que foram influenciados pelo ambiente e moldados pela seleção natural. O objetivo deste estudo é descrever os principais efeitos da adaptação e seleção em animais zebuínos e taurinos localmente adaptadas através da identificação de variações estruturais e assinaturas de seleção utilizando dados genotípicos e de sequenciamento de genoma inteiro. No capítulo 2, foram utilizados genótipos imputados (n=735.044 marcadores) de 9,386 animais da raça Nellore e de suas respectivas linhagens a fim de estimar a autozigosidade do genoma baseado nas corridas de homozigose (ROH) por meio do software Plink. Em geral, os coeficientes de endogamia baseados em ROH (FROH) não foram altos, com valores próximos a 2%. As ilhas de autozigosidade foram evidentes em todo o genoma e sua localização não diferiu em grande número dentro das linhagens. Termos enriquecidos (p<0,01) dentro das ilhas de autozigosidade sugeriam uma forte seleção para características relacionadas à resposta imune, podendo explicar uma maior adaptabilidade do gado zebuíno em ambientes severos. O capítulo 3 visou avaliar a autozigosidade de todo o genoma para explorar regiões ricas em ROH que poderiam melhor caracterizar os diferentes tipos biológicos (produtivo ou adaptativo) do gado de corte composto Montana Tropical®. Animais Montana (n=1.436) foram genotipados com o GGP-LD BeadChip (n=30.105 marcadores) e os ROH foram identificados em cada indivíduo usando o software Plink. O número de ilhas de autozigosidade não diferiu consideravelmente entre os tipos biológicos e não foi encontrado nenhum termo enriquecido significativo (p<0,05) compartilhado entre eles. Termos enriquecidos associados à resposta imunológica e homeostase foram descritos para o tipo biológico adaptativo, enquanto aqueles ligados ao sistema imunológico, bem como às funções reprodutivas e produtivas, foram identificados para o tipo biológico produtivo. No capítulo 4, quatro métodos estatísticos foram implementados para detectar regiões genômicas sob pressão seletiva usando dados de sequenciamento de genoma inteiro (12.4 X) de bovinos das raças Gir (GIR, n=13), Caracu Caldeano (CAR, n=12), Crioulo Lageano (CRL, n=12) e Pantaneiro (PAN, n=12). As estatísticas dentro de população (CLR e iHS) e entre populações (FST e XPEHH) foram combinadas separadamente em um único valor por meio do método ‘de-correlated composite of multiple signals’ (DCMS). As regiões de varredura seletiva foram identificadas por meio dos valores do limite superior (1%) da distribuição empírica gerada por cada estatística DCMS. As assinaturas de seleção identificadas forneceram uma percepção abrangente de genes candidatos juntamente com QTLs relacionadas a características produtivas e de adaptação ao ambiente hostil no qual estas raças foram expostas. No capítulo 5, o método de leitura baseada em ‘read-depth’ implementado no software CNVnator foi utilizado para identificar variações no número de cópias (CNVs) utilizando dados de sequenciamento de genoma inteiro (14.07 X) de bovinos das raças CAR (n=12), CRL (n=12) e PAN (n=12). Regiões de CNV (CNVRs) foram identificadas sobrepondo as CNVs individuais dentro de cada raça. A anotação funcional das CNVRs revelou variantes com elevada consequência na sequência proteica abrangendo genes fortemente associados a resiliência ambiental, dentre os quais podemos destacar o BOLA-DQB, BOLA-DQA5, CD1A, β-defensins, PRG3 e ULBP21. A análise de enriquecimento funcional utilizando os genes prospectados nas CNVRs também revelou termos significativos (p<0.01) fortemente associados à imunidade e resistência do gado a ambientes severos. Nossos resultados elucidaram os mecanismos biológicos inerentes as raças bovinas aqui estudadas, fornecendo informações a respeito de genes candidatos e regiões genômicas que abrangem características adaptativas relevantes, bem como informações úteis para futuras abordagens de conservação, estudos de associação ou seleção.
Análise de associação genômica para características de produção em búfalos de leite
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-14) Roldan Montes, Valentina [UNESP]; Tonhati, Humberto [UNESP]; ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A busca por animais com maior potencial de produção e maior eficiência reprodutiva tem contribuído para a implementação de diferentes tipos de programas de seleção. Com a genômica, torna-se possível a seleção dos animais sem a necessidade de mensuração de seus próprios fenótipos e/ou de seus parentes, e tem-se, também, a possibilidade de realizar a busca de genes ou regiões cromossômicas envolvidas com a expressão das características, por meio do estudo de associação genômica ampla (GWAS). A GWAS tem como objetivo associar regiões do genoma com fenótipos de interesse, identificar possíveis regiões de maior efeito sobre a característica e, posteriormente, investigar as funções biológicas dos genes que foram encontrados nestas regiões, visando assim, aumentar a compreensão da influência genética sobre a expressão fenotípica. O objetivo desse trabalho foi identificar regiões genômicas associadas com as características de produção de leite (PL), produção de gordura (PG), produção de proteína (PP), e produção de mozzarella (PMZ), mediante análise de duas diferentes abordagens: regressão single-SNP e Bayes C, Em adição diferenciar os genes encontrados nessas regiões que podem auxiliar na interpretação da expressão e fisiologia da característica. Foram utilizados dados fenotípicos e genotípicos provenientes da primeira lactação de 4068, 372, 488, 482 búfalas da raça Murrah pertencentes ao programa de controle leiteiro de bubalinos mantidos pelo Departamento de Zootecnia da UNESP∕Jaboticabal, SP. No estudo de associação genômica ampla, foram identificadas algumas regiões cromossômicas polimórficas, sendo identificados 53 marcadores SNPs em comuns em ambas abordagens (Bayes C, regressão single-SNP), 30 SNPs para gordura, 18 para proteína e 5 para mozzarella. 9, 5 e 3 SNPs significativos para produção de gordura, proteína e mozzarella respetivamente pela abordagem Bayes C. 4 e 1 SNPs significativo para produção de gordura e proteína pela abordagem regressão single-SNP. Assim, os resultados têm permitido identificar diferentes regiões que continham genes importantes em diferentes processos biológicos e funções moleculares associadas pelo menos com um QTL, principalmente nos BBU6, BBU9, BBU3, BBU5 encontrassem os genes CRTC2, ILF2, RPS27, RHOBTB3, S100A1, S100A13, TRNAG-CCC, com efeito sob as diferentes características de qualidade do leite em búfalas avaliadas nessa pesquisa.
Avaliação de características produtivas e reprodutivas de perdizes (Rhynchotus rufescens) selecionadas para crescimento corporal
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-07) Correia, Luiz Eduardo Cruz Dos Santos [UNESP]; Silva, Josineudson Augusto II de Vasconcelos [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O objetivo do presente estudo foi avaliar o desempenho reprodutivo e produtivo em cativeiro de perdizes (Rhynchotus rufescens) oriundas de reprodutores selecionados por índice de seleção fenotípico. Os dados foram coletados durante as estações reprodutivas da espécie no período de 2016 a 2019. A partir da estação reprodutiva de 2017, as perdizes foram classificadas por índice de seleção fenotípico composto por características reprodutivas e produtivas durante a fase adulta. Machos e fêmeas foram ordenados, classificados e selecionados pelo maior índice, constituindo a categoria seleção (PerdizS). A categoria comercial (PerdizC) foi composta por animais sem processo de seleção. As características reprodutivas avaliadas foram: número de ovos/fêmea/dia (NO), peso do ovo (PO), perda de peso do ovo (PPO), tempo para nascimento (TN), fertilização e eclosão. As características produtivas avaliadas foram peso ao nascimento (PN) e peso corporal em diferentes idades. Foi utilizado modelo não linear de Gompertz para estimativa dos parâmetros a, b e k que descrevem o crescimento corporal, taxa de crescimento instantâneo (TCI) e o ponto de inflexão (PI). Animais PerdizS apresentaram maior NO (p<0,01), quando comparado com PerdizC. As médias ajustadas de PO e PPO apresentaram diferença significativa (p<0,05) nas categorias PerdizC e PerdizS, com valores médios de 56,9 ± 0,2 g e 58,4 ± 0,3 g e 9,2% e 8,3%, respectivamente. A característica TN diferiu (p<0,05) entre ovos estocados por 0 e 24 horas e entre 24 e 96 horas. A categoria PerdizS apresentou 3,95 chances de fertilização do ovo em relação ao PerdizC. A eclosão dos ovos não diferiu entre as categorias (p>0,05), embora os ovos armazenados por 48 horas apresentaram 2,40 chances de eclosão em relação a ovos sem estocagem (0 h). O PN não apresentou diferença (p>0,05) entre os grupos experimentais e a média ajustada para PerdizC e PerdizS foram 43,4 ± 0,40 g e 43,7 ± 0,36 g, respectivamente. Machos PerdizS apresentaram peso assintótico superior em relação aos machos PerdizC (p<0,05), considerando todas as estações reprodutivas avaliadas. As fêmeas PerdizS e PerdizC não diferiram (p>0,05) para os parâmetros da curva de crescimento. O parâmetro k de todos os animais se manteve, mas quando consideradas categorias PerdizC e PerdizS em diferentes estações reprodutivas, houve maior rapidez na obtenção do peso adulto para ambas categorias, com rápida diminuição na TCI após o PI. As perdizes selecionadas pelo índice em associação ao sistema monogâmico promoveram eficiência reprodutiva em termos de produção de ovos, peso do ovo e fertilidade. Os animais selecionados apresentaram similaridade na velocidade de crescimento com os animais comerciais, porém o peso assintótico foi responsável pelas diferenças na curva de crescimento dos machos.
Strategies to implement genomic selection in Montana composite beef cattle
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-01-06) Kluska, Sabrina [UNESP]; Rey, Fernando Sebastián Baldi [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A busca por novas características e métodos capazes de incrementar o ganho genético em programas de melhoramento é constante. Com o advento da seleção genômica um grande progresso genético tem sido observado. Entretanto, a seleção genômica em animais cruzados, compostos ou populações multirraciais ainda é pouco difundida. Desta forma, os objetivos do presente estudo foram: i) Investigar o impacto do uso de diferentes matrizes de parentesco na avaliação genética de bovinos Montana; ii) Investigar o efeito do uso de metafundadores (MFs) e grupos de pais desconhecidos (UPG) na avaliação genética de bovinos Montana. Foram utilizados registros de 680.551 animais no pedigree, dos quais, 1899 foram genotipados com painéis de diferentes densidades e posteriormente imputados para o painel da Neogen GeneSeek® Genomic Profiler (GGP) com aproximadamente 30.000 SNPs. Informações fenotípicas de circunferência escrotal aos 12 meses de idade (SC12), ganho de peso pós desmame (PWG), peso à desmama (WW) e peso ao nascimento (BW) foram utilizadas. Quatro matrizes de parentesco distintas, e um modelo unicaracterística, foram utilizadas: 1) Matriz de parentesco aditivo baseada no pedigree (A); 2) Matriz de parentesco genômico, construída como no ssGBLUP default (G_1); 3) Matriz de parentesco genômico, centrada com base nas frequências alélicas dos grupos de tipo biológico ou de componentes principais (G_2); 4) Matriz de parentesco genômico, centrada e escalada com base nas frequências alélicas dos grupos de tipo biológico ou de componentes principais (G_3). Além disso, metafundadores e grupos de pais desconhecidos foram utilizados, os quais foram empregados em modelos multicaracterística BLUP e ssGBLUP. Foram testados modelos com quatro ou dez MFs e UPGs. UPGs foram adicionados na matriz H no ssGBLUP (ssGBLUP_UPG) ou apenas nas matrizes A^(-1) e A_22^(-1) (ssGBLUP_UPGA). Para a validação dos resultados, o método baseado em estatísticas de regressão linear (LR), e 436 animais com fenótipos omitidos, foram utilizados. Ajustes nas matrizes de parentesco genômico não foram capazes de captar maior proporção de variância genética aditiva em relação a variância fenotípica, ou seja, produzir maior herdabilidade. A adição da informação genômica, no modelo, em ambos os estudos, foi capaz de incrementar a estabilidade dos GEBVs. Contudo, a estabilidade dos GEBVs foi superior quando o modelo unicaracterística foi utilizado. Todos os parâmetros de comparação utilizados (estabilidade dos (G)EBVs, acurácia dos modelos, acurácia BIF, dispersão, viés, média dos (G)EBVs e correlação de Spearman) não indicaram nenhuma diferença significativa nas predições quando as matrizes de relacionamento genômico foram ajustadas com base em tipos biológicos ou grupos de componentes principais. As correlações de Spearman dos valores genéticos, entre os modelos baseados em pedigree e genômicos foram baixas, indicando mudanças no ranking dos animais quando a seleção é praticada com estes modelos. Entretanto, quando comparados os modelos genômicos, com G ajustada ou não, a correlação entre os GEBV foi alta, indicando pouca ou nenhuma mudança na classificação dos candidatos a seleção quando a seleção é realizada com base em qualquer um dos modelos genômicos. No geral a inclusão de UPGs nos modelos produziu estabilidade e dispersão similar aos demais modelos genômicos, entretanto, tendências genéticas viesadas foram observadas quando estes foram incluídos somente nas matrizes de parentesco baseado no pedigree. A inclusão de metafundadores no modelo não foi capaz de provocar mudanças consideráveis na estabilidade dos (G)EBVs em avaliações subsequentes, exceto para PWG, e dispersão dos modelos. Entretanto, os modelos com metafundadores, quatro ou dez, produziram um viés menor do que os demais modelos genômicos, e semelhante ao BLUP baseado no pedigree. Estes resultados indicam que o uso de metafundadores pode reduzir o viés das avaliações genômicas em bovinos Montana ao mesmo nível dos modelos baseados em pedigree, com acurácia levemente menor e correlação ou estabilidade dos (G)EBV similar ao ssGBLUP default.
Genetics of tolerance to heat stress in milk yield of dairy buffaloes assessed by a random regression model
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-17) Stefani, Gabriela [UNESP]; Tonhati, Humberto [UNESP]; Santana Júnior, Mário Luiz; El Faro, Lenira; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Buffaloes are recognizably rustic and well adapted to adverse tropical climates. However, there are reports in the literature that these animals show signs of suffering when exposed to high temperatures and solar radiation. Despite being an important issue, the effect of heat stress on milk yield in buffaloes has never been studied in Brazil. The objectives of this study were to assess the effects of heat stress on the milk yield and investigate the presence of genotype x environment interaction (G×E) in Brazilian dairy buffaloes reared under tropical conditions. With this, 53,113 test-day (TD) records for milk yield from 3,179 first-lactations of dairy buffaloes, collected between 1987 and 2018 were evaluated. A mixed model considering days in milk (DIM) and temperature-humidity index (THI) was applied to quantify milk yield losses due to heat stress. The most detrimental effect of THI on TD milk yield was observed in the intermediate stages of lactation, after lactation peak, in DIM 105-154 and 155-204 days (-0.002 and -0.014kg/day per THI, respectively). The least squares means of TD milk yield was used to identify a heat stress threshold by a piecewise linear regression model. A substantial reduction in TD milk yield due to heat stress was observed for THI values above 76.8 (-0.26 kg/day per increase of 1 THI unit). An analysis using a single-trait random regression animal model was carried out to estimate variance components and genetic parameters for TD milk yield over THI and DIM values. The additive genetic variance and heritability estimates were higher for lower THI values and earlier DIM. Lower genetic correlations between TD records were observed between opposite extremes of THI scale (THI=60 vs THI=80), reaching zero value. The genetic trends observed for the regression coefficients related to general yield level (0.02) and specific ability to respond to heat stress (-0.006) indicated that selection to increase milk yield did not affect the specific ability to respond to heat stress until the present moment. These trends reflect the low genetic correlation between these components (0.085±0.157), and are indicative of GxE with reordering of the estimated breeding values across the environment classes. Thus, the best animals for milk yield in the comfort zone are not necessarily the best in the zone of heat stress. Therefore, actions for monitoring trends of genetic components related to response to heat stress are recommended.

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