o abc da seleção genômica: uma abordagem prática
TRANSCRIPT
Aplicação da genômica no melhoramento da raça Nelore
Fernando Baldi – UNESP Raysildo B. Lôbo – ANCP
Luís Gustavo G. Figueiredo - ANCP
Cadeia Produtiva da Carne
Desafio:Aumentar de forma Sustentável a Produtividadee Competividade da Pecuária de Corte.
Ações:
Melhoramento Genético;
Incorporação de Tecnologia;
Qualidade dos Produtos;
Ampliação de Mercado.
• Ganho genético depende da utilização de animaissuperiores como pais da próxima geração;
• A chave do ganho genético é identificar de formaconfiável indivíduos superiores e utilizá-los deforma intensa;
• Selecionar para características que possuem maiorimportância econômica para o sistema deprodução.
Impacto do Melhoramento Genético
Equação Fundamental da Seleção
G ={ Acc * IS* A} IG
Acurácia de Seleção
Intensidade de Seleção
Desvio Padrão Genético
Intervalo de Gerações
DEP
PROGÊNIES e COLATERAIS
+FENÓTIPO
+PEDIGREE
Irmãos
FilhosGim de Garça
Dumu
KarvardiImp.
Mara Imp.
Dahi
Survana Imp.
Cartomante
Netos
Avaliação Genética Convencional
Avaliação Genética Convecional
• Não é possível observar ou medir diretamenteas DEPs nos candidatos à seleção;
• As DEPs são preditas a partir das informaçõesdo fenótipo e pedigree;
• Com suficiente informação é possível chegarpróximo da DEP "verdadeira” para cadacaracterística e minimizar o “risco”.
DEP da progênie é a média dos pais
DEP +9 DEP +1
DEP
Na atual circunstância
Precisamos dos fenótipos para identificar os animais que têm uma DEP maior à média dos pais
DEP +9DEP +1
DEP
Real
Genômica: todo e qualquer estudo do Genoma.Genoma: material genético transmitido à sua prole (DNA).
Informação Genômica
Sequenciamento do genoma tem permitido a descobertade milhares de polimorfismos de base única (SNPs):
Os marcadores SNP tem como base as alterações maiselementares da molécula de DNA (A, T, G, C)
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Informação Genômica
RARAMENTE UM ÚNICO SNP É RESPONSÁVEL POR VARIAÇÃO EM CARACTERÍSTICAS DE INTERESSE ECONÔMICO.
Os “genes” determinam as DEPs
Parte de 1 par de cromossomos
Bovinos têm 30 pares de cromossomosCada membro do par é herdado do pai e outro da mãeCada cromossomo possui próximo de 100 milhões de pares de bases (A, G, T, C)
Bases azuis representam genesBases amarelas são herdadas do paiBases vermelhas são herdadas da mãe
Pai
Mãe
DEP é soma da metade dos efeitos dos marcadores
Bases azuis representam genes
A DEP é metade da somátoria de todos os efeitos dos marcadores(metade porque a progênie recebe metade dos cromossomos de
cada pai)
DEP é soma da metade dos efeitos dos marcadores
Conhecendo o número, localização e efeito dos marcaodores, é possível obter
a DEP diretamente, inclusive antes do indivíduo chegar à idade reprodutiva ou
expressar a característica
Seleção Genômica
Seleção genômica
DEP +1DEP +9
Suponhamos que Q é +5 melhor que q
Sorteio:
• Animais jovens ou com pouca informação
• Características difíceis ou caras de medir
– Eficiência alimentar, qualidade produto, stayability, etc.
• Características qualitativas de impacto econômico
– Presença de chifres, doenças, etc.
• Características de baixa variabilidade genética
– Reprodutivas, maternais, etc.
• Identificação de paternidade
Quando os marcadores são úteis?
Característica Acurácia (r(GEBV,DEP))
Reprodutivas
Idade ao primeiro parto 0,71
Probabilidade de prenhes precoce
0,64
Perimetro escrotal 0,54
Crescimento
Peso Nascimento 0,42
GDP nascimento - desmana 0,45
GDP desmama - sobreano 0,41
Peso da Vaca 0,30
A pesquisa no Brasil: Até onde chegou?
Característica Acurácia (r(GEBV,DEP))
Carcaça e carne
Área de olho lombo 0,36
Espessura de gordura 0,25
Maciez da carne 0,39
Ac. Graxos Saturados 0,17
Ac. graxos Monoinsaturados 0,07
Ac. graxos Polinsaturados 0,24
Ac. graxos ômega 3 0,12
Ac. graxos ômega 6 0,22
Eficiência alimentar
Consumo alimentar residual 0,39
Eficiência alimentar 0,25
Irano (2015), Terekado (2015), Chiaia et al. (2015), Fernandez Junior et al. (2015), Medeiros et al., (2016)
%d
e var
iân
cia
gen
étic
a ad
itiv
a p
ara
CA
R
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
A pesquisa no Brasil: Até onde chegou?
%gen
étic
a ad
itiv
a p
ara
ôm
ega
3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
%d
e var
iân
cia
gen
étic
a ad
itiv
a p
ara
mac
iez
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
Omega 3 na carne
Maciez da carneConsumo alimentar residual
Olivieri et al. (2015); Peripoli et al (2015); Lemos et al. (2016)
Avaliação Genômica: do laboratório até o campo.....
Development and implementation of genomic predictions in beef cattle
D.P. Berry,* J.F. Garcia,† and D.J. Garrick‡*Ireland,†Brazil, ‡USA
Jan. 2016, Vol. 6, No. 1
• Lançada em 2011 a DEP auxiliada pelosmarcadores;
• Em 2014, com Clarifide Nelore 2.0, lançamentoda DEP genômica, com mais de 17 milmarcadores genéticos (SNPs);
• DEP genômicas são estimadas com a inclusãodas informações de Predição do ValorMolecular, juntamente com as informações depedigree, desempenho próprio e de progêniedos animais
ANCP: Avaliação genômica
Avaliação Genômica
Irmãos
Filhos Gim de Garça
Dumu
Karvardi Imp.
Mara Imp.
Dahi
Survana Imp.
Cartomante
Netos
PEDIGREE
+FENÓTIPO
+PROGÊNIES E COLATERAIS
DEPG
+
VALOR MOLECULAR PREDITO – Clarifide Nelore 2.0
Aumento de Acurácia
0%
50%
100%
150%
200%
250%
300%
350%
400%
450%
500%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0-10 11 - 20 21 - 30 31 - 40 41 - 50 51 - 60 61 - 70 71 - 80 81 - 90 91 - 100
Gan
ho
em
Acu
ráci
a
Acu
ráci
a (%
)
Classe de Acurácia (%)
ACC GANHO
Baixa Acurácia Média Acurácia Alta Acurácia
CaracterísticaAcurácia Média
GanhoGenômica Tradicional
DIPP 56 27 107%
D3P 35 23 52%
MP120 46 29 59%
MP210 46 28 64%
DP210 61 34 79%
DP450 66 37 78%
DSTAY 47 23 104%
DPE365 65 34 91%
DPE450 57 33 73%
DAOL 60 33 82%
Fonte: Sumário de Machos Jovens – MAIO/2016
Impacto na AcuráciaMachos Jovens – Sumário Maio/2016
Impacto da AcuráciaTouros da Reprodução Programada 2015
Fonte: ANCP– MAIO/2016
Ganho Genético por ano (G)
Acurácia de Seleção Desvio Padrão Genético
Intervalo de Gerações
Intensidade de Seleção
G ={ Acc * IS* A} IG
Ganho Genético por ano (G)Idade ao Primeiro Parto
• Característica: IPP• Intervalo de Gerações em Anos (IG): 3 anos• Desvio Padrão Genético Aditivo (σA): 1,45 meses• Porcentagem de indivíduos selecionados: 1%• Intensidade seletiva (i): 2,7
DEP Genômica DEP Tradicional
G = -0,73 meses/ano G = -0,35 meses/ano
107%
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟓𝟔 × 𝟐, 𝟕 × 𝟏, 𝟒𝟓
𝟑, 𝟎
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟐𝟕 × 𝟐, 𝟕 × 𝟏, 𝟒𝟓
𝟑, 𝟎
Ganho Genético por ano (G)Peso aos 450 Dias de Idade
• Característica: P450• Intervalo de Gerações em Anos (IG): 3 anos• Desvio Padrão Genético Aditivo (σA): 14,74 kg• Porcentagem de indivíduos selecionados: 1%• Intensidade seletiva (i): 2,7
DEP Genômica DEP Tradicional
G = 8,75 kg/ano G = 4,91 kg/ano
78%
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟔𝟔 × 𝟐, 𝟕 × 𝟏𝟒, 𝟕𝟒
𝟑, 𝟎
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟑𝟕 × 𝟐, 𝟕 × 𝟏𝟒, 𝟕𝟒
𝟑, 𝟎
Ganho Genético por ano (G)Área de Olho de Lombo
• Característica: AOL• Intervalo de Gerações em Anos (IG): 3 anos• Desvio Padrão Genético Aditivo (σA): 3,46 cm• Porcentagem de indivíduos selecionados: 1%• Intensidade seletiva (i): 2,7
DEP Genômica DEP Tradicional
G = 1,87 cm2/ano G = 1,03 cm2/ano
82%
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟔𝟎 × 𝟐, 𝟕 × 𝟑, 𝟒𝟔
𝟑, 𝟎
∆𝑮
𝒕=𝟎, 𝟑𝟑 × 𝟐, 𝟕 × 𝟑, 𝟒𝟔
𝟑, 𝟎
CaracterísticaAcurácia Média Número
Equivalente de ProgêniesGenômica Tradicional
DIPP 56 27 35
D3P 35 23 5
MP120 46 29 16
MP210 46 28 19
DP210 61 34 13
DP450 66 37 11
DSTAY 47 23 24
DPE365 65 34 10
DPE450 57 33 6
DAOL 60 33 9Fonte: Sumário de Machos Jovens – MAIO/2016
Número Equivalente de ProgêniesMachos Jovens – Sumário Maio/2016
DEPs genômicas ANCP
Reprodutiva
• D3P
• DIPP
• DPG
• DPAC
• DSTAY
Maternal
• MP120
• MP240
Crescimento
• DP120
• MP210
• DP210
• DP365
• DP450
Fertilidade
• DPE365
• DPE450
Carcaça
• DAOL
• DACAB
• DMAR
• DPCQ
• DPPC
Morfológica
• DED
• DPD
• DMD
• DES
• DPS
• DMS
Que ênfase ou prioridade dar a cada característicaquando escolhemos um touro?
Ponderadores econômicos relativos (em %) para o índice MGTeCaracterística Ponderação econômica Categoria Contribuição (% )
IPP 6 Precocidade 15
3P 9
MP120 3 Maternal 8
MP210 5
P210 15 Pesos 39
P450 24
STAY 22 Stayability 22
PE365 3 Fertilidade 6
PE450 3
AOL 9 Carcaça 9
Total 100 100
Índice Bioeconômico ANCP
1. Comparar a habilidade preditiva de modelos para a predição devalores genômicos (DEP Genômica)
2. Avaliar o impacto da utilização da informação genômica emsituações de incerteza de paternidade e diferentes estratégias degenotipagem
3. Utilização da informação genômica para controlar/reduzir astaxas de endogamia
4. Estudos de associação ampla para a identificação de genes deefeito maior (QTLs) para características de importânciaeconômica
5. Estimar o valor econômico para outras características edesenvolver índices de seleção personalizados
Pesquisas em andamento....
Considerações finais
• Informação genômica é mais uma fonte de informação para avaliaros animais;
• Antecipação no uso de animais jovens com menor risco;
• Maior acurácia e aumento do ganho genético e resposta
econômica ;
• Índice MGTe auxilia na seleção dos touros com maiorlucratividade;
• Reprodução Programada:
– Uso intensivo de touros de maior lucratividade com DEPsgenômicas mais confiáveis.
Obrigado!