o abc da seleção genômica: uma abordagem prática

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)

10

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!

fbaldi@fcav.unesp.br