seleção tradicional vs. seleção genômica

SeleçãoTradicionalvs.SeleçãoGenômica

Prof.Dr.FernandoBaldi–UNESP

•  Ganhogené9codependedau9lizaçãodeanimaissuperiorescomopaisdapróximageração

•  A chavedo ganhogené9coé iden9ficarde formaconfiável e rápida indivíduos jovens superiores eu9lizá-losdeformaintensa

•  Seleção para caracterís9cas que possuem maiorimportância econômica para o sistema deprodução.

MelhoramentoGené?co:Seleção

EquaçãoFundamentaldaSeleção

ΔG={Acc*IS*σA}÷IG

AcuráciadeSeleção

IntensidadedeSeleção

DesvioPadrãoGené?co

IntervalodeGerações

DEP

PROGÊNIESeCOLATERAIS

+FENÓTIPO

+PEDIGREE

Irmãos

Filhos GimdeGarça

Dumu

KarvardiImp.

MaraImp.

Dahi

SurvanaImp.

Cartomante

Netos

AvaliaçãoGené?caTradicional

AvaliaçãoGené?caConvencional

•  NãoépossívelobservaroumedirdiretamenteasDEPsnoscandidatosàseleção;

•  AsDEPs sãopreditasapar9rdas informaçõesdofenó9poepedigree;

•  Com suficiente informação é possível chegarpróximo da DEP "verdadeira” para cadacaracterís9caeminimizaro“risco”.

DEPdaprogênieéamédiadospais

DEP+9 DEP+1

DEPDEPes?mada

Naatualcircunstância

Precisamosdosfenó?posparaiden?ficarosanimaisquetêmumaDEPmaioràmédiadospais

DEP+9DEP+1

DEPRealDEP"verdadeira”

DEPes?mada

Seleção para variações de ADN específicas que estão associadas a uma característica particular.

CT-3T µm

InformaçãoGenômica

Marcadores de DNA

•  Locais ao longo do genoma bovino, onde os animais di ferem em genótipos

•  A maioria é apenas "marcadores" e não "mutações funcionais."

Painéisdegeno?pagem•  Desenvolvimentostecnológicos:

– Automa9zação– Confiabilidade– Rapidez

Marcadores de DNA

CTTCGCTATTATTATCCCCGCCATCCCCCGCCCTCGATCCTTTATATATTAAACGCCATTACTATTTACCATACCTTACCATTCGCCCTCGCGCCGCCGTAATCGCTTAACGCCGATTTACGCCGTATAAAATCATACTACGTCGCCTTCGATATAAATAACATTACATTATTACGTTATAATATTTTACCTTCGATTACGATACCATCCCTAACGCCCTTTTAATATATTTAACTATTATTTAACATACGCCTATCTCGCATCCCTACATCCTTACGTACTTTAATTTAACGTTTACGCTTTTAATAACCTAACATCCGATCCCTATAAATTATCATATAATTATTTATTATATATATAACCTTAAAAAAATTAAATCCCATCTTACCCATTCGCCGCCCGATTTATAAATTCGCATCGCCGTACCATATCCCTATAACTTACATTATCCTCGCCCCTACCATCCTACCATATTCGCGCCGCCTATAATTAACCCCGTACGCATCCCCCGATTACTACTAATCCCGCTAAATATTATCCCGATCCTATTAACGCTTAAATTACTTACCTTCGCCTTACCTACCCGCCTTTAAATTATAAATATCCTTTAAACGTATTAAAAATATACATCCATTTACGCTATATTATAAAAACATAATTAATCATCCGCTTATCCCGCTATTAATTTATCGTTATTCGCCCCGCTTATCCTAATATCCATCGCGTATATTAACCGCGCGCCCCTACCTACATACCCCCATATCCATCCGCTATTCGCCCCTACCCCCGCCCATATATCTATATCCCGTAAATATAATCATAAATTAAATTAATATCTATATCTACGCTCGCATAAATCCCG

Marcadores de DNA

OSequenciamentodogenomatempermi?doadescobertademilharesdepolimorfismosdebaseúnica(SNPs):

Osmarcadores SNP tem comobase as alteraçõesmaiselementaresdamoléculadeDNA(A,T,G,C)

13

InformaçãoGenômica

RARAMENTEUMÚNICOSNPÉRESPONSÁVELPORVARIAÇÃOEMCARACTERÍSTICASDEINTERESSEECONÔMICO.

1989

2008

2004

1 marker (Marbling)

56 markers (Feed Efficiency,

Marbling, Tenderness)

2006

11 markers (Feed Efficiency,

Marbling, Tenderness) 7 markers

(Marbling, Tenderness)

50K-enabled customer tools

Breed-specific Marker-assisted breeding values

High-Density 50K Panel

2010

2009

Pfizer Animal Genetics

Cronologia genômica da carne

Os“genes”determinamasDEPs

Partede1pardecromossomos

Bovinostêm30paresdecromossomosCadamembrodoparéherdadodopaieoutrodamãeCadacromossomopossuipróximode3.000milhõesdeparesdebases(A,G,T,C)

BasesazuisrepresentamgenesBasesamarelassãoherdadasdopaiBasesvermelhassãoherdadasdamãe

Pai

Mãe

DEPésomadametadedosefeitosdosmarcadores

Basesazuisrepresentamgenes

ADEPémetadedasomatóriadetodososefeitosdosmarcadores(metadeporqueaprogênierecebemetadedoscromossomosdecada

pai)

17

Conhecendooefeitodosmarcadoresépossívelobterovalormoleculargenômicoinclusiveantes

doindivíduochegaràidadereprodu?vaouexpressarcaracterís?casdeinteresse.

SeleçãogenômicaMVP =

i

p

∑ SNPi *bi

GEBV = w1MVP +w2DEPPais

CombinaçãodoMVPcominformaçãodopedigree:

MVPouDGV:ValorMolecularPredito

GEBV:Valorgenômicoes?madoouDEPgenômica

Múltiplas fontes de informação

Valor genético verdadeiro

Pedigree e fenótipos

Informação genômica

Pedigree e fenótipos + Informação genômica

Uma moeda comum

•  Uma ÚNICA estimativa de valor de genét i co com base em todas as informações disponíveis: –  Inf. genômica –  Pedigree –  Fenótipos

•  ÚNICA medida de acurácia

Maior acurácia no início da vida

Cenário 1

NÃO

SIM

NÃO

----

SIM

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Cenário 2

NÃO

SIM

NÃO

----

SIM

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Uma moeda comum

Pedigree Fenótipos DEP

Avaliação Genética

Uma moeda comum

NÃO

SIM

NÃO

----

DEP

SIM

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Cenário 3

NÃO

SIM

NÃO

----

DEP

SIM

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Uma moeda comum

MVP Clarified 3.0 MVP

Uma moeda comum

NÃO

SIM

NÃO

----

DEP

SIM

MVP

Fenótipo

Informação genômica

Cenário 4

NÃO

SIM

NÃO

----

DEP

SIM

MVP

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Uma moeda comum

Pedigree Fenótipos Inf. genômica

DEP genômica Avaliação Genética

Uma moeda comum para seleção

NÃO

SIM

NÃO

----

DEP

SIM

MVP

DEP

genômica

Pedigree + Fenótipo

Informação genômica

Mesmas unidades. Diferentes medidas de acuracia.

Aplicaçãodainformaçãogenômica

•  Iden9ficaranimaissuperioresmaiscedo

•  Aumentodataxademelhoragené9ca

•  Detectaranormalidadesgené9cas

•  Melhoraracompreensãodosmecanismosdecontrolegené9co

•  Determinaroparentesco

•  Encontrardiferençasgené9casentreosanimais

•  Desenvolver painéis de SNP para detectar essasdiferenças

•  Relacionar as diferenças de SNP com diferenças emprodu9vidade

•  Classificarosanimaissegundooméritoeconômico

•  Usarosmelhoresanimais(jovens)comopaisdapróximageração.

Aplicaçãodainformaçãogenômica

Queéagenômica?

•  Estudodecomoogenoma(DNA)dequalquerespécie é organizado e expresso comocaracterís9cas(fenó9pos)

•  As novas tecnologias permitem o exame dogenomadeumorganismo comoum todo aoinvésde1geneporvez.

Comoéusadaaseleçãogenômica?•  Identificar sequências de DNA associadas com

resistência às doenças e características produtivas

•  Os animais podem ser avaliados assim que o DNA possa ser obtido (mesmo antes do nascimento)

•  Os melhores animais para serem pais podem ser determinados mais cedo e mais precisamente.

Podemosaceleraroganhogené?coseiden?ficarmososanimaissuperioresmaiscedonavidadoanimal?

Touros Jovens

Progênie nascidas Vendidas para engorda

Acabamento e frigorífico

Filhas em Produção

2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027

DEPs Tradicionais

DEP genômica

Seleçãogenômica

AvaliaçãoGenômica

Irmãos

Filhos GimdeGarça

Dumu

KarvardiImp.

MaraImp.

Dahi

SurvanaImp.

Cartomante

Netos

PEDIGREE

+FENÓTIPO

+PROGÊNIESECOLATERAIS

DEPgenômica

+VALORMOLECULARPREDITO–ClarifideNelore3.0

ResultadosdepesquisacomdadosdaANCP:

36

AcuráciaparaP455ob?dapeloBLUPessGBLUPparadiferentesgruposdeanimais

Categoria BLUP ssGBLUP %

Todososanimais:60.325 0,34 0,37 10

Touros:1363 0,46 0,50 9

Animaisgeno?pados:3809 0,26 0,53 107

Geno?padoscomfenó?po:1973 0,33 0,57 72

Geno?padossemfenó?po:1836 0,17 0,48 180

Animaisjovens:13.529 0,16 0,24 44

Animaisjovenssemgenó?po:12.014 0,16 0,21 25

AnimaisJovenscomgenó?po:1515 0,16 0,47 189

Avaliaçãogenômicau?lizandoométododossGBLUP

Caracterís?caAcuráciaMédia

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:SumáriodeMachosJovens–MAIO/2016

ImpactonaAcuráciaMachosJovens–SumárioMaio/2016

Caracterís?caAcuráciaMédia Número

EquivalentedeProgêniesGenômica 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:SumáriodeMachosJovens–MAIO/2016

NúmeroEquivalentedeProgêniesMachosJovens–SumárioMaio/2016

DEPsgenômicasANCP

Reprodu?va

•  D3P•  DIPP•  DPG•  DPAC•  DSTAY

Maternal

• MPATT• MPA4T

Crescimento

•  DPATT• MPACT•  DPACT•  DP365•  DP45T

Fer?lidade

•  DPE365•  DPE45T

Carcaça

•  DAOL•  DACAB•  DMAR•  DPCQ•  DPPC

Morfológica

•  DED•  DPD•  DMD•  DES•  DPS•  DMS

NovasDEPsgenômicasparamaciez,eficiênciaalimentareconsumodematériaseca

ssGBLUP:pedigree+informaçõesgenômicas

A inversa da matriz de parentesco H1 é baseada nopedigreeenainformaçãogenômica(Aguilaretal.,2010):

40

Inversadamatrizdeparentesco(pedigree)

Aguilar.JournalofDairyScienceVol.93No.2,2010

osanimaissãodivididosemdoisgrupos,grupo2animaisgeno9pados

Matrizdeparentesco(A-1)deanimaisgeno9pados

Matrizdeparentescogenômica

Métododopassoúnico(ssGBLUP)

Contribuiçãomédiadospais

Desempenhodopropioanimal

Contribuiçãodaprogêniedoanimal

Valorgenômicodireto

Contribuiçãodopedigreedosanimaisgeno9pados

Combinatodasasfontesdeinformaçãodeumindivíduonumúnicopasso(singlestep):

RespostaemacuráciaparaCAReIMSemanimaisjovens

42

Variável Desvío Std Dev Min Max

ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup

0.196 0.148 0.185 0.135

0.090 0.087 0.081 0.077

0.0100 0.0100 0.0100 0.0100

0.5000 0.3400 0.4800 0.3000

1

Variável Media Desvío Min Max

ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup

0.438 0.292 0.415 0.255

0.044 0.017 0.050 0.018

0.320 0.240 0.280 0.200

0.500 0.330 0.480 0.300

1

Animaissemfilhosnabasededados

Animaiscomfenó9poegenó9pos

Variável Media Desvío Min Max

ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup

0.350 0.296 0.316 0.259

0.039 0.018 0.044 0.018

0.160 0.110 0.150 0.100

0.500 0.340 0.480 0.300

1

Animaiscomfenó9poesemgenó9po

Variável Media Desvío Min Max

ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup

0.370 0.165 0.362 0.154

0.063 0.029 0.064 0.029

0.200 0.100 0.190 0.090

0.440 0.220 0.430 0.210

1

Animaissemfenó9poecomgenó9po

+32%

+37%

+50%

+63%

+18%

+22%

+124%

+134%

RespostaàSeleção

Acurácia Progressogené9coanual(R$)

EquaçãoFundamentaldaSeleção

Int.geração

Reflexõessobreavaliaçãogenômica•  Complexidadedosresultadosdaavaliaçãogenômica

– DEPs,DEPgenômicaeMVP– Acuráciavs.Habilidadedepredição

•  O custo da geno?pagem pesa sobre o orçamento dafazenda– Asdecisõessãomaiscomplexasedispendiosas– Númerodeprogênieequivalentes–  Custodageno9pagemvs.custodafeno9pagem

•  Maior acurácia da DEP genômica não significa “animalmaisposi?vo”ou“maisnega?vo”

Reflexõessobreavaliaçãogenômica

•  O uso de informações genômicas é atraente, mas não é asoluçãoparatodososproblemas

•  Ocriadorvalorizarmuitoainformaçãogenômica(genó?pos)enão leva em consideração o banco de dados u?lizado paraes?marosefeitosdosmarcadores

•  Na"eragenômica",osfenó?possãomaisimportantes!

•  Umbancodedadoscomproblemasecomerrosnãopodesercorrigidocomainformaçãogenômica.

Consideraçõesfinais

•  Informação genômica é mais uma fonte de informação paraavaliarosanimais;

•  Na seleção genômica as decisões são mais complexas edispendiosas

•  Antecipaçãonousodeanimaisjovenscommenorrisco;

•  Maior acurácia e aumento do ganho gené?co e respostaeconômica;

•  Genômica está revolucionando os programas de melhoramentogené?co(leiteecorte)

Obrigado! fernandobaldiuy@gmail.com