O ABC da Seleo Genmica: Uma abordagem prtica

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  • Aplicao da genmica no melhoramento da raa Nelore

    Fernando Baldi UNESP Raysildo B. Lbo ANCP

    Lus Gustavo G. Figueiredo - ANCP

  • Cadeia Produtiva da Carne

    Desafio:Aumentar de forma Sustentvel a Produtividadee Competividade da Pecuria de Corte.

    Aes:

    Melhoramento Gentico;

    Incorporao de Tecnologia;

    Qualidade dos Produtos;

    Ampliao de Mercado.

  • Ganho gentico depende da utilizao de animaissuperiores como pais da prxima gerao;

    A chave do ganho gentico identificar de formaconfivel indivduos superiores e utiliz-los deforma intensa;

    Selecionar para caractersticas que possuem maiorimportncia econmica para o sistema deproduo.

    Impacto do Melhoramento Gentico

  • Equao Fundamental da Seleo

    G ={ Acc * IS* A} IG

    Acurcia de Seleo

    Intensidade de Seleo

    Desvio Padro Gentico

    Intervalo de Geraes

  • DEP

    PROGNIES e COLATERAIS

    +FENTIPO

    +PEDIGREE

    Irmos

    FilhosGim de Gara

    Dumu

    KarvardiImp.

    Mara Imp.

    Dahi

    Survana Imp.

    Cartomante

    Netos

    Avaliao Gentica Convencional

  • Avaliao Gentica Convecional

    No possvel observar ou medir diretamenteas DEPs nos candidatos seleo;

    As DEPs so preditas a partir das informaesdo fentipo e pedigree;

    Com suficiente informao possvel chegarprximo da DEP "verdadeira para cadacaracterstica e minimizar o risco.

  • DEP da prognie a mdia dos pais

    DEP +9 DEP +1

    DEP

  • Na atual circunstncia

    Precisamos dos fentipos para identificar os animais que tm uma DEP maior mdia dos pais

    DEP +9DEP +1

    DEP

    Real

  • Genmica: todo e qualquer estudo do Genoma.Genoma: material gentico transmitido sua prole (DNA).

    Informao Genmica

  • Sequenciamento do genoma tem permitido a descobertade milhares de polimorfismos de base nica (SNPs):

    Os marcadores SNP tem como base as alteraes maiselementares da molcula de DNA (A, T, G, C)

    10

    Informao Genmica

    RARAMENTE UM NICO SNP RESPONSVEL POR VARIAO EM CARACTERSTICAS DE INTERESSE ECONMICO.

  • Os genes determinam as DEPs

    Parte de 1 par de cromossomos

    Bovinos tm 30 pares de cromossomosCada membro do par herdado do pai e outro da meCada cromossomo possui prximo de 100 milhes de pares de bases (A, G, T, C)

    Bases azuis representam genesBases amarelas so herdadas do paiBases vermelhas so herdadas da me

    Pai

    Me

  • DEP soma da metade dos efeitos dos marcadores

    Bases azuis representam genes

    A DEP metade da somtoria de todos os efeitos dos marcadores(metade porque a prognie recebe metade dos cromossomos de

    cada pai)

  • DEP soma da metade dos efeitos dos marcadores

    Conhecendo o nmero, localizao e efeito dos marcaodores, possvel obter

    a DEP diretamente, inclusive antes do indivduo chegar idade reprodutiva ou

    expressar a caracterstica

    Seleo Genmica

  • Seleo genmica

    DEP +1DEP +9

    Suponhamos que Q +5 melhor que q

    Sorteio:

  • Animais jovens ou com pouca informao

    Caractersticas difceis ou caras de medir

    Eficincia alimentar, qualidade produto, stayability, etc.

    Caractersticas qualitativas de impacto econmico

    Presena de chifres, doenas, etc.

    Caractersticas de baixa variabilidade gentica

    Reprodutivas, maternais, etc.

    Identificao de paternidade

    Quando os marcadores so teis?

  • Caracterstica Acurcia (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: At onde chegou?

    Caracterstica Acurcia (r(GEBV,DEP))

    Carcaa e carne

    rea 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 mega 3 0,12

    Ac. graxos mega 6 0,22

    Eficincia alimentar

    Consumo alimentar residual 0,39

    Eficincia alimentar 0,25

    Irano (2015), Terekado (2015), Chiaia et al. (2015), Fernandez Junior et al. (2015), Medeiros et al., (2016)

  • %d

    e var

    in

    cia

    gen

    tic

    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: At onde chegou?

    %gen

    tic

    a ad

    itiv

    a p

    ara

    m

    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

    in

    cia

    gen

    tic

    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)

  • Avaliao Genmica: do laboratrio at 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

  • Lanada em 2011 a DEP auxiliada pelosmarcadores;

    Em 2014, com Clarifide Nelore 2.0, lanamentoda DEP genmica, com mais de 17 milmarcadores genticos (SNPs);

    DEP genmicas so estimadas com a inclusodas informaes de Predio do ValorMolecular, juntamente com as informaes depedigree, desempenho prprio e de progniedos animais

    ANCP: Avaliao genmica

  • Avaliao Genmica

    Irmos

    Filhos Gim de Gara

    Dumu

    Karvardi Imp.

    Mara Imp.

    Dahi

    Survana Imp.

    Cartomante

    Netos

    PEDIGREE

    +FENTIPO

    +PROGNIES E COLATERAIS

    DEPG

    +

    VALOR MOLECULAR PREDITO Clarifide Nelore 2.0

  • Aumento de Acurcia

    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

    rci

    a

    Acu

    rci

    a (%

    )

    Classe de Acurcia (%)

    ACC GANHO

    Baixa Acurcia Mdia Acurcia Alta Acurcia

  • CaractersticaAcurcia Mdia

    GanhoGenmica 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: Sumrio de Machos Jovens MAIO/2016

    Impacto na AcurciaMachos Jovens Sumrio Maio/2016

  • Impacto da AcurciaTouros da Reproduo Programada 2015

    Fonte: ANCP MAIO/2016

  • Ganho Gentico por ano (G)

    Acurcia de Seleo Desvio Padro Gentico

    Intervalo de Geraes

    Intensidade de Seleo

    G ={ Acc * IS* A} IG

  • Ganho Gentico por ano (G)Idade ao Primeiro Parto

    Caracterstica: IPP Intervalo de Geraes em Anos (IG): 3 anos Desvio Padro Gentico Aditivo (A): 1,45 meses Porcentagem de indivduos selecionados: 1% Intensidade seletiva (i): 2,7

    DEP Genmica DEP Tradicional

    G = -0,73 meses/ano G = -0,35 meses/ano

    107%

    =, , ,

    ,

    =, , ,

    ,

  • Ganho Gentico por ano (G)Peso aos 450 Dias de Idade

    Caracterstica: P450 Intervalo de Geraes em Anos (IG): 3 anos Desvio Padro Gentico Aditivo (A): 14,74 kg Porcentagem de indivduos selecionados: 1% Intensidade seletiva (i): 2,7

    DEP Genmica DEP Tradicional

    G = 8,75 kg/ano G = 4,91 kg/ano

    78%

    =, , ,

    ,

    =, , ,

    ,

  • Ganho Gentico por ano (G)rea de Olho de Lombo

    Caracterstica: AOL Intervalo de Geraes em Anos (IG): 3 anos Desvio Padro Gentico Aditivo (A): 3,46 cm Porcentagem de indivduos selecionados: 1% Intensidade seletiva (i): 2,7

    DEP Genmica DEP Tradicional

    G = 1,87 cm2/ano G = 1,03 cm2/ano

    82%

    =, , ,

    ,

    =, , ,

    ,

  • CaractersticaAcurcia Mdia Nmero

    Equivalente de ProgniesGenmica 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: Sumrio de Machos Jovens MAIO/2016

    Nmero Equivalente de ProgniesMachos Jovens Sumrio Maio/2016

  • DEPs genmicas ANCP

    Reprodutiva

    D3P

    DIPP

    DPG

    DPAC

    DSTAY

    Maternal

    MP120

    MP240

    Crescimento

    DP120

    MP210

    DP210

    DP365

    DP450

    Fertilidade

    DPE365

    DPE450

    Carcaa

    DAOL

    DACAB

    DMAR

    DPCQ

    DPPC

    Morfolgica

    DED

    DPD

    DMD

    DES

    DPS

    DMS

    Que nfase ou prioridade dar a cada caractersticaquando escolhemos um touro?

  • Ponderadores econmicos relativos (em %) para o ndice MGTeCaracterstica Ponderao econmica Categoria Contribuio (% )

    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 Carcaa 9

    Total 100 100

    ndice Bioeconmico ANCP

  • 1. Comparar a habilidade preditiva de modelos para a predio devalores genmicos (DEP Genmica)

    2. Avaliar o impacto da utilizao da informao genmica emsituaes de incerteza de paternidade e diferentes estratgias degenotipagem

    3. Utilizao da informao genmica para controlar/reduzir astaxas de endogamia

    4. Estudos de associao ampla para a identificao de genes deefeito maior (QTLs) para caractersticas de importnciaeconmica

    5. Estimar o valor econmico para outras caractersticas edesenvolver ndices de seleo personalizados

    Pesquisas em andamento....

  • Consideraes finais

    Informao genmica mais uma fonte de informao para avaliaros animais;

    Antecipao no uso de animais jovens com menor risco;

    Maior acurcia e aumento do ganho gentico e resposta

    econmica ;

    ndice MGTe auxilia na seleo dos touros com maiorlucratividade;

    Reproduo Programada:

    Uso intensivo de touros de maior lucratividade com DEPsgenmicas mais confiveis.

  • Obrigado!

    fbaldi@fcav.unesp.br