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SOCIEDADE BRASILEIRA DE MELHORAMENTO ANIMAL – SBMA IX Simpósio Brasileiro de Melhoramento Animal 20-22 de junho de 2012, João Pessoa, PB, Brasil

9 th Biennial Symposium of the Brazilian Society of Animal Breeding

June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil

UTILIZAÇÃO DE MARCADORES MOLECULARES NA CARACTERIZAÇÃO GENÉTICA DE OVINOS

Samuel Rezende Paiva1 e Concepta McManus2

1 EMBRAPA Recursos Genéticos e Biotecnologia, Laboratório Genética Animal, Prédio Conservação Germoplasma. SAIN, Parque Estação Biológica, Final Avenida W5 Norte, 70770-917, Brasília, DF. E-mail: [email protected] 2 Universidade Federal Rio Grande do Sul, Departamento de Zootecnia, Avenida Bento Gonçalves 7712, 91540-000, Porto Alegre, RS. E-mail: [email protected] 1. IMPORTÂNCIA ESTUDOS CARACTERIZAÇÃO GENÉTICA

Todos os grupos genéticos de ovinos domésticos foram importados para Hemisfério

Ociental (Dohner, 2001). Esta prática levanta várias questões que impactam a compreensão dos recursos genéticos atuais existentes, como por exemplo, os quão esses grupos genéticos ocidentais atuais são similares de seus países de origem? Quais os principais padrões que moldaram as diferenças existentes nos grupos genéticos ocidentais? Adicionalmente, é conhecido que populações que compartilham similaridades fenotípicas podem ser chamadas de nomes diferentes em razão de estarem, por exemplo, em países ou regiões culturalmente distintas.

Para minimizar estas lacunas Baker et al. (2003) sugeriram que uma estratégia para otimizar o uso e a conservação destes recursos genéticos animais seria a análise conjunta desse material por um painel comum de marcadores moleculares de forma a identificar as diferenças e semelhanças entre os mesmos. Como resultados dessa sugestão a FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) e, posteriormente, a Sociedade Internacional de Genética Animal propuseram uma lista de marcadores moleculares altamente polimórfico (microssatélites) em comum para atender esse propósito (Hoffmann et al., 2004 e revisto recentemente em um novo guia da FAO disponível em <www.fao.org/docrep/014/i2413e/i2413e00.pdf>). Vários estudos foram feitos nessa direção para ovinos (Blackburn et al., 2011; Peter et al., 2007) mas, apesar das recomendações da FAO, a integração dos dados oriundos de diferentes estudos tem sido extremamente limitada (Baumung et al., 2004; San Cristobal et al., 2006). Entretanto algumas metodologias tem sido propostas para solucionar essa problemática em bovinos (Freeman et al. 2006), suínos (Boitard et al. 2010) e, recentemente, ovinos (Paiva et al., 2011).

Os exemplos de aplicação destas metodologias de meta-análises de bancos de dados de genótipos de microssatélites são fundamentais para a correta avaliação da diversidade genética entre países proposta pela FAO. Paiva et al. (2011) comentam que este tipo de análise visa dar uma aplicação direta ao montante considerável de recursos que foi gasto pelos países participantes após a implantação desta estratégia global pela FAO e que não havia gerado resultados satisfatórios (ex., Baumung et al., 2004). Mesmo que as tendências estejam para conversão destes painéis da FAO para marcadores de base única (SNP – Single Nucleotide Polymorphism) ou mesmo baseado nas novas metodologias de sequenciamento de nova geração é essencial finalizar de maneira lógica os esforços com microssatélites.

O parágrafo acima foi um dos exemplos de aplicação que a caracterização genética deve trazer para a comunidade científica bem como para programas de conservação e pré-melhoramento/ melhoramento de recursos genéticos animais. Em uma revisão recente Groeneveld et al. (2010) e Lenstra et al. (2012) sugerem outras questões/ linhas almejadas em estudos de caracterização



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil genética que serão abordadas ao longo da apresentação com exemplos práticos: (1) Quais são as espécies ancestrais selvagens bem como os locais dos eventos iniciais de domesticação das espécies animais de produção?; (2) O que os padrões espaciais e temporais de linhagens maternas, linhagens paternas e diversidade autossômica nos tem a dizer sobre a história evolutiva e demográfica dos animais?; (3) Que regiões do genoma destas espécies estão envolvidos na variação fenotípica, principalmente as relacionadas às características de importância econômica?; (4) Como devemos usar a informação da diversidade genética das raças em programas de conservação e pré-melhoramento?

Embora muito progresso tenha sido feito, principalmente, fornecendo respostas às duas primeiras questões, os avanços nas tecnologias genômicas já abriram novos horizontes. Até recentemente, assumiu-se que a distinção genética estimada com marcadores moleculares neutros seria indiretamente informativo para a diversidade funcional (FAO, 2007), mas as novas abordagens genômicas permitem um estudo mais acurado para associar as variações fenotípicas e genéticas (Toro et al., 2009). 2. PADRÕES DE DIVERSIDADE GENÉTICA DOS OVINOS NO MUNDO E NO BRASIL

O aumento da produção pecuária no Brasil é um impulso de vital importância para

consolidar o país dentre um dos principais fornecedores de alimentos de origem animal no mundo. Atualmente o país já desponta como um dos principais exportadores de carne bovina, suína e de aves. Contudo, o nível de aplicação tecnológica (com agregação de valor aos produtos) disponível é variado de acordo com a espécie em questão. Desta forma, temos, por exemplo, uma avicultura e suinocultura altamente tecnificadas, uma bovinocultura com um nível médio e uma ovinocultura e caprinocultura com índices baixos de tecnificação. No aspecto técnico científico, uma das questões importantes que, por exemplo, reduz a força das exportações de carne brasileira é a falta de um sistema eficaz de rastreamento e caracterização sanitária de rebanhos e produtos, bem como certificação entre/dentro de raças. Em face dos dois fatos mencionados nos parágrafos acima faz-se necessário o desenvolvimento de tecnologias para auxiliar estas ações. Desta forma, nos últimos quinze anos têm crescido o emprego de marcadores moleculares baseados em polimorfismos de DNA para auxiliar problemas do sistema produtivo. Dentre estes últimos os marcadores oriundos de locos de microssatélites foram um dos mais bem sucedidos para estudos de exclusão de paternidade e diversidade genética em várias espécies de animais domésticos (MAPA, 2004; Hayen et al.,1997; Luikart et al., 1999; Luís et al., 2002). Contudo esta classe de marcadores não se mostrou muito eficiente para certificação racial (veja como exemplo em rebanhos nacionais Paiva (2005) para ovinos e Egito (2007) para bovinos). Na área de diversidade genética, estes marcadores também já mostraram sua importância (Paiva 2005), contudo eles apresentam alguns problemas em estudos comparativos que exigem a implementação de novas metodologias, que no final, reduzem sua importância para comparações continentais entre resultados de diferentes grupos de pesquisa (Paiva et al., 2010). Paralelamente, avanços tecnológicos recentes criaram condições para um cenário em que outro tipo de marcador molecular, os polimorfismos de base individual ou SNP (Single Nucleotide Polymorphism) possam auxiliar na rastreabilidade e certificação racial de animais domésticos (Heaton et al., 2005 e Negrini et al., 2008) bem como em estudos de diversidade de ovinos (Kijas et al., 2012 e Kijas et al., 2009). Além do mais, tal tecnologia é passível de



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil automatização em plataformas de alta capacidade de processamento e, em médio prazo, terá um custo operacional relativo baixo. Tal fato, talvez seja o mais importante e talvez justifique o maior uso destes tipos de marcadores, pois com isso diminui o erro humano na leitura e interpretação dos dados brutos bem como permite comparações internacionais entre diferentes laboratórios e grupos de pesquisa. Os locos de microssatélites são marcadores moleculares altamente polimórficos que foram, provavelmente, a principal ferramenta molecular usada em estudos de genética de populações e associação com características quantitativas dos últimos quinze anos (Schlötterer, 2004). Desta forma é ainda hoje a ferramenta mais usada para estudos de exclusão de paternidade em várias espécies (inclusive espécie humana), com a padronização de inúmeros painéis para esta finalidade homologados oficialmente tanto no âmbito nacional para espécies domésticas de produção (Mapa 2004) bem como internacional (www.isag.org.uk). Entretanto, esta ferramenta molecular não tem se mostrado efetiva para estudos de certificação e rastreabilidade de determinadas raças (Rohrer et al., 2007; Heaton et al., 2005; Canõn et al., 2001).

O sequenciamento do genoma bovino permitiu a identificação de Polimorfismos de Base Individual (SNP) com relativa facilidade e quantidade. A grande vantagem desse tipo de marcador molecular é a possibilidade de automatização da genotipagem de milhares de locos em paralelo (ex., Lee et al., 2006). Dentre as várias consequências diretas desta tecnologia destaca-se o desenvolvimento de mapas genéticos de alta densidade saturados com marcadores moleculares, e também do sequenciamento de alguns genomas. Hoje o Consórcio Internacional do Genoma Bovino apresenta um Banco de dados de SNP (cerca de 70.000 marcadores) genotipados para várias raças de bovinos, inclusive para as raças brasileiras, como o Nelore e o Gir.

Os estudos genômicos sendo realizados com bovinos estão também sendo executados com outras espécies de interesse zootécnico. Mais especificamente, o Consórcio Internacional do Genoma Ovino (International Sheep Genomics Consortium, ISGC, 2006) validou um painel de 60.000 marcadores SNP em 2819 animais provenientes de 74 raças de ovinos (Kijas et al., 2012). O Brasil foi o único país da América do Sul a participar do Consórcio, que reuniu cientistas de outros 19 países - Austrália, Áustria, China, Finlândia, França, Alemanha, Grécia, Índia, Irã, Israel, Itália, Quênia, Nova Zelândia, Noruega, Espanha, Suíça, Turquia, Reino Unido e Estados Unidos. Essas informações genéticas poderão auxiliar os pesquisadores nos programas de avaliação e melhoramento genético da espécie e na identificação de genes associados á características de produção, qualidade e resistência a doenças que acometem os ovinos.

A participação brasileira foi coordenada pela Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, uma das 47 unidades da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária – Embrapa e contou com a participação de outras seis unidades da Embrapa – Pecuária Sul (Bagé, RS); Gado de Leite (Juiz de Fora, MG); Informática Agropecuária (Campinas, SP); Caprinos e Ovinos (Sobral, CE); Tabuleiros Costeiros (Aracaju, SE) e Meio Norte (Teresina, PI), além das seguintes universidades: Universidade do Estado de Santa Catarina – UDESC; Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia – UESB; Universidade de Brasília – UnB e Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Participou também a empresa privada GAASA e Alimentos Ltda. cujo rebanhos estão associados ao programa GENECOC da Embrapa Caprinos e Ovinos. Esta ação foi coordenada dentro do âmbito da Rede Genômica Animal que a EMBRAPA Recursos Geneticos e Biotecnologia lidera desde 2008. O Brasil contribuiu com DNA de 98 animais de três raças localmente adaptadas de ovinos no



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil Brasil que compõem o programa de conservação e uso sustentável de recursos genéticos animais da Embrapa: Santa Inês, Morada Nova e Crioula Lanada (Figura 1).

Da mesma forma que na espécie bovina, um banco de dados esta sendo criado com todas estas informações. Muito além de ter acesso às informações genotípicas geradas, nossa participação permitiu o desenvolvimento de competência para analisar grandes conjuntos de dados genômicos ao lado das maiores lideranças mundiais no assunto. Tecnologias para genotipagem de marcadores SNP em larga escala (de dezenas de milhares até 1 milhão de SNPs em um único ensaio), assim como média (centenas) e baixa escala (dezenas) estão disponíveis. Muitas dessas tecnologias estão disponíveis na forma de serviços ofertados por empresas comerciais. Estas novidades estão revolucionando a capacidade de trabalho e os objetivos almejáveis em projetos de prospecção de genes de interesse econômico.

Figura 1. Principais locais de coleta para análise com marcadores SNP em três raças localmente adaptadas de ovinos no Brasil. Dentre os resultados parciais desta iniciativa dentro foi observado que dos 98 animais enviados para genotipagem, apenas 6 falharam para obtenção dos genótipos para 60.000 marcadores SNP. Após a aplicação de vários critérios de qualidade (Equilíbrio de Hardy-Weinberg, Frequência do alelo mínimo, etc) 49.034 marcadores SNP foram mantidos para a realização das análises. O Banco de dados esta organizado em servidores localizados na Embrapa Informática Agropecuária



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil de forma que há várias informações como, por exemplo, localização de cada marcador SNP no genoma. As análises intra-populacionais de diversidade genética mostraram que a raça Santa Inês apresentou, em geral, os mais elevados índices de diversidade enquanto que a raça Morada Nova apresentou os índices mais baixos (Tabela1). Tabela 1. Diversidade genética Intrapopulacional em três raças naturalizadas brasileiras a partir de 49.034 marcadores SNP. N=número de indivíduos; Pn=proporção locos polimórficos; Ho=heterozigosidade observada; He=heterozigosidade esperada; F=coeficiente de endogamia; Ra=riqueza alélica; G=número máximo de genomas para estimativa Ra; Rap=riqueza alélica privativa. Raça N Pn Ho He F Ra G Rap (G=6) Crioula Lanada 22 0,94 0,32 0,36 0,18 1,97 40 0,0000058 Morada Nova 20 0,89 0,31 0,31 0,22 1,91 38 0,0000044 Santa inês 45 0,94 0,34 0,35 0,14 1,97 84 0,0000013

A análise de variância molecular mostrou que 8,84% (P<0,00001) de variação observada foi

em razão de diferenças entre as três raças. A diferença entre a raça Crioula Lanada e Morada Nova e Santa Inês foi de 12,79% e 8,872%, respectivamente e entre as raças deslanadas Morada Nova e Santa Inês foi de 6,588%. Todos os valores foram significativos.

Para avançar na avaliação da estrutura de populações, foi feita uma análise Bayesiana apenas com parte do total de marcadores avaliados (foi excluído os marcadores que poderiam estar ligados entre si) para testar as principais estruturações observadas dentro e entre as raças brasileiras (Figura 2). De maneira geral, este tipo de análise tenta identificar como os animais analisados se agrupariam se tivessem de ser divididos em “K” grupos. Desta forma quando K=3 identificamos três grupos principais: A) as raças deslanadas do Caribe e África do Sul; B) raça Crioula Lanada agrupada com raça península Ibérica e; C) as duas raças deslanadas brasileiras, Santa Inês e Morada Nova. Com k=5 o principal padrão observado é a possível sub-estruturação da raça Crioula do Brasil em que pode ser explicada pelo fato que foram amostrados animais em dois Estados, Santa Catarina e Rio Grande do Sul. De qualquer forma os resultados sugerem que esta raça é que apresenta maior semelhança com animais Península Ibérica dos que as raças deslanadas brasileiras. Com k=6, verifica-se a diferenciação da raça Santa Inês da raça Morada Nova, já com k=7 confirma-se a sub-estruturação da raça Crioula. Avaliações preliminares com maiores valores de K revelaram padrões mais complexos de fluxo gênico entre os rebanhos, mas que serão melhores analisados de forma a determinar, por exemplo, quais as principais fontes de variabilidade genética da raça Santa Inês.



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil

K=3

K=5

K=6

K=7

Figura 2. Análise Bayesiana, com 26.196 marcadores SNP para estimar a estrutura populacional das três raças brasileiras analisadas no Consórcio Internacional do Genoma Ovino. 1 – Raça deslanada África Sul (controle); 2 – Raça deslanada Caribe (controle); 3 – Raça Crioula Lanada; 4- Raça Península Ibérica (controle); 5- Raça Morada Nova; 6- Raça Santa Inês.



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil 3. MUDANÇAS PARADIGMAS: DE GENES CANDIDATOS PARA SELEÇÃO GENÔMICA

A seleção animal pode ser baseada em características fenotípicas, ou seja, nas características

visíveis ou mensuráveis de um indivíduo, produzidas pela interação entre genes e ambiente, ou no genótipo que pode ser quantitativa ou molecular. Para seleção genotípica quantitativa, dados fenotípicos relacionados a características de interesse econômico são analisados por métodos estatísticos, que calculam a herdabilidade de uma determinada característica e apontam para os reprodutores que transmitem essa característica de forma mais efetiva para seus descendentes. A seleção genotípica molecular tem como princípio a busca por genes candidatos associados às características de interesse e a sua aplicação como marcadores moleculares na seleção assistida por marcadores. Lande e Thompson (1990) mostraram que poucos genes poderiam explicar uma proporção grande da variação genética para características quantitativas (Loci de Características Quantitativas - QTL) e que atuam no controle de características de importância econômica. Deste modo, as informações moleculares poderão ser usadas como complemento em programas de melhoramento, através da seleção assistida por marcadores (MAS), ou pela seleção genômica. A estratégia de seleção assistida por marcadores possui três maneiras para chegar a genes candidatos ou genes de efeito maior: o mapeamento genético, a busca do gene principal e a expressão gênica diferencial (genômica funcional).

Até o presente, a maior parte de progresso genética em características quantitativas em melhoramento animal tem sido baseada na seleção de fenótipo ou estimativas de valores genéticos derivado do fenótipo, sem conhecimento do numero de genes que afeta a característica ou os efeitos de cada gene individualmente. Neste método de genética quantitativa para melhoramento genética, a arquitetura genética de características de interesse tem sido tratada como uma “caixa preta”. Mesmo assim, ganhos genéticos substantiveis têm sido atingidas e continuam a ser atingidos para as principais espécies de animais. Na ausência de outras informações o valor genético de um animal pode ser baseado no valor médio dos seus pais para a característica de interesse. Este gera uma estimativa de baixa acurácia que é tipicamente associado com animais jovens antes da coleta de informações sobre seu próprio desempenho. Os marcadores poderiam, em teoria, serem utilizados na seleção de indivíduos, ainda jovens, com combinações favoráveis de várias características de interesse e com isso melhorar a acurácia da seleção e reduzir o tempo e/ou custo da avaliação de desempenho pela substituição parcial ou completa da avaliação fenotípica com marcadores genéticos.

Seleção assistida por marcadores (MAS) usa marcadores moleculares em desequilíbrio de ligação (LD) com QTL. A estratégia de busca do gene principal está baseada no conhecimento prévio dos mecanismos fisiológicos envolvidos com a manifestação das características de produção em questão e na tentativa de pesquisar as variações de genes específicos (enzimas, hormônios ou proteínas) entre indivíduos que apresentem fenótipos distintos. Neste caso se trabalha com um ou poucos genes de cada vez, e a maioria das características fisiológicas são determinadas por vários genes, limitando o uso deste método. Esta estratégia tem se mostrado extremamente ineficaz quando se considera características produtivas reconhecidamente de herança quantitativa.

A Seleção genômica (GS) (Meuwissen et al., 2001) é uma nova abordagem que visa aumentar a acurácia das predições genéticas realizadas no melhoramento genético clássico a partir de marcadores moleculares (SNPs) distribuídos por todo genoma de uma determinada espécie. A



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil estratégia de seleção genômica pode ser aplicada em todas as famílias em avaliação nos programas de melhoramento genético, apresenta alta acurácia seletiva para a seleção baseada exclusivamente em marcadores e não exige prévio conhecimento das posições (mapa) dos QTLs, não estando sujeita aos erros tipo II associados à seleção de marcadores ligados a QTLs. Esse método ficou viável com o desenvolvimento e baixo custo de identificação de marcadores tipo SNP (single nucleotide polymorphism). Assim a Seleção Assistida por Marcadores está sendo substituída pela Seleção Genômica.

Na prática, GS é aplicada numa população que é diferente da população de referência em que os efeitos do marcador foram estimados. Desta forma utiliza-se dois tipos de conjuntos de dados: um de treinamento e um de validação. O conjunto de treino é a população de referência em que os efeitos do marcador foram estimados, que contém: (1) Informação fenotípica de germoplasma relevante avaliado uma gama de condições ambientais, (2) valores de marcadores moleculares, e (3) informação de pedigree ou de parentesco. Assim, os efeitos dos marcadores são estimados com base no conjunto de treinamento usando certos métodos estatísticos para incorporar essa informação, o valor genômico ou valores genéticos de novos genótipos são previstos com base apenas no efeito marcador. O conjunto de validação contém os candidatos de seleção (derivado a partir da população de referência) que tenham sido genotipados (mas não fenotipados) e selecionados com base nos efeitos do marcador estimados no conjunto de treino.

Esta nova tecnologia tem revolucionado os programas de melhoramento genético em bovinos de leite em todo o mundo (Schaeffer, 2006). A diminuição do intervalo entre gerações, o aumento da intensidade de seleção, o aumento da acurácia da seleção e a incorporação de novos caracteres de importância econômica, porém de difícil mensuração, como as características de qualidade de produto e características reprodutivas, oportunizarão o incremento do progresso genético (Meuwissen et al., 2001; VanRaden, 2008; Miller, 2010; Goddard, et al., 2010). Outra importante vantagem é a economia financeira substancial na condução dos testes de progênie (Schaeffer, 2006; Hayes et al., 2009).

Ao longo dos últimos vinte anos, várias características em ovelhas foram mapeados para regiões específicas do genoma de ovelha, incluindo genes individuais, tais como callipyge (Cockett et al., 1994), Syndrome de cordeiro aranha (Cockett et al., 1999), e a gene Booroola de fecundidade (Montgomery et al. 1993) bem como características quantitativas, como musculosidade em ovelhas Texel (Clop et al., 2006). Estes projetos usaram análises de mapeamento genético tradicional, que envolve o rastreamento da segregação de alelos de marcadores através de pedigrees dos animais com fenótipos conhecidos e geralmente resultaram na atribuição do caráter de uma região genético muito grande que contém centenas de genes. Para dissecar esses intervalos e refinar o estudo da mutação causadora de interesse, os esforços seriam muito caros e demorados ou muitas vezes não iniciados. Entretanto, estudos recentes mostram que o uso do “OvineSNP50 BeadChip” demonstra ser uma ferramenta sólida e relativamente rápida para as situações aonde casos controle estão bem caracterizados para uma determinada característica ou doença que sejam controladas por um ou poucos genes (Johnston et al., 2011; Mömke et al., 2011; Garcia-Gaméz et al., 2011; Becker et al., 2010).

Estas regiões genéticas identificadas através GWAS são tipicamente de resolução maior do que aqueles identificados em estudos de ligação, o que ajuda a limitar o tamanho da região em que se precisa para pesquisar o gene causal ou mutação. A detecção de regiões genéticas que contêm o alelo traço é possível por causa da "Varreduras seletivas" (regiões que têm diferenças de frequência



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil de alelos por causa da seleção histórica a favor ou contra traços). Se várias raças estão incluídas no estudo, os dados também podem ser usados para explorar o grau de diversidade entre e dentro das raças, e fazer escolhas mais informadas sobre a melhor forma de gerir e conservar os recursos genéticos. 4. INTEGRAÇÃO PROGRAMAS CONSERVAÇÃO GENÉTICA E MELHORAMENTO

De maneira geral, a aplicação de marcadores moleculares dentro do melhoramento animal

pode enfocar duas vertentes principais: (1) características que são controladas por poucos genes de grande efeito, ou (2) características que são controladas por vários genes e de pouco efeito. Quando se trata de melhoramento animal clássico, grande parte das características desejáveis se encontra na segunda vertente e, por isso, o resultado final a ser encontrado com os marcadores moleculares poderá, em um primeiro momento, não serem muito expressivos ou para obtenção de um resultado com maior acurácia, é necessário a montagem de uma estrutura populacional mais complexa.

Como exemplo da primeira vertente é importante destacar, em ovinos, genes relacionados, basicamente, a prolificidade (fenótipo booroola), aumento de massa muscular (fenótipo callipyge) e a resistência ou susceptibiliade ao scrapie. Dentre os genes relacionados à prolificidade, Silva et al. (2010) identificaram uma mutação específica dentro da raça Santa Inês e, demais raças naturalizadas, que está relacionadas a prolificidade. Tal marcador poderá ser usado efetivamente em rebanhos que de ovinos de corte, visto que o aumento da prolificidade poderá acarretar em um incremento significativo para os produtores. A validação desta mutação, em sistemas de produção, será realizada em colaboração entre a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia e a Embrapa Tabuleiros Costeiros.

Em relação à segunda vertente, os marcadores moleculares somente serão efetivos no caso de rebanhos que tenham uma rotina de coleta de dados zootécnicos. Lôbo e Lôbo (2007) já apontaram que um dos grandes problemas atuais da ovinocultura nacional é a falta de uma escrituração zootécnica rigorosa e bem estabelecida. Desta forma, os marcadores moleculares teriam pouco a contribuir neste momento. Segundo Van der Werf (2007), países em desenvolvimento que possuam programas de melhoramento menos sofisticados deveriam investir mais em sistemas de coleta de dados zootécnicos do que em tecnologias com base em marcadores moleculares. Contudo, Rocha et al. (2008) mencionaram que apesar dos problemas atuais eles acreditam que oportunidades/ aplicações possam existir em alguns pontos do setor que apresentem características-alvo bem identificadas, e um programa de melhoramento com objetivos bem definidos e metodologias de seleção baseadas em critérios de desempenho. Desta forma, eles propuseram um desenho experimental para análise de características quantitativas para a raça Santa Inês. Resultados adicionais bem como uma revisão mais aprofundada pelo tema podem ainda ser encontrado em McManus et al. (2010).

É uma crença amplamente difundida de que a existência de raças tradicionais, bem adaptadas, é uma condição necessária dada para o uso sustentável da terra em áreas marginais (Rege e Gibson, 2003). Embora alguma perda de recursos genéticos animais é inevitável e deve ser prevista, o processo de intensificação não é sempre impulsionado por princípios racionais, e nem sempre é acompanhado por tecnologias apropriadas (McManus et al., 2011). Primeiro, há uma sistemática e quase onipresente viés política em favor das raças exóticas contra raças autóctones e apenas limitados esforços são feitos para desenvolver o último. Na tentativa de comparar a



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil produtividade de raças exóticas e indígenas e/ ou localmente adaptadas, as raças não estão competindo em sistemas de produção mais realísticos com a realidade da ovinocultura nacional. Os governos muitas vezes favorecem a introdução e propagação de determinadas raças, os agricultores podem alimentar melhor e, preferencialmente, cuidam de forma mais intensa dos animais exóticos (às vezes por anos antes que eles percebem as desvantagens). Às vezes, um desastre natural, como a seca deve ocorrer para iniciar a despertar para estes vieses, para os animais exóticos são muitas vezes os primeiros a morrer em condições adversas. Além disso, é frequentemente o caso que todos os custos não são pagos para o material genético exótico. Sémen animal superior é fornecido a países em desenvolvimento, gratuitamente, sem testes maiores (Ianella et al., 2012) e desprezando o ambiente de produção específico em que o sémen deveria ser usado.

De acordo com Notter (1999), experimentos com tomate, milho e camundongos sugerem que os alelos favoráveis podem existir em populações poucas produtivas; essa variação pode potencialmente contribuir para uma resposta futura à seleção. O melhoramento genético sob intensa seleção unidirecional pode envolver aumentos na frequência de alelos aditivos favoráveis, bem como a degradação progressiva dos mecanismos homeostáticos de regulação estabelecidos sob a seleção estabilizadora que é característica de populações naturais. Recombinação entre os loci estreitamente ligados reguladoras e novas mutações potencialmente favoráveis são possíveis fontes de variação genética ao longo prazo. Uma maior compreensão do potencial que estes mecanismos alternativos têm para apoio em longo prazo de melhoramento genético e das relações genéticas entre populações de animais globais são prioridades para a gestão da diversidade genética animal. Em muitos casos, a introdução de um recurso genético no passado não necessariamente promoveu um desenvolvimento econômico e, potencialmente, reduziu a diversidade genética. No uso de um recurso específico, em um sistema de produção, para determinar a adequação da raça é necessário entender sua capacidade e função, como parte do sistema. A seleção de raças importadas tem sido baseada em análises parciais, onde estas produzem maior quantidade de leite, carne ou lã. Frequentemente, faltam considerações ambientais ou de produtividade vitalícia. Atualmente, um programa de Melhoramento participativo com a raça Morada Nova coordenado pela Embrapa Caprinos e Ovinos esta em execução e leva em consideração muito dessas particularidades do sistema de produção na qual este grupo genético está inserido.

Em termos gerais, os levantamentos de informações sobre os ambientes de produção de raças e espécies de animais domésticos precisam facilitar comparações úteis entre estas raças, avaliando seus desempenhos, servindo como indicadores de sua adaptação aos diferentes ambientes. Isto pode ser usado para delinear recomendações para intervenções em relação ao manejo de recursos genéticos animal em sistemas de produção. Complementadas com outras fontes de informação relacionadas com a raça é possível contribuir para a tomada de decisões baseada em evidencias e dados. Esta proposta deve estar em consonância com a proposta da FAO (Scherf, 2008) para que esteja georeferenciada facilitando a comparação entre países e regiões.

O georeferenciamento de distribuição racial permitirá que sistemas de informação sobre Recursos Genéticos Animais (RGA) possam ser ligados a vários bancos de dados. Assim, dados relacionados com RGA podem ser usados em analises de sistemas de produção animal e sua evolução com o tempo e as mudanças no ambiente (por exemplo, mudanças no clima ou epidemiologia de doenças), bem como aonde e como os RGA podem ser utilizados e em quais condições. Seria possível modelar cenários em que um elemento do sistema (p.ex, tipo de alimento)



June 20-22, 2012, João Pessoa, Paraíba, Brazil é modificado e assim estimar como este pode afetar a adequação de uma raça ou espécie num especifico ambiente.

Genética de paisagem (Landscape genetics) é uma nova área de pesquisa interdisciplinar, que combina a genética de populações, a ecologia de paisagem e a estatística espacial (Manel et al., 2003, Storfer et al., 2007). O objetivo é descrever e explicar como a paisagem e seus componentes afetam a variação genética de populações de animais e plantas. Estes métodos têm o potencial de aumentar nosso conhecimento sobre como a heterogeneidade da paisagem influencia a estrutura de populações, o fluxo gênico, e a adaptação (Holderegger and Wagner, 2008). Seus resultados podem ser usados no manejo e na conservação de populações (Epps et al., 2007).

Os processos de evolução como adaptação, deriva e dispersão, ocorrem no contexto geográfico. Assim a disciplina de biogeografia ajuda a entender a distribuição da vida na terra (Dinz-Filho et al., 2008). Os marcadores moleculares ajudam a entender os processos de evolução e divergência genética entre populações em espaços geográficos. Estes métodos não têm sidos usados no Brasil para avaliar populações de animais de produção. A Genética de Paisagem tem dois componentes: o componente genético, que envolve o uso de marcadores moleculares para examinar a demografia de população e os processos evolutivos, e a informação geográfica, componente dos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), que são sistemas de banco de dados, responsáveis pela organização, modelagem, manipulação, análise e apresentação de dados genéticos geograficamente referenciados. Resultados Brasileiros mostram um forte auto-correlação entre características da paisagem e produção de ovinos, mas ao nível de região e estado a correlação entre a matriz de produção e matriz de distancia (Teste de Mantel) não foram significativas.

Nesta breve revisão foram revistos grandes temas em que a caracterização genética pode ser aplicada bem como as futuras tendências da integração de ferramentas genéticas/ genômicas em programas de conservação e melhoramento.

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utilizaÇÃo de marcadores moleculares na … · os locos de microssatélites são marcadores...

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