Multivariate analysis as a tool in the initial selections of golden flax (Linum usitatissimum L) / Análise multivariada como ferramenta nas seleções iniciais de linhaça dourada (Linum usitatissimum L)

The genetic variability in plant populations can be estimated through multivariate analysis, which allows to analyze the genotypes based on a set of traits to identify the traits with the greatest influence for the divergence and the correlation between them. In this sense, the objective of the present work was to estimate the genetic divergence between golden flax lines using multivariate analysis for initial plant selections. For this purpose, 73 lines, in addition to the control, were tested in a randomized complete block design, with three replications, and traits of cycle, stature, and yield were measured. Twelve groups were obtained based on the Mahalanobis distance estimate and Tocher cluster, and the technical length was the most important trait for the dissimilarity. The line of group XI was promising, with early maturation and satisfactory seed productivity. The graphic of dispersion of the canonical variables showed the most divergent lines, and the greatest divergence was observed between groups III and IV. Multivariate analysis was an important tool for the initial choice of superior golden flax.

A variabilidade genética em populações de plantas pode ser estimada através da análise multivariada, que permite analisar os genótipos com base em um conjunto de características, identificar aquela com maior influência para a divergência e a correlação entre elas. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi estimar a divergência genética entre linhagens de linhaça dourada, a partir de análises multivariadas, para seleções iniciais de plantas. Para tanto, 73 linhagens, além da testemunha, foram testadas em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições, sendo medidas as características de ciclo, estatura e produtividade. Foram obtidos 12 grupos, sendo a característica mais importante para a dissimilaridade o comprimento técnico. O gráfico de dispersão das variáveis canônicas mostrou as progênies mais divergentes, sendo que a maior divergência foi verificada entre os grupos III e IV. A análise multivariada foi importante ferramenta para a escolha inicial das linhagens superiores de linhaça dourada.

Genetic parameters and trends of growth traits in Nelore cattle raised in the Northern region of Brazil / Parâmetros genéticos e tendências de características de crescimento em gado Nelore criado na região norte do Brasil

The objective of this study was to estimate (co)variances and genetic parameters and to predict genetic trends for weight at 120 (W120), 210 (W210), 365 (W365), and 450 (W450) days of age in Nelore cattle raised in the northern region of Brazil. The database comprised records of 30,387 animals born between 2000 and 2013 in the Brazilian North. Estimates were calculated by the Restricted Maximum Likelihood (REML) method, in single- and multi-trait analyses in an animal model. Heritability as obtained using single- and multi-trait models for W120 (0.22 and 0.31), W210 (0.20 and 0.34), W365 (0.51 and 0.51), and W450 (0.49 and 0.51) indicated moderate to high magnitudes, with the possibility of genetic selection and incorporation into the herd. Genetic correlations between growth traits were favorable, ranging from 0.78 to 0.96. Genetic trends for W120 and W210 varied largely, from -0.31 to 4.68 and -0.53 to 7.62 kg/year, respectively. Smaller fluctuations were observed in genetic trends for W365 and W450, which ranged from -1.08 to 10.90 and -1.29 to 12.51 kg/year, respectively. Selection for W365 and W450 proved to be the criterion of choice for Nelore herds raised in the region; however, it may compromise adult performance because of higher costs and time for production. A thorough analysis of mattings is recommended to allow the selection of earlier-developing animals.(AU)

O presente trabalho foi delineado para estimar as (co) variâncias, parâmetros genéticos e de predizer as tendências genéticas para o peso aos 120 (W120), 210 (W210), 365 (W365) e 450 (W450) dias de idade de gado Nelore criado na região norte do Brasil. A base de dados foi constituituída por registro de 30387 animais, nascidos entre 2000 e 2013 no norte do Brasil. As estimativas foram calculadas pelo método de máxima restrição de probabilidade (REML) em um modelo animal com análises isoladas e multi variadas. A herdabilidade obtida para os modelos utilizados foi: W120 (0,22 e 0,31); W210 (0,20 e 0,34); W365 (0,51 e 0,51) e W450 (0,49 e 0,51), indicando moderada e alta magnitude com a possibilidade de seleção genética e incorporação no rebanho. As correlações genéticas entre grupos de tendências foram favoráveis variando de 0,78 a 0,96. As tendências genéticas para W120 e W210 apresentaram ampla variação de -0,31 a 4,68 e -0,53 a 7,62 kg/ano, respectivamente. Menores flutuações foram observadas nas tendências genéticas para W365 e W450, as quais variaram de -1,08 a 10,90 e -1,29 a12,51 kg/ano, respectivamente. Foi constatado que a seleção para W365 e W450 deve ser um critério de escolha para os rebanhos Nelore criados na região; contudo ela pode comprometer a performance dos adultos devido aos elevados custos e da duração da produção. Uma completa análise de cruzamentos é recomendada para possibilitar a seleção de animais jovens em desenvolvimento.(AU)

Gene stacking as a strategy to confer characteristics of agronomic importance in plants by genetic engineering / Empilhamento gênico como estratégia para conferir características de importância agronômica em plantas via engenharia genética

Gene stacking refers to the introduction of two or more transgenes of agronomic interest in the same plant. The main methods for genetically engineering plants with gene stacking involve (i) the simultaneous introduction, by the co-transformation process, and (ii) the sequential introduction of genes using the re-transformation processes or the sexual crossing between separate transgenic events. In general, the choice of the best method varies according to the species of interest and the availability of genetic constructions and preexisting transgenic events. We also present here the use of minichromosome technology as a potential future gene stacking technology. The purpose of this review was to discuss aspects related to the methodology for gene stacking and trait stacking (a gene stacking strategy to combine characteristics of agronomical importance) by genetic engineering. In addition, we presented a list of crops and genes approved commercially that have been used in stacking strategies for combined characteristics and a discussion about the regulatory standards. An increased number of approved and released gene stacking events reached the market in the last decade. Initially, the most common combined characteristics were herbicide tolerance and insect resistance in soybean and maize. Recently, commercially available varieties were released combining these traits with drought tolerance in these commodities. New traits combinations are reaching the farmers fields, including higher quality, disease resistant and nutritional value improved. In other words, gene stacking is growing as a strategy to contribute to food safety and sustainability.(AU)

O empilhamento gênico se refere a introdução de dois ou mais transgenes de interesse agronômico na mesma planta. Os principais métodos de produção de plantas geneticamente modificadas com empilhamento gênico envolvem (i) a introdução simultânea, pelo processo de co-transformação, e (ii) a introdução sequencial de genes, pelos processos de re-transformação ou por cruzamento entre eventos transgênicos. Em geral, a escolha do melhor método varia de acordo com a espécie de interesse e a disponibilidade de construções genéticas e eventos transgênicos preexistentes. Também é apresentado aqui o uso da tecnologia de minicromossomos como tecnologia potencial de empilhamento gênico. O objetivo desta revisão é discutir aspectos relacionados à metodologia para o empilhamento de genes a combinação de características (obtida via empilhamento de genes de interesse agronômico) via engenharia genética. Além de discutir, é apresentado uma lista de culturas e genes aprovados comercialmente que tem sido usado em estratégias de empilhamento e uma discussão sobre normas regulatórias. Um número maior de eventos com empilhamento de genes foi aprovado e liberado no mercado na última década. Inicialmente, a combinação das características de tolerância a herbicidas e resistência a insetos era a mais popular, principalmente em soja e milho. Recentemente, estas características combinadas com tolerância a seca nessas culturas foram liberadas comercialmente. Novas características combinadas estão entrando na lavoura, incluindo aumento da qualidade, resistência a doenças e aumento do valor nutricional. Em outras palavras, o empilhamento gênico está crescendo como tecnologia para contribuir para a segurança alimentar e sustentabilidade.(AU)

Eggshell qualities as indicative of eggshell strength for layer selection

The study aimed at investigating which of four traits is the most representative of eggshell strength (destructive eggshell thickness measurement, eggshell weight, egg specific gravity, ultrasonic measurement of eggshell thickness) and could be used for selection purposes. To date, investigations focused mostly on pairwise (eggshell strength vs. another eggshell feature) analyses, resulting in two-, maybe three-trait, models when eggshell traits are considered. Since the covariance estimates are also model dependent, we collected five eggshell traits within one analysis, which better reflects what occurs in nature. The eggs were collected from 4571 Rhode Island White and 2426 Rhode Island Red hens. A multiple-trait animal model and the REML method were employed to compute variance components for calculation of heritabilities and genetic correlations between the traits. On average, the highest correlations were found between the destructive measurement and the other quality traits. It is concluded, however, that the ultrasonic eggshell thickness measurement, also with high genetic correlations with the other traits and leaving an egg intact for further handling, can suit best, as an indirect criterion, the selection for eggshell strength.(AU)

Eggshell qualities as indicative of eggshell strength for layer selection

The study aimed at investigating which of four traits is the most representative of eggshell strength (destructive eggshell thickness measurement, eggshell weight, egg specific gravity, ultrasonic measurement of eggshell thickness) and could be used for selection purposes. To date, investigations focused mostly on pairwise (eggshell strength vs. another eggshell feature) analyses, resulting in two-, maybe three-trait, models when eggshell traits are considered. Since the covariance estimates are also model dependent, we collected five eggshell traits within one analysis, which better reflects what occurs in nature. The eggs were collected from 4571 Rhode Island White and 2426 Rhode Island Red hens. A multiple-trait animal model and the REML method were employed to compute variance components for calculation of heritabilities and genetic correlations between the traits. On average, the highest correlations were found between the destructive measurement and the other quality traits. It is concluded, however, that the ultrasonic eggshell thickness measurement, also with high genetic correlations with the other traits and leaving an egg intact for further handling, can suit best, as an indirect criterion, the selection for eggshell strength.

ESTIMATIVAS DE PARÂMETROS GENÉTICOS E FENOTÍPICOS PARA CARACTERÍSTICAS ASSOCIADAS AO COMPORTAMENTO INGESTIVO E EFICIÊNCIA ALIMENTAR EM BOVINOS NELORE

Objetivou-se com o presente estudo estimar parâmetros genéticos e fenotípicos em bovinos da raça Nelore (Bos taurus indicus) entre características de eficiência alimentar (CAR: consumo alimentar residual e IMS: ingestão de matéria seca) e de comportamento ingestivo (FR: frequência de refeição; MDR: média da duração da refeição; MCR: média de consumo por refeição; DR: duração da refeição; CR: critério de refeição; e TXC: taxa de consumo). Além disso, objetivou-se entender se o comportamento ingestivo do animal influencia na eficiência alimentar e verificar se as medidas de comportamento podem ser preditivas para CAR e IMS. Foram utilizados registros fenotípicos de 4.840 animais, com uma idade média de 13,54,15 meses. Os animais foram testados para eficiência alimentar entre os anos de 2011 e 2018 em 39 fazendas localizadas em quatro regiões brasileiras. O banco de dados contendo as informações de pedigree de 58.374 animais foi disponibilizado pela Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores (ANCP, Ribeirão Preto, Brasil). A estimação dos componentes de (co)variância foi realizada em análises multi-características através da metodologia da máxima verossimilhança restrita. Foram estimadas as herdabilidades e correlações genéticas e fenotípicas entre todas as características de eficiência alimentar e comportamento ingestivo. As estimativas de herdabilidade foram de 0,240,01 (CAR), 0,300,01 (IMS), 0,630,01 (FR), 0,470,01 (MDR), 0,240,02 (MCR), 0,750,01 (DR), 0,490,01 (CR) e 0,870,00 (TXC). A DR apresentou as maiores correlações genéticas e fenotípicas estimadas com CAR (0,600,02 e 0,670,01, respectivamente) e fenotípica com IMS (0,780,01). Entre as características de comportamento ingestivo, a maior correlação genética foi observada entre MDR e DR (0,870,01) e fenotípica entre MCR e MDR (0,880,01). As características que tiveram melhor eficiência relativa de seleção com CAR foram CR, FR, MCR e DR, sendo DR a característica de eleição devido a sua estimativa de herdabilidade alta e maior correlação genética com CAR. Para IMS, os resultados indicaram que a resposta à seleção direta para essa característica foi superior a seleção indireta através das características de comportamento ingestivo. Concluiu-se que o comportamento ingestivo tem alta influência na eficiência alimentar dos animais e, portanto, pode ser incluído em programas de melhoramento genético. Além disso, as características de comportamento ingestivo também podem ser utilizadas para predizer o CAR e IMS, diminuindo os custos com mensuração e facilitando a identificação de bovinos da raça Nelore superiores para eficiência alimentar.

The aim of this study was to estimate genetic parameters in Nelore beef cattle (Bos taurus indicus) as well as the genetic and phenotypic correlations between feed efficiency-related traits (RFI: residual feed intake and DMI: dry matter intake) and feeding behavior-related traits (MF: meal frequency; AMD: average meal duration; ACM: average consumption per meal; MD: meal duration; MC: meal criteria; and CR: consumption rate). It also aimed to understand if feeding behavior influences feed efficiency and to verify if the behavior measures can be predictive for RFI and DMI. Phenotypic records from 4,840 animals, with an average of 13.54.15 months of age were used. Animals were tested for feed efficiency between 2011 and 2018 in 39 farms located in four Brazilian geographical regions. The database containing the pedigree information from 58,374 animals was provided by the National Association of Breeders and Researchers (ANCP, Ribeirão Preto, Brazil). The (co)variance components were estimated using the maximum-likelihood estimation in a multi-trait analysis. Heritability and genetic and phenotypic correlations between all traits were estimated. Heritability estimates were 0.240.01 (RFI), 0.300.01 (DMI), 0.630.01 (MF), 0.470.01 (AMD), 0.240.01 (ACM), 0.750.01 (MD), 0.490.01 (MC), and 0.870.00 (CR). The MD showed the highest genetic and phenotypic correlations estimated with RFI (0.600.02 and 0.670.01, respectively) and phenotypic with DMI (0.780.01), respectively. Among the feeding behavior traits, the highest genetic correlation was described between AMD and MD (0.870.01) and phenotypic between ACM and AMD (0.880.01). The traits that had the best relative efficiency of selection with RFI were MC, MF, ACM e MD, with MD being of choice due to its high heritability estimate and greater genetic correlation with RFI. However, for DMI, the results indicated that the response to direct selection for this trait was higher than the indirect selection through feeding behavior-related traits. With the results described herein, it should be noted that feeding behavior traits have a high influence on feeding efficiency-related traits and, therefore, they can be included in breeding programs. Further, feeding behavior traits can also be used to predict RFI and DMI, decreasing its cost and facilitating the identification of feed efficient animals.

REVEALING THE GENOTYPE X ENVIRONMENT INTERACTION EFFECT FOR SEXUAL PRECOCITY ON THE CLASSIFICATION OF YOUNG ZEBU BULLS

Em países de grande extensão territorial, a produção de bovinos de corte é realizada em ambientes diversos, com climas e sistemas de produção distintos. Nesta situação, a existência de interação genótipo x ambiente é esperada, especialmente para características reprodutivas, que sofrem maior influência ambiental, uma vez os filhos de determinados touros podem não ser os melhores em todos os ambientes, ou seu desempenho pode não ser superior em sistemas de criação diferentes dos quais foram selecionados. Porém, em geral, os programas de melhoramento genético não consideram o efeito da interação genótipo x ambiente, o que pode causar viés nas estimativas dos valores genéticos. Em bovinos, a característica mais utilizada como critério de seleção para precocidade sexual é o perímetro escrotal, por ser facilmente obtida e por estar correlacionada com características seminais nos machos e reprodutivas de fêmeas. Entretanto, o perímetro escrotal também está correlacionado com as características de crescimento. Assim, para que o perímetro escrotal reflita apenas precocidade sexual, é necessário ajustá-lo para as características de crescimento. Na literatura, os estudos que avaliaram o efeito da interação genótipo x ambiente para o perímetro escrotal não consideraram o ajuste para o crescimento, o que pode resultar em escolhas equivocadas quanto ao melhor touro para cada propriedade. Assim, o objetivo dessa tese de doutorado foi identificar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre a classificação de touros jovens para perímetro escrotal ajustado para idade, peso, altura, e escores visuais de conformação, precocidade e musculatura, através da análise de normas de reação. Para isso, foram utilizados dados de rebanhos comerciais de bovinos Nelore pertencentes à base de dados do grupo Aliança Nelore. A caracterização do ambiente foi realizada pela padronização das soluções dos grupos contemporâneos, obtidas através do Modelo Animal, no qual o peso ao sobreano foi utilizado como variável dependente. Em seguida, as normas de reação foram determinadas através do Modelo de Regressão Aleatória linear, considerando-se as variâncias ambientais heterogêneas. Posteriormente, estimou-se a correlação genética entre o intercepto e o coeficiente de inclinação da curva de norma de reação e a correlação de Spearman entre a classificação dos touros quanto ao valor genético estimado para os ambientes extremos e médio. Observou-se aumento nas variâncias genéticas aditivas e ambientais para todos os perímetros escrotais ajustados conforme o ambiente tornou-se menos restritivo, exceto quando o ajuste do perímetro escrotal considerou o peso ao sobreano. O coeficiente de herdabilidade foi maior com a melhoria do gradiente ambiental para todas as características estudadas. A correlação de ranking mostrou mudança no posicionamento dos touros quando classificados pelo valor genético estimado, principalmente quando o ranqueamento em ambientes extremos foi comparado. Por essa razão, recomenda-se considerar o efeito da interação genótipo x ambiente nos modelos de avaliação genética de reprodutores, quando o critério de seleção for o perímetro escrotal ajustado para crescimento. Assim, a escolha dos reprodutores será mais assertiva. Durante o doutorado foi possível participar do Programa Doutorado Sanduíche no Exterior, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), na Universidade de Queensland, na Austrália, e desenvolver o trabalho apresentado no último capítulo desta tese. O objetivo deste trabalho foi identificar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre o perímetro escrotal medido aos 6 meses, 12 meses, 18 meses e 24 meses, utilizando as matrizes de parentesco baseadas no pedigree e em informações genômicas, em bovinos Brahman. Para tanto, foi utilizado o banco de dados de rebanhos experimentais pertencentes ao Cooperative Research Centre for Beef Genetic Technologies (Beef CRC). O ambiente foi caracterizado pela padronização das soluções dos grupos contemporâneos obtidos pela análise do Modelo Animal utilizando a matriz de relacionamento genômica, com o peso corporal, medido nas idades em que o perímetro escrotal foi avaliado, como variável dependente. Em seguida, as normas de reação foram determinadas através do Modelo de Regressão Aleatória utilizando a matriz de parentesco baseada apenas no pedigree ou a matriz de parentesco genômica. Posteriormente, foi estimada a correlação de Spearman entre a classificação dos touros quanto ao valor genético estimado para os ambientes extremos e o ambiente mediano, de forma a avaliar a existência ou não de mudança no ranqueamento dos animais. Com o aumento do gradiente ambiental, a variância ambiental para as medidas tomadas aos 12 meses e 18 meses diminuiu, enquanto que, para o perímetro escrotal mensurado aos 6 meses e 24 meses, houve aumento dessa estimativa. Já para a variância genética aditiva e para herdabilidade, conforme o ambiente se tornou mais favorável, tais estimativas aumentaram para as medidas avaliadas aos 12 meses e 18 meses e diminuíram para o perímetro escrotal tomados aos 6 meses e 24 meses. Entretanto, a alteração na variância dos valores genéticos estimados em ambientes extremos pelas normas de reação não foi suficiente para alterar significativamente o ranqueamento, conforme resultados próximos à unidade em todas as correlações de Spearman procedidas. Em relação às medidas de 12 meses e 18 meses, consideradas mais acuradas para identificar precocidade sexual em bovinos da raça Brahman devido à proximidade da idade à puberdade, a existência de interação genótipo x ambiente não foi observada. Para essas idades, não foi observado mudança no ranqueamento dos animais e a variação foi pouco significativa entre as estimativas dos valores genéticos dos touros nos ambientes extremos. Já para o perímetro escrotal medido aos 6 meses e 24 meses, é possível afirmar que existe interação genótipo x ambiente, devido à diferença entre os valores genéticos dos animais avaliados nos ambientes extremos.

In countries with a large territorial extension, beef cattle are raised in different environments, with distinct climates and production systems. In this situation, the existence of genotype x environment interaction is expected, especially for reproductive traits, which suffer greater environmental influence, since the offspring of certain bulls may not be the best in all environments, or their performance may not be superior in raising systems different from those in which they were selected. However, in general, breeding programs do not consider the effect of genotype x environment interaction, which may cause bias in the estimate of breeding values. In beef cattle, the most used trait as selection criterion for sexual precocity is the scrotal circumference, because it is easily obtained and it is correlated with seminal traits in males and reproductive traits in females. But the scrotal circumference is also correlated with growth traits. So, to scrotal circumference reflect only sexual precocity, the adjustment for such characteristics is necessary. Studies evaluating genotype x environment interaction effect for scrotal circumference seems to not consider these adjustments, which can lead to wrong choices of the most adequate sires for each property. Thus, the aim of this thesis was to identify the effect of the genotype x environment interaction on the classification of young bulls for scrotal circumference adjusted for age, weight, height, and the visual scores conformation, precocity and muscularity, through the analysis of reaction norms. Data from commercial Nellore cattle herds belonging to the Aliança Nelore group were used. The environment characterization was performed by standardizing the solutions of the contemporary groups, obtained through the Animal Model, where body weight was used as dependent variable. Then, the reaction norms were determined through a linear Random Regression Model, considering the heterogeneous environmental variances. After that, was estimated the genetic correlation between the intercept and the slope coefficient of the reaction norm curve and the Spearman correlation between the classification of bulls regarding the estimated genetic value for extreme and average environments. There was an increase in the additive and environmental genetic variances for all adjusted scrotal circumferences as the environment became less restrictive, except when the scrotal circumference was adjusted for body weight. The heritability coefficient was higher as the environmental gradient improved for all traits studied. The rank correlation showed a change in the positioning of bulls when ranked by the estimated genetic value, especially when comparing the ranking in extreme environments. For this reason, it is recommended to consider the effect of the genotype x environment interaction in the genetic evaluation of bulls, when the selection criterion is the scrotal circumference adjusted for growth. Thus, the choice of sires will be more assertive. During the doctorate, it was possible to participate in the Doctoral Exchange Program, of the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES), at The University of Queensland, Australia, and develop the study presented in the last chapter of this thesis. The aim of this study was to identify the effect of the genotype x environment interaction on scrotal circumference measured at 6 months, 12 months, 18 months and 24 months, using pedigree-based and genomic-based kinship matrices in Brahman cattle. An experimental dataset belonging to the Cooperative Research Centre for Beef Genetic Technologies (Beef CRC) was used. The environment was characterized by standardizing the contemporary group solutions obtained by Animal Model analysis using the genomic relationship matrix, with weight measured at the evaluated ages as the dependent variable. Then, the reaction norms were determined through the Random Regression Model using the pedigree-based kinship matrix or the genomic kinship matrix. Subsequently, Spearman's correlation was estimated between the ranking of the bulls regarding the genetic value estimated for the extreme environments and the median environment in order to evaluate the existence or not of re-ranking of the animals. With the increase in the environmental gradient, the environmental variance for the measurements taken at 12 months and 18 months decreased, while for the scrotal circumference measured at 6 months and 24 months, there was an increase in this estimate. For the additive genetic variance and heritability, as the environment became more favorable, such estimates increased for the measures evaluated at 12 months and 18 months and decreased for the scrotal circumference taken at 6 months and 24 months. However, the change in variance of genetic values estimated in extreme environments by the reaction norms was not enough to significantly alter the ranking, according to results close to unity in all Spearmans correlations performed. Regarding the measurements at 12 months and 18 months, considered more accurate to identify sexual precocity in Brahman cattle due to the proximity of the age at puberty, the existence of genotype x environment interaction was not observed. For these ages, there was no change in the ranking of animals and the variation was not very significant between the estimates of genetic values of bulls in extreme environments. For the scrotal circumference measured at 6 months and 24 months, it is possible to state that there is a genotype x environment interaction, due to the difference between the genetic values of the animals evaluated in the extreme environments.

ASSOCIAÇÃO E SELEÇÃO GENÔMICA PARA EFICIÊNCIA ALIMENTAR EM BOVINOS NELORE

Objetivou-se, com este estudo, estimar os parâmetros genéticos para características de eficiência alimentar, crescimento, reprodução e carcaça em rebanhos comerciais de bovinos Nelore, além da resposta correlacionada entre elas. Também objetivou-se realizar um estudo de seleção genômica avaliando métodos de predição, esquemas de validação e pseudo-fenótipos e conduzir um estudo de associação genômica ampla ponderado em passo único e análises de enriquecimento para características relacionadas à eficiência alimentar. Foram avaliados o consumo alimentar residual (CAR), consumo de matéria seca (CMS), conversão alimentar (CA), eficiência alimentar (EA), ganho em peso residual (GPR), consumo e ganho em peso residual (CGR), peso ao nascer (PN), peso aos 120 (P120), 240 (P240), 365 (P365) e 450 (450) dias de idade, perímetro escrotal aos 365 (PE365) e 450 (PE450) dias de idade, área de olho de lombo (AOL), espessura de gordura (EG) e espessura de gordura na garupa (P8). Foram utilizadas informações de crescimento, reprodução e carcaça de 15.639 bovinos Nelore. Foram utilizados dados de testes de eficiência alimentar realizados entre 2011 e 2018, com informações fenotípicas e genotípicas de 4.329 e 3.594 animais, respectivamente. Os parâmetros genéticos foram estimados utilizando método single-step (ssGBLUP). Seis métodos de predição dos valores genômicos (GEBVs) foram utilizados: ssGBLUP, Bayes A, Bayes B, Bayes C, BLASSO e Bayes R. Três esquemas de validação foram utilizados: 1) aleatório: a base de dados foi aleatoriamente dividida em dez subconjuntos e a validação foi realizada em cada subconjunto por vez; 2) idade: a população foi dividida em treinamento e validação com base no ano de nascimento, sendo o primeiro grupo composto por animais nascidos entre 2010 a 2016 e o segundo nascido em 2017; 3) acurácia de predição do valor genético (EBV): foram divididos em dois grupos, sendo os animais com acurácia acima de 0,45 considerados como a população de treinamento; e abaixo de 0,45 a de validação. Foram avaliadas a acurácia e o viés de predição dos GEBVs. A porcentagem da variância explicada por janelas de 10 SNPs consecutivos foram usados para identificar regiões que explicam mais que 0,5% da variância genética aditiva de cada característica. As características relacionadas à eficiência alimentar apresentaram herdabilidades baixas a moderadas, variando de 0,07 a 0,20. As características relacionadas à eficiência alimentar apresentaram correlação genética baixa com crescimento (-0,19 a 0,24), reprodução (-0,24 a 0,27) e carcaça (-0,17 a 0,27), exceto para crescimento com CMS (0,32 a 0,56) e EA (-0,40). Os resultados demonstram que a habilidade de predição foi similares entre os métodos de predição. A baixa herdabilidade obtida, principalmente para EA (0,07±0,03) e CA (0,09±0,03), limitaram as acurácias dos GEBVs que variaram de baixa a moderada. Os coeficientes de regressão das estimativas foram próximos de 1, e similar entre os métodos de predição, esquemas de validação e pseudo-fenótipos. Em média e apesar da baixa variação (0,0331), a validação cruzada aleatória apresentou maior habilidade de predição, variando de 0,07 a 0,037, comparado a acurácia do EBV e idade. A habilidade de predição foi maior para o fenótipo ajustado para efeitos fixos do que para EBV e EBV desregredido (30,0 e 34,3%, respectivamente). As análises de enriquecimento com a ferramenta The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery (DAVID) revelaram várias vias funcionais como via de sinalização de neuropeptídios (GO: 0007218), regulação negativa da via de sinalização Wnt canônica (GO: 0090090), detecção de estímulos químicos envolvidos na percepção sensorial do sabor amargo (GO: 0001580), atividade do receptor de sabor amargo (GO: 0033038), neuropeptídio atividade hormonal (GO: 0005184), secreção biliar (bta04976), transdução do paladar (bta0742) e via de sinalização de glucagon (bta04922). A seleção para melhorar características de crescimento, reprodução e carcaça pode não alterar CAR, GPR e CGR. Por outro lado, o CMS, EA e CA podem levar a um aumento do peso corporal, além da seleção para CA levar a uma redução no rendimento de carcaça. A natureza genética das características relacionadas à eficiência alimentar pode levar a diferentes respostas genéticas. A escolha do critério de seleção mais adequado depende do sistema e dos objetivos de produção. Os métodos de predição genômica podem fornecer estimativas confiáveis dos valores genômicos para CAR, CMS, GPR e CGR, características que podem ter maior ganho genético e viabilidade de seleção comparada a EA e CA. As análises de enriquecimento mostraram genes associados ao metabolismo de insulina, leptina, glucose, proteína e lipídeo, balanço de energia, estresse oxidativo, sistemas zinc fingers, secreção biliar, saciedade, comportamento alimentar, salivação, digestão e absorção de nutrientes. A identificação das regiões genômicas e seus respectivos genes fornecem informações sobre bases genéticas e regulação biológica da eficiência alimentar em bovinos Nelore.

The aim of this study was to estimate genetic parameters for feed efficiency, growth, reproductive and carcass traits in commercial Nelore cattle herds, and the correlated response between them. It was also aimed perform a study of genomic selection evaluating prediction methods, validation approaches and pseudo-phenotypes, and conduct a weighted single-step genome-wide association study and an enrichment analysis for feed efficiency of feed efficiency related traits. Residual feed intake (RFI), dry matter intake (DMI), feed conversion ratio (FCR), feed efficiency (FE), residual live weight gain (RG), residual intake and live weight gain (RIG), birth weight (BW), weight at 120 (W120), 240 (W240), 365 (W365), and 450 (W450) days of age, scrotal circumference at 365 (SC365) and 450 (SC450) days of age, rib eye area (REA), backfat thickness (BF) and rump fat thickness (RF) were evaluated. The growth, reproductive and carcass traits records from 15,639 Nelore cattle were used. Data from feed efficiency tests carried out between 2011 and 2018, with phenotypic and genotypic information of 4,329 and 3,594 animals, respectively, were considered. The genetic parameters were estimated in a single step approach (ssGBLUP). Six prediction methods of genomic breeding values (GEBVs) were used: ssGBLUP, Bayes A, Bayes B, Bayes C, BLASSO, and Bayes R. Three validation approaches were used: 1) random: the data set was randomly divided into ten subsets and the validation was done in each subset at a time; 2) age: the population was divided into training and validation set based on the year of birth, with the first group consisting of animals born between 2010 and 2016 and the second group born in 2017; 3) genetic breeding value (EBV) accuracy: were divided into two groups, with animals with accuracy above 0.45 considered as the training population, and below 0.45 the validation set. We checked the accuracy and bias of GEBV. The percentage of variance explained by windows of 10 adjacent SNPs was used to identify regions that explained more than 0.5% of the additive genetic variance on each trait. The feed efficiency related traits showed low to moderate heritabilities, ranging from 0.07 to 0.20. Feed efficiency related traits showed low genetic correlations with growth (-0.19 to 0.24), reproductive (-0.24 to 0.27) and carcass (-0.17 to 0.27) traits, except for growth with DMI (0.32 to 0.56) and FE (-0.40). The results showed that the prediction ability were similar between the prediction methods. The low heritability obtained, mainly for FE (0.07±0.03) and FCR (0.09±0.03), limited the GEBVs accuracy, which ranged from low to moderate. The regression coefficient estimates were close to 1, and similar between the prediction methods, validation approaches, and pseudo-phenotypes. On average and despite low variation (0.0331), the random cross-validation presented the most accurate predictions, ranging from 0.07 to 0.037, than EBV accuracy and age. The prediction ability was higher for phenotype adjusted for fixed effects than for EBV and EBV deregressed (30.0 and 34.3%, respectively). Enrichment analysis by The Database for Annotation, Visualization and Integrated Discovery (DAVID) revealed several functional vias such as neuropeptide signaling pathway (GO:0007218), negative regulation of canonical Wnt signaling pathway (GO:0090090), detection of chemical stimulus involved in sensory perception of bitter taste (GO:0001580), bitter taste receptor activity (GO:0033038), neuropeptide hormone activity (GO:0005184), bile secretion (bta04976), taste transduction (bta0742), and glucagon signaling pathway (bta04922). The selection to improve growth, reproductive and carcass traits would not change RFI, RG, and RIG. On the other hand, DMI, FE and FCR may lead to an increase in body weight, in addition to the selection for FCR may lead to a reduction in carcass yield. The genetic background of feed efficiency related traits are different, which would lead to different genetic responses. The choice of the most adequate selection criterion depends on the production system and goals. Genomic prediction methods can provide a reliable estimate of genomic breeding values for RFI, DMI, RG and RGI, traits that may have higher genetic gain and selection viability than FE and FCR. Enrichment analyzes showed genes associated with in insulin, leptin, glucose, protein and lipid metabolism, energy balance, heat and oxidative stress, zinc finger system, bile secretion, satiety, feed behavior, salivation, digestion and absorption of nutrients. The identification of these genomic regions and their respective genes provide information about genetic basis and biologic regulation for Nelore feed efficiency related traits.

ÍNDICES DE SELEÇÃO BIOECONÔMICOS PARA BOVINOS NELORE EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DO CERRADO E PANTANAL

O objetivo deste estudo foi desenvolver índices de seleção para bovinos Nelore para diferentes cenários: sistema de produção de ciclo completo com terminação à pasto e sistema de produção de ciclo completo com terminação em confinamento no Cerrado; e sistemas de ciclo completo à pasto no Pantanal com diferentes tamanhos de rebanho (1.000, 5.000 e 10.000 matrizes). Os valores econômicos foram determinados por simulação estocástica dos sistemas de produção, usando-se derivadas parciais da função lucro, alterando uma característica de cada vez, mantendo as demais constantes em suas respectivas médias. Valores econômicos foram calculados para peso da vaca (US$0,15 - US$0,67), peso à desmama (US$0,41 - US$0,45), peso à desmama sob efeito materno (US$-0,15 - US$0,10), ganho médio diário pós-desmama (US$0,08 - US$0,28), espessura de gordura subcutânea (US$-0,59 - US$-0,02), área de olho de lombo (US$0,73 - US$2,72) e stayability (US$157,47 - US$231,81) por vaca/ano. Os critérios de seleção considerados na construção dos índices foram: peso à desmama, ganho médio diário pós-desmama, peso ao sobreano, perímetro escrotal ao sobreano, área de olho de lombo, idade ao primeiro parto e peso da vaca. Essas características são utilizadas na avaliação genética do Programa Geneplus para obtenção das DEPs (diferença esperada na progênie). Os índices foram calculados por I = b DEP. Os coeficientes dos índices (b) foram calculados pela equação b= G111G12v, em que G11 é uma matriz de (co)variâncias entre os critérios de seleção, G12 é uma matriz de (co)variâncias entre os critérios e os objetivos de seleção e v é o vetor dos valores econômicos. A stayability foi a característica mais importante dentro de todos os sistemas avaliados, afetando diretamente o lucro, através da produção de um maior número de animais para venda e também pela mantença das matrizes no rebanho. O peso da vaca foi relevante devido ao aumento nos custos com alimentação, mas também devido à receita obtida pela venda de vacas de descarte. Já o peso à desmama, o ganho médio diário e a área de olho de lombo foram importantes devido à ligação com o produto final. A aplicação desses índices em operações similares poderá auxiliar criadores na escolha dos reprodutores que trarão maior progresso genético e lucratividade para seu rebanho.

The objective of this study was to develop selection indexes for Nellore cattle for different scenarios: full cycle production system with pasture termination and complete cycle production system with feedlot termination in Brazilian Cerrado; and full cycle pasture systems in Brazilian Pantanal with different herd sizes (1,000, 5,000 and 10,000 cows). The economic values were determined by stochastic simulation of the production systems, using partial derivatives of the profit function, changing one trait at a time, keeping the others constant in their respective averages. Economic values were calculated for cow weight (US$0,15 - US$0,67), weaning weight (US$0,41 - US$0,45), maternal weaning weight (US$-0,15 - US$0,10), post-weaning average daily gain (US$0,08 - US$0,28), fat thickness (US$-0,59 - US$-0,02), rib eye area (US$0,73 - US$2,72) and stayability (US$157,47 - US$231,81) per cow/year. The selection criteria considered in the construction of the indices were: weaning weight, post-weaning average daily gain, yearling weight, scrotal circumference at yearling, rib eye area, age at first calving and cow weight, traits used in genetic evaluation of the Geneplus Program to obtain EPDs (expected progeny differences). The indices were calculated by I = b EPD. The coefficients of the indices (b) were calculated using the equation = 11112, where G11 is a matrix of covariances between selection criteria, G12 is a matrix of covariances between criteria and objectives, and, v is the vector of economic values. Stayability was the most important trait within all evaluated systems, directly affecting profit, through the production of a larger number of animals for sale and also by keeping the dams in the herd. Cow weight was relevant due to the increase in feed costs, but also due to the revenue obtained from the sale of culling cows. Weaning weight, average daily gain and rib eye area were important due to the connection with the final product. The application of these indices in similar operations may assist breeders in the choice of sires that will bring greater genetic progress and profitability to their herd.

Advances in reproductive management: pregnancy diagnosis in ruminants

During the last 10 years the U.S. dairy industry has experienced a reversal of the decades-long trend in declining fertility traits. In fact, there is evidence that, nationally, this is contributing to improvements in pregnancy rates. And while these measures are still close to their historical lows, there is reason for optimism that this reversal will continue into the future. The reasons for improved pregnancy rates are related to use of biotechnolog ies and improved management practices for high producing dairy cows as well as greater emphasis on genetic selection for fertility - related traits. Combined, these factors have resulted in a reduction in the average days to first service in our national dairy herd of approximately 10 day s over the past decade and a reduction in calving interval of approximately 15 days. However, current challenges include accurate identification of cows that fail to conceive following insemination and their timely reinsemination. The primary metric for success of pregnancy diagnosis is the inter-service interval, or the number of days between insemination and the subsequent insemination in a cow that fails to conceive or that loses an established pregnancy. This trait is directly affected by the choice of pregnancy diagnosis method. Pregnancy diagnosis methods include estrous detection (visual or assisted), transrectal palpation of uterine contents, transrectal ultrasound visualization of uterine contents and assay for hormones in blood, milk or other body fluids. Each of these methods has advantages and disadvantages. Presently, ultrasound and blood hormone assay at 28 days after insemination offer the earliest specific diagnostics for determining pregnancy status. However, other methods are on the horizon that may provide opportunities to further reduce the interval between insemination and accurate diagnosis of pregnancy status of dairy cattle [...]

Advances in reproductive management: pregnancy diagnosis in ruminants

During the last 10 years the U.S. dairy industry has experienced a reversal of the decades-long trend in declining fertility traits. In fact, there is evidence that, nationally, this is contributing to improvements in pregnancy rates. And while these measures are still close to their historical lows, there is reason for optimism that this reversal will continue into the future. The reasons for improved pregnancy rates are related to use of biotechnolog ies and improved management practices for high producing dairy cows as well as greater emphasis on genetic selection for fertility - related traits. Combined, these factors have resulted in a reduction in the average days to first service in our national dairy herd of approximately 10 day s over the past decade and a reduction in calving interval of approximately 15 days. However, current challenges include accurate identification of cows that fail to conceive following insemination and their timely reinsemination. The primary metric for success of pregnancy diagnosis is the inter-service interval, or the number of days between insemination and the subsequent insemination in a cow that fails to conceive or that loses an established pregnancy. This trait is directly affected by the choice of pregnancy diagnosis method. Pregnancy diagnosis methods include estrous detection (visual or assisted), transrectal palpation of uterine contents, transrectal ultrasound visualization of uterine contents and assay for hormones in blood, milk or other body fluids. Each of these methods has advantages and disadvantages. Presently, ultrasound and blood hormone assay at 28 days after insemination offer the earliest specific diagnostics for determining pregnancy status. However, other methods are on the horizon that may provide opportunities to further reduce the interval between insemination and accurate diagnosis of pregnancy status of dairy cattle [...](AU)

ESTRUTURA POPULACIONAL E PROGRESSO GENÉTICO EM REBANHOS DA RAÇA NELORE NAS REGIÕES NORTE E NORDESTE DO BRASIL

Os programas de melhoramento de bovinos fazem uso das avaliações de inúmeras características de interesse econômico para promover ganhos nos índices produtivos e reprodutivos. Com isso, objetivando avaliar as características de crescimento aos 120, 210, 365, 450 e 550 dias de idade, e as reprodutivas idade ao primeiro parto (IPP), a produtividade acumulada em kg de bezerros desmamados por ano (PAC), o perímetro escrotal aos 365 e 450 dias de idade (PE365 e PE450), o período de gestação para bezerro e a vaca (PGbez e PGvaca) e a habilidade de permanência no rebanho (STAY), em bovinos da raça Nelore criados nas regiões Norte e Nordeste do Brasil. Foram utilizados dados de 73.411 animais, participantes do Programa Nelore Brasil (PMGRN), coordenado pela Associação Nacional dos Criadores e Pesquisadores (ANCP). Foi utilizada a inferência Bayesiana, com modelos unicaracterísticos para estimar os parâmetros e valores genéticos pelos softwares GIBBS3F90 e o THRGIBBS1F90b. Através dos valores genéticos, estimaram-se as tendências para as características por regressão linear ponderada sobre o ano de nascimento. Realizou-se a análise de componentes principais com os valores genéticos dos touros com o maior número de filhos e obtidos os índices para os caracteres de peso e reprodutivo no programa PAST, versão 2.16. Para a análise da estrutura genética populacional, foram realizadas: a profundidade do pedigree, a probabilidade de origem do gene, o coeficiente de endogamia médio, tamanho efetivo da população, utilizou-se o programa Endog, versão 4.8. As herdabilidades diretas das características de crescimento e reprodutivas variaram de baixa a alta magnitude, demonstrando ganhos genéticos via seleção para peso, precocidade e longevidade. Já as estimativas maternas dos pesos (P120, P210 e P365) foram de baixa magnitude. As tendências genéticas diretas foram significativas para os pesos, IPP, PE365, PE450 e STAY, com pequenos ganhos genéticos ao longo dos anos. O progresso fenotípico evidencia que o fenótipo dos animais apresentam transformações positivas em razão das mudanças ambientais. Para a análise de componentes principais, a variação total dos dados foi explicada pelos dois primeiros componentes principais, com 66,20%, pelo método de Kaiser. O primeiro componente (CP1) corresponde ao índice da produtividade e precocidade, enquanto o (CP2) refere-se ao índice de crescimento e permanência. Os parâmetros da estrutura genética populacional demonstraram que o coeficiente de endogamia está subestimado, e que esse rebanho teve uma base genética estreita na formação, e que tais resultados foram influenciados pela falta de informações nas gerações mais antigas. Portanto, os rebanhos Nelore das regiões Norte e Nordeste do Brasil, mesmo em um progresso genético mais lento, demonstram que os reprodutores mais usados promovem melhorias nas características de interesse econômico. Além de auxiliar na escolha do manejo, nas decisões e orientações práticas, a fim de possibilitar o criador a seleção de animais para crescimento, precocidade sexual e longevidade.

Cattle breeding programs use innumerable features of economic interest to promote gains in productive and reproductive indices. This study aimed to evaluate growth characteristics at 120, 210, 365, 450 and 550 days of age, and reproductive age at first calving (AFC), cumulative productivity in kilograms of calves weaned per year (CP), scrotal circumference (SC365 and SC450), the gestation length for calves and cows (GLcalf and GLcow) and the stayability in the herd (STAY), in Nellore cattle reared in the North and Northeast regions of Brazil. Data was collected from 73,411 animals, participants of the Breeding Program for Nellore Cattle (PMGRN), coordinated by the National Association of Breeders and Researchers (ANCP). Bayesian inference was used, with single-trait models to estimate genetic parameters and values, using software GIBBS3F90 and THRGIBBS1F90b. Through the genetic values, trends were estimated for each features by weighted linear regression over the year of birth. The main components were analyzed with the genetic values of bulls with the largest number of offspring and the indices for the weight and reproductive characteristics were obtained in the software PAST, version 2.16. For the analysis of the population genetic structure were used Endog software (version 4.8) and the following parameters: pedigree depth, probability of gene origin, coefficient of inbreeding mean and effective population size. The direct heritabilities of growth and reproductive characteristics varied from low to high magnitude, showing genetic gains through selection for weight, precocity and longevity. The maternal estimations for weight (W120, W210 and W365) were low magnitude. The direct genetic trends were significant for weight, AFC, SC365, SC450 and STAY, with small genetic gains over the years. The phenotypic progress shows that the phenotype of the animals present positive transformations due to the environmental changes. For the analysis of main components, the total variation of the data was explained by two first main components, with 66.20%, by the Kaiser method. The first componente (MC1) corresponds to the index of productivity and precocity, while second componente (MC2) refers to the index of growth and permanence. The parameters of the population genetic structure showed that the inbreeding coefficient was underestimated, and this herd had a narrow genetic base on its formation, and these results were influenced by the lack of information in the older generations. Therefore, the analysis of Nellore herds of the North and Northeast regions of the Brazil, even in slower genetic progress, shows that the most used breeders promote improvements in the features of economic interest. In addition to assisting in the choice of management, decisions and practical guidelines, in order to enable the breeder to select animals for growth, sexual precocity and longevity.

AVALIAÇÃO GENÉTICA DE UMA POPULAÇÃO MULTIRRACIAL ANGUS-NELORE Santa Maria, RS 2017

Este estudo teve como objetivo avaliar o melhor modelo para a avaliação genética para a característica de ganho médio diário da desmama ao sobreano (GMDD) de uma população multirracial Nelore e Angus formada por 49.634 animais filhos de 34.006 matrizes e 793 touros, nascidos entre 1986 e 2015. A avaliação genética para esta população foi realizada através da metodologia de inferência Bayesiana por meio de um modelo animal e os critérios de escolha foram o Número de Parâmetros (Np), de Informação da Deviance (DIC) e Ordenada Preditiva (CPO). No primeiro capítulo foram testados três modelos: Modelo Animal Tradicional (MAT), Modelo Animal Multirracial sem (MAMRSS) e com segregação (MAMRCS). Com base nos critérios de escolha, o MAMRSS foi escolhido por apresentar melhores ajustes, além de apresentar o menor número de parâmetros, reduzindo assim a demanda computacional. No segundo capítulo foram testados modelos multirraciais (MAMR) homo e heteroscedástico. Foi utilizado um esquema fatorial 2×2 de dois modelos de variância residual (homoscedástica (HO) ou heteroscedástica (HE)) baseado em dois pressupostos distributivos (Gaussiano (G) e t de Student (T)). O MAMR-T-HE foi o que apresentou melhor ajuste para a população em questão. As correlações de ordenamento de Spearman dos valores genéticos preditos, para os reprodutores, foram altas quando consideradas todos animais (0,93 a 0,99). No entanto, quando separados estes reprodutores em TOPs (10%) estas correlações foram reduzidas drasticamente (de 0,05 a 0,96). Estes resultados apoiam a implementação de modelos multirraciais robustos que contabilizam fontes de heteroscedasticidade para aumentar a precisão de avaliações genéticas de populações multirraciais.

The objective of this study was to evaluate the best model for the genetic evaluation for the trait average daily gain of weaning to post weaning (ADGWP), of a multiple-breed Nellore and Angus population, comprised of 49.634 animals sired by 34.006 dams and 793 sire, born between 1986 and 2015. The genetic evaluation for this population was performed through the methodology of Bayesian inference with the animal model and the criteria of choice were the Number of Parameters (Np), Deviance Information (DIC) and the conditional predictive ordinate (CPO). In the first chapter three models were tested: Traditional Animal Model (TAM), Multiple-Breed Animal Model With (MBAMW) and without segregation (MBAMWS). Based on the selection criteria, the MBAMW was chosen because it presents better adjustments, besides presenting the smallest number of parameters, thus reducing the computational demand. In the second chapter, heteroscedastic multiple-breed models (HMBM) were tested. A 2×2 factorial scheme of two residual variance models (homoscedastic (HO) or heteroscedastic (HE)) was used based on two distributive assumptions (Gaussian (G) and Students t (T)). The HMBM-T-HE presented the best fit for the population in question. The Spearman's ordering correlations of the breeding values predicted for the sires were high when all animals were considered (0.93 to 0.99). However, when these sires were separated in TOP (10%) these correlations were reduced drastically (from 0.05 to 0.96). These results support the implementation of robust multibreed models that account for sources of heteroscedasticity to increase the accuracy of genetic assessments of multiple-breed populations.

ESTRUTURA GENÔMICA POPULACIONAL DE BOVINOS LEITEIROS GIR

Considerando painéis de SNP (do inglês Single Nucleotide Polymorphism, polimorfismo de nucleotídeo único) objetivou-se descrever o perfil genômico populacional de bovinos leiteiros da raça Gir por meio da caracterização de linhagens desta população e inferir sobre a variabilidade genética utilizando informações de animais provenientes de diversas fazendas do Brasil. Após o controle de qualidade de genótipos e amostras, foram obtidos 1987 SNP bialélicos em cromossomos autossomos presentes nos painéis HD e 50K SNP, em um painel resultante de SNP em comum dos dois painéis, 21K SNP. Distâncias genéticas entre os marcadores foram obtidas e, por meio da decomposição espectral, foram gerados os componentes principais. A análise multivariada de componentes principais, em um contexto de estrutura populacional, permite inferir sobre a variabilidade genética utilizando informações de parentesco entre os animais. A determinação do número de agrupamentos foi realizada com o procedimento k-means, utilizando a distância genética entre os animais, que permite identificar subgrupos genéticos na população, com moderada-alta qualidade de agrupamento, com coeficiente correlação cofenética equivalente a 0,66. O parentesco, heterozigosidade esperada (He) e observada (Ho), coeficientes de endogamia, desequilíbrio de ligação (LD) e tamanho efetivo populacional, baseados exclusivamente em informações genômicas também foram obtidos. Os resultados evidenciaram quatro diferentes agrupamentos genéticos, definidos como linhagens da raça Gir leiteira do Brasil, indicando que o uso de poucos reprodutores ou de seus descendentes com maior intensidade e também devido a diferentes origens dos ancestrais, formou os diferentes agrupamentos genéticos, os quais são compostos por animais de várias fazendas. Há pouco parentesco entre os animais e isso se refletiu na média do coeficiente de endogamia, sendo que a média da endogamia obtida para todos os indivíduos foi de 0,017, evidenciando o fluxo gênico nas diferentes fazendas, o que evitou o acasalamento entre animais aparentados, ou ainda devido à escolha dos animais para genotipagem. O valor médio de He foi 0,25, próximo a média de Ho, revelando que não houve perda e nem fixação de alelos com efeitos indesejáveis. O LD foi obtido para todos os pares de SNP adjacentes com janelas de 50 Mb, revelando que o LD é maior em menores distâncias entre os marcadores, com valor médio de LD de 0,17 ± 0,26 para até 200 Kb, sendo assim, o LD estimado para espaçamento até 40 Kb seria suficiente para se obter associação com Quantitative Trait Loci. O tamanho efetivo populacional (Ne) foi 92,84 animais, sendo assim, cerca de 93 indivíduos nesta população contribuirão em termos de variância genética para a próxima geração desta população. Portanto, concluiu-se que o fluxo gênico nas propriedades mantém a variabilidade genética dos rebanhos. Esses parâmetros populacionais poderão auxiliar nas decisões de acasalamentos dos programas de melhoramento genético da raça a fim de aumentar ou manter a variabilidade genética dos rebanhos.

The objective was to describe the genomic structure of Gir dairy cattle population through the characterization of lineages of this population and infer about the genetic variability considering information from animals from several farms in Brazil using panels of SNP (Single Nucleotide Polymorphism). After quality control of genotypes and samples, we obtained 1987 biallelic SNPs on autosomal chromosomes present in the HD panels and 50K SNP, in a resultant panel of SNPs in common from to two panels, 21K SNP. Genetic distances between the markers were obtained and, through spectral decomposition, the principal components were generated. Multivariate analysis of principal components, in a context of population structure, allows inferring about genetic variability using relatedness information between animals. The determination of the number of clusters was performed using the k-means procedure, using the genetic distance between the animals, which allows the identification of genetic subgroups in the population, with moderate-high quality of grouping, with a coefficient correlation coefficient equivalent to 0.66. Expected heterozygosity (He) and observed (Ho), coefficients of inbreeding, linkage disequilibrium (LD) and effective population size (Ne) based exclusively on genomic information were also obtained. The results evidenced four different genetic groups, defined as breeding lineages of the Gir dairy breed of Brazil, indicating that the use of a few breeders or their descendants with greater intensity and also due to the different origins of the ancestors, formed the different genetic groups, which are composed of animals from various farms. There was little relationship between the animals and this was reflected in the average inbreeding coefficient, and the average inbreeding obtained for all the individuals was 0.017, evidencing the gene flow in the different farms, which avoided the mating between related animals, or due to the choice of animals for genotyping. The mean value of He was 0.25, close to the mean of Ho, revealing that there is no loss or fixation of alleles with undesirable effects. The LD was obtained for all adjacent SNP pairs with 50 Mb windows, revealing that the LD is larger at smaller distances between the markers, with a mean LD value of 0.17 ± 0.26 for up to 200 Kb, therefore, the estimated LD for spacing up to 40 Kb would be sufficient to obtain association with quantitative trait loci (QTL). The effective population size was 92.84 animals, thus, about 93 individuals in this population will contribute in terms of genetic variance for the next generation of this population. Therefore, it was concluded that the gene flow in the properties maintains the genetic variability of the herds. These population parameters may aid in the breeding decisions of breed breeding programs in order to increase or maintain the genetic variability of the herds.

MÉTODOS ALTERNATIVOS DE AJUSTE DO PERÍMETRO ESCROTAL E ESTIMAÇÃO DA CORRELAÇÃO GENÉTICA COM IDADE AO PRIMEIRO PARTO EM BOVINOS NELORE

O objetivo desta dissertação foi avaliar ajustes alternativos do perímetro escrotal para identificar o melhor critério de seleção para precocidade sexual em bovinos Nelore. No Capítulo I apresentou-se a revisão sobre seleção para precocidade sexual e associação entre perímetro escrotal e características de crescimento. No Capítulo II estimou-se a correlação genética entre perímetro escrotal e as características de crescimento avaliadas ao sobreano. Para a estimação dos parâmetros genéticos, usou-se modelo bicaracterística que considerou como fixo o efeito de grupo de contemporâneos e como covariável o efeito linear e quadrático de idade ao sobreano. As estimativas de herdabilidade para perímetro escrotal variaram de 0,45 ± 0,02 a 0,60 ± 0,01 e para peso, altura, conformação, precocidade e musculatura ao sobreano foram 0,37 ± 0,01, 0,33 ± 0,02, 0,26 ± 0,01, 0,31 ± 0,01 e 0,30 ± 0,01, respectivamente. As correlações genéticas estimadas entre perímetro escrotal e peso, altura, conformação, precocidade e musculatura foram, respectivamente, 0,73, 0,32, 0,71, 0,62 e 0,63. Assim, nota-se que as características responderão à seleção direta e a seleção para perímetro escrotal trará ganhos genéticos para as demais, inclusive em altura, o que não é desejável. No Capítulo III abordou-se as estimativas dos fatores de correção do perímetro escrotal para idade, peso, altura e escores visuais ao sobreano. Realizou-se 18 ajustes distintos do perímetro escrotal para idade, peso, altura, conformação, precocidade, musculatura ao sobreano e suas combinações. Utilizou-se como padrão para as estimativas dos fatores de correção 500 dias de idade, 300 kg de peso corporal, 135 cm de altura e escore 3 para conformação, precocidade e musculatura. Concluiu-se que os perímetros escrotais ajustados podem identificar os novilhos com maior potencial para precocidade sexual. No Capítulo IV, o objetivo foi identificar qual ajuste de perímetro escrotal melhor identifica a precocidade sexual das fêmeas a eles aparentadas. Estimou-se os parâmetros genéticos para idade ao primeiro parto e perímetro escrotal ajustado para idade, peso, altura e escores visuais. Usou-se o modelo bicaracterística que considerou, para os machos, o efeito fixo de grupo de contemporâneos e como covariáveis os efeitos linear e quadrático de peso e/ou altura e efeito linear de idade, conforme o ajuste do perímetro escrotal. Para fêmeas considerou-se o grupo de contemporâneos como efeito fixo e como covariáveis os efeitos linear e quadrático de idade da vaca (mãe da novilha avaliada). A herdabilidade de idade ao primeiro parto foi de 0,10 ± 0,02, indicando que será possível obter progresso genético, embora seja lento. Para os perímetros escrotais ajustados, as estimativas de herdabilidade variaram entre 0,40 ± 0,02 e 0,49 ± 0,02, indicando que responderão à seleção direta. As correlações genéticas foram de sentido favorável e de baixa magnitude, variando de -0,04 a -0,14, demonstrando que a seleção para perímetro escrotal proporcionará diminuição na idade ao primeiro parto, o que é desejável. No Capítulo V avaliou-se as alterações na classificação dos touros por meio da correlação de ranking entre os 0,1% melhores animais com base no valor genético de perímetro escrotal ajustado para idade e peso, conformação, precocidade, musculatura, idade e conformação, idade e precocidade, idade e musculatura, altura e conformação, altura e precocidade e altura e musculatura. Os resultados mostraram diferença no ranking conforme a característica avaliada, indicando que a escolha de reprodutores pelo ajuste de perímetro escrotal para idade e peso pode não identificar os touros mais adequados para precocidade sexual.

The aim of this masters thesis was to evaluate alternative adjustments of scrotal circumference to identify the best selection criteria for sexual precocity in Nelore cattle. Chapter I presents a review about selection for sexual precocity and association between scrotal circumference and growth traits. At Chapter II it was estimated the genetic correlation between scrotal circumference and growth traits evaluated at yearling. To estimate genetic parameters, a bicaracteristic model was used, considering as fixed the effect of contemporary group and as covariate linear and quadratic effects of age at yearling. Estimates of heritability for scrotal circumference ranged from 0.45 ± 0.02 to 0.60 ± 0.01 and for weight, height, conformation, precocity and musculature at yearling were 0.37 ± 0.01, 0.33 ± 0.02, 0.26 ± 0.01, 0.31 ± 0.01 and 0.30 ± 0.01, respectively. The genetic correlation estimated between scrotal circumference and weight, height, conformation, precocity and musculature were, respectively, 0.73, 0.32, 0.71, 0.62 and 0.63. Thus, these traits will respond to direct selection and the selection for scrotal circumference will bring genetic gain for the other traits, including height, which is not desirable. Chapter III approached the estimates of adjustment factors of scrotal circumference for age, weight, height and visual scores at yearling. It was performed 18 different adjustments of scrotal circumference for age, weight, height, conformation, precocity, musculature and their combinations. It was used as pattern to the estimates of adjustment factors, 500 days of age, 300 kg of body weight, 135 cm of height and score 3 for conformation, precocity and musculature. It was concluded that the adjusted scrotal circumferences allow to choose young bulls with higher potential for sexual precocity. In Chapter IV, the aim was to identify which adjustment of scrotal circumference best identifies sexual precocity in females related to them. The genetic parameters for age at first calving and scrotal circumference adjusted to age, weight, height and visual scores were estimated. A bicaracteristic model was used, considering for males the fixed effect of contemporary group and as covariates linear and quadratic effects of weight and/or height and linear effect of age, according to the adjustment of scrotal circumference. For females, the effect of contemporary group was considered as fixed and as covariates the linear and quadratic effects of age of cow (mother of the evaluated heifer). The heritability of age at first calving was 0.10 ± 0.02, indicating that will be possible to obtain genetic progress, although it is slow. For the adjusted scrotal circumferences, the estimates of heritability ranged among 0.40 ± 0.02 and 0.49 ± 0.02, indicating that this trait will respond to direct selection. The genetic correlation was favorable and low magnitude, ranging from -0.04 to -0.14, meaning that selection for scrotal circumference will decrease age at first calving, which is desirable. At Chapter V it was evaluate the changing in the ranking of bulls using ranking correlation between the 0,1% best animals using the breeding value of scrotal circumference adjusted to age and weight, conformation, precocity, musculature, age and conformation, age and precocity, age and musculature, height and conformation, height and precocity and height and musculature. The results showed a difference in the ranking according to the evaluated trait, indicating that the choice of reproducer using scrotal circumference adjusted to age and weight may not identify the most appropriate bulls for sexual precocity.

Estimativas de herdabilidades e correlações genéticas entre características reprodutivas em touros da raça Nelore / Genetic correlations and heritability estimates of reproductive traits of Nellore bulls

Foram obtidas estimativas de variância fenotípica, genética e residual, herdabilidades e correlações genéticas para as características reprodutivas em 5.903 animais da raça Nelore. O modelo experimental utilizado foi o método de máxima verossimilhança restrita livre de derivadas. Os valores de herdabilidade foram de 0,24±0,05 para perímetro escrotal aos 450 dias de idade e de 0,37±0,05 aos 21 meses de idade, na ocasião do exame andrológico; de 0,24±0,05 e 0,26±0,05 para comprimento dos testículos esquerdo e direito; de 0,29±0,05 e 0,31±0,05 para largura dos testículos esquerdo e direito; de 0,12±0,04 para formato testicular; de 0,33±0,06 para volume testicular; de 0,11±0,03 para turbilhonamento; de 0,08±0,03 para motilidade e de 0,05±0,02 para vigor espermático; de 0,20±0,04, 0,03±0,02 e 0,19±0,04 para defeitos espermáticos maiores, menores e totais, respectivamente. As características biométricas testiculares apresentaram valores de herdabilidade moderados a altos, enquanto as características seminais valores baixos. Correlações genéticas entre perímetro escrotal com todas as características reprodutivas foram favoráveis, o que sugere o perímetro escrotal como característica de escolha na seleção de touros.(AU)

Estimates of phenotypic, genetics and residual variances for reproductive traits in 5903 Nellore bulls were obtained. The experimental model used was multiple trait derivative-free restricted maximum likelihood. The values obtained for heritability were 0.24±0.05 for scrotal circumference at 450 days of age and 0.37±0.05 at 21 months for age at the time of the breeding soundness evaluation; 0.24±0.05 and 0.26±0.05 for left and right testicle length; 0.29±0.05 and 0.31±0.05 for left and right testicle width; 0.12±0.04 for testicle format; 0.33±0.06 for testicle volume; 0.11±0.03 for gross motility; 0.08±0.03 for individual motility and 0.05±0.02 for spermatic vigor; 0.20±0.04, 0.03±0.02 and 0.19±0.04 for larger defects, smaller defects and total defects, respectively. The values for heritability for testicular biometric characteristics were moderate to high while the seminal characteristics, presented low values. Genetic correlations between scrotal circumference with all the reproductive traits were favorable, suggesting the scrotal circumference as a feature of choice in the selection of bulls.(AU)

Genetic Parameters And Genomic Analysis Of Semen Quality And Fertility Traits In Pigs

O uso generalizado da inseminação artificial (IA) contribuiu grandemente para o sucesso da indústria de suínos, por meio do auxílio e disseminação do progresso genético. Atualmente, reprodutores suínos jovens são selecionados para IA com base em seus valores genéticos para características de produção e, a seleção de reprodutores para características de sêmen, como volume, concentração, motilidade e morfologia, bem como para menor variação intra-reprodutor na sua produção e qualidade, ainda não é uma prática comum. Esta seleção é importante para melhorar o desempenho dos reprodutores nas estações de IA, cujo objetivo é maximizar o número de doses inseminantes produzidas por cada ejaculado. A estimação de parâmetros genéticos e quantificação da variação genética para características de sêmen e para variação intra-reprodutor permitem analisar se essas características devem ser incluídas nos objetivos do melhoramento. Além da estimação de parâmetros genéticos para fins de seleção, o interesse em estudar os processos moleculares e os mecanismos genéticos que afetam as características de sêmen está aumentando nos últimos anos. Os estudos de associação genômica ampla (GWAS) são comumente usados para identificar polimorfismos de base única (SNPs) associados a loci de características quantitativas (QTL) com maiores efeitos. O GWAS em passo único ponderado (WssGWAS) é um método que permite a estimação de efeitos de SNP utilizando informações de todos os animais genotipados, fenotipados e com pedigree na população. Expandindo as fronteiras dos estudos de reprodução em suínos, outro campo importante a ser explorado em programas de melhoramento é a fertilidade dos reprodutores. As características reprodutivas, como a duração da gestação (GL), o número total de leitões nascidos (TNB) e nascidos mortos (SB) são algumas características-chave para a produção eficiente de suínos. Devido às baixas ou moderadas herdabilidades para essas características, é importante identificar todos os fatores que as influenciam e incluir esses fatores nos modelos de avaliação genética. Os efeitos do reprodutor cujo ejaculado foi utilizado para inseminar a matriz e do ejaculado são dois desses fatores importantes que têm o potencial de melhorar os modelos tradicionais utilizados nas avaliações genéticas das características reprodutivas. Dentre os elementos que controlam o tamanho da leitegada, as taxas de fertilização e de sobrevivência pré-natal podem ser influenciadas pelo reprodutor, devido às diferenças genéticas na capacidade de fertilização relacionadas à qualidade do sêmen e/ou à contribuição genética do reprodutor para a viabilidade do embrião. Nesse contexto, os objetivos gerais com este estudo foram 1) estimar os parâmetros genéticos para qualidade e quantidade de sêmen, bem como para a variação intra-reprodutor para essas características; 2) identificar regiões de QTL e genes candidatos associados a características de sêmen por meio do WssGWAS e, subsequentemente, realizar análises de redes gênicas para investigar os processos biológicos compartilhados por genes identificados em diferentes linhas de suínos e 3) estimar parâmetros genéticos para o efeito do reprodutor na GL, TNB e SB e avaliar a inclusão dos efeitos do reprodutor e do ejaculado nos modelos de avaliação genética dessas características. Os resultados desta tese mostraram estimativas moderadas de herdabilidade e correlações genéticas favoráveis entre características de sêmen, indicando que a seleção de reprodutores para essas características pode resultar em razoável progresso genético. Além disso, variação genética relevante foi encontrada para a variabilidade intra-reprodutor para essas características, revelando a possibilidade de seleção de reprodutores para uma menor variação na qualidade e produção de sêmen. Os resultados do WssGWAS apontaram regiões relevantes de QTL que explicaram grandes proporções da variância genética (até 10,8%) para as características de sêmen em vários cromossomos suínos, confirmando a suposição de complexidade genética dessas características. Esta identificação foi possível com o baixo número de animais com fenótipos e genótipos, devido à escolha apropriada do método. Os genes candidatos SCN8A, PTGS2, PLA2G4A, DNAI2, IQCG, LOC102167830, NME5, AZIN2, SPATA7, METTL3 e HPGDS foram identificados associados às características de sêmen nas regiões de QTL identificadas para as linhas de suínos avaliadas. A análise de redes gênicas mostrou genes candidatos encontrados para diferentes linhas de suínos compartilhando caminhos biológicos que ocorrem nos testículos de mamíferos. No que diz respeito à fertilidade do reprodutor, os resultados mostraram que há variação genética devido ao efeito do reprodutor em GL, TNB e SB; e o modelo com inclusão de efeitos de ambiente permanente e genéticos do reprodutor, além do efeito do ejaculado, mostrou o melhor ajuste para os dados. Esta tese resultou em informações científicas importantes e inovadoras na área de reprodução em machos, o que contribuirá para aumentar o conhecimento ainda escasso sobre a seleção genética e a arquitetura genômica de características de qualidade de sêmen e de fertilidade em reprodutores suínos.

The widespread use of artificial insemination (AI) has greatly contributed to the success of the pig industry by assisting and disseminating the genetic progress. Currently, young boars are selected for AI based on their breeding values for production traits and selecting boars for semen traits, such as volume, concentration, motility and morphology, and for low variation in semen quality and production is still not a common practice. This selection is important for better performance of boars at AI stations, whose objective is to maximize the number of insemination doses produced by each ejaculate. The estimation of genetic parameters and the quantification of genetic variation for semen traits and within-boar variation allow an analysis of whether these traits should be included in the breeding goal. Besides the estimation of genetic parameters for selection purposes, the interest in studying the molecular processes and genetic mechanisms affecting semen traits is increasing in recent years. Genome-wide association studies (GWAS) are commonly used to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with quantitative trait loci (QTL) with major effect. The weighted single-step GWAS (WssGWAS) is a method that allows estimation of SNP effects using information from all genotyped, phenotyped and pedigree animals. Expanding the frontiers of reproduction studies in pigs, another important field to be explored in breeding programs is the boar fertility. Reproductive traits, such as gestation length (GL), total number of piglets born (TNB) and stillborn (SB) are some of the bottleneck traits for efficient pig production. Because of the low to moderate heritabilities for these traits, it is important to identify all factors influencing them and to include these factors in the genetic evaluation models. The service sire (boar which ejaculate dose was used to inseminate the sow) and ejaculate effects are two of those important factors that have the potential to improve the traditional models used in the genetic evaluations of reproductive traits. Among the elements controlling the litter size, the fertilization rate and prenatal survival rate might be influenced by the service sire due to genetic differences in the capacity of fertilization, which is related to sperm quality and/or the boar genetic contribution to viability of the embryo. In this context, my overall aims were 1) to estimate genetic parameters for semen quality and quantity traits, as well as for within-boar variation of these traits; 2) to identify QTL regions and candidate genes associated with semen traits through a WssGWAS and, subsequently, to perform gene network analyses to investigate the biological processes shared by genes identified in different pig lines and 3) to estimate genetic parameters for service sire on reproductive traits GL, TNB and SB and to evaluate the inclusion of service sire and ejaculate effects in the genetic evaluation models of these traits. The results of this thesis showed moderate estimates of heritability and favorable genetic correlations between semen traits, indicating that boar selection for these traits could make reasonable genetic progress. In addition, relevant genetic variation was found for within-boar variability of these traits, revealing the possibility of selection of boars for reduced variation in semen quality and production. Results from WssGWAS pinpointed relevant QTL regions explaining high proportions of genetic variance (up to 10.8%) for semen traits in several pig chromosomes, confirming the assumption of genetic complexity of these traits. This identification was possible with low number of animals having both phenotypes and genotypes due to the appropriate choice of the method. Candidate genes SCN8A, PTGS2, PLA2G4A, DNAI2, IQCG, LOC102167830, NME5, AZIN2, SPATA7, METTL3 and HPGDS were identified associated with semen traits in the QTL regions identified for the pig lines evaluated. The gene network analysis showed candidate genes found for different pig lines sharing biological pathways that occur in mammalian testes. Regarding boar fertility, the results showed that there is genetic variation due to service sire effect on GL, TNB and SB; and the model with inclusion of permanent environmental and genetic effects due to service sire, in addition to ejaculate effect, showed the best fit to the data. This thesis resulted in important and innovative scientific information on male reproduction field in pigs, which will contribute to increase the still scarce knowledge about genetic selection and genomic architecture of boar semen quality and fertility traits.

ESTRUTURA POPULACIONAL E PARÂMETROS GENÉTICOS DA CARACTERÍSTICA CLASSE DE TEMPO EM CORRIDAS DE EQUINOS DA RAÇA QUARTO DE MILHA

A raça Quarto de Milha (QM) teve seus primeiros exemplares criados no Brasil em 1956, cujos pais foram importados dos Estados Unidos, com fundação da associação dos criadores em 1969, totalizando mais de 415 mil animais registrados e destes 45% são puros. A raça apresenta-se como versátil para trabalho, conformação e corrida, atributos que a tornam como de escolha entre os criadores e de maior população equina nacional. Apesar disto, poucos estudos foram realizados na raça, particularmente acerca da variabilidade genética. Os objetivos do estudo foram obter informações da estrutura populacional da raça QM no Brasil e estimar os parâmetros genéticos da característica Classe de Tempo (CT), relacionada com a performance em corridas de equinos em diferentes distâncias. O escore aplicado a CT, classifica os animais baseado na comparação percentual de tempo do vencedor de cada páreo. Os dados avaliados foram provenientes da Associação Brasileira de Criadores do Cavalo Quarto de Milha e do hipódromo do Jockey Clube de Sorocaba em São Paulo. A preparação da base de dados e estatística inicial foi realizada no programa SAS, os parâmetros populacionais com o programa ENDOG e os componentes de (co) variâncias e parâmetros genéticos com o programa THRGIBBS1F90. A característica CT foi estabelecida nas corridas com distância de 301 (CT301), 320 (CT320), 365 (CT365) e 402 (CT420) metros e analisada por meio de modelo animal limiar. Os parâmetros populacionais obtidos foram 0,49% de endogamia, 0,29% de parentesco, 9,3 anos de intervalo gerações, a probabilidade de origem dos genes com valor igual a 333 de número efetivo de fundadores, a variabilidade genética total apresentou-se explicada por 7.254 ancestrais, com 161 ancestrais explicando 50%. As estimativas a posteriores da herdabilidade e da repetibilidade, obtidas em análise multicaracterística, foram de 0,52±0,04 e 0,85±0,04 (CT301), 0,48±0,06 e 0,97±0,01 (CT320), 0,56±0,04 e 0,88±0,06 (CT365) e 0,45±0,06 e 0,78±0,04 (CT420), respectivamente. Os valores obtidos indicam que a característica CT pode ser utilizada como critério de seleção e obter rápido ganho genético. A baixa variabilidade genética na raça Quarto de Milha foi evidenciada, sugerindo aos criadores inserção de reprodutores no rebanho.

The Quarter Horse (QH) had its first specimens bred in Brazil in 1956, whose parents were imported from the United States, with its breeder association founded in 1969, totaling more than 474,000 registered animals, of which more than 188,000 are purebred. The breed is versatile in what concerns performance, conformation and racing, attributes that make the QH the breed of choice among breeders and makes it the largest national equine population. In spite of that, few studies have been conducted about the breed, particularly on the genetic variability of strains. The aim of this study was to gather information about the population structure and estimate the genetic parameters of the trait class time (CT) related to performance in different QH racing distances, contributing with results that enable their use in the design of animal breeding programs aimed at maintaining the variability of the breed and decreasing race times. The score applied to CT, ranks animals based on comparing percentage winning time of each match. The analyzed data originates from the Brazilian Association of Breeders of Quarter Horse and Jockey Clube de Sorocabas hippodrome, in Sao Paulo. The preparation of the initial data and statistical base was done using SAS software, the population parameters with the ENDOG software and the (co) variances and genetic parameters components with the THRGIBBS1F90 software. The CT characteristic was established in racing with 301 (CT301), 320 (CT320), 365 (CT365) and 402 (CT420) meters distances and analyzed by threshold animal model. The obtained population parameters were 0.49% of inbreeding, 0.29% of kinship, 9.3-year generation interval, The probability of origin of genes with value 333 related to effective number of founders, the total genetic variability is explained by 7,254 ancestors, with 161 ancestors responsible for 50%. The estimates later heritability and repeatability obtained in multi-trait analysis were 0.52 ± 0.04 and 0.85 ± 0.04 (CT301), 0.48 ± 0.06 and 0.97 ± 0, 01 (CT320), 0.56 ± 0.04 and 0.88 ± 0.06 (CT365) and 0.45 ± 0.06 and 0.78 ± 0.04 (CT420), respectively. The values obtained indicate that CT feature can be used as selection criteria and obtain rapid genetic gain. The low genetic variability in the Quarter Horse breed was evidenced, suggesting to breeding insertion breeders in the herd.

Reproductive technologies and epigenetics: their implications for genomic selection in cattle

Background: The development of genomic selection allowing a better selection for multiple traits (both for production and functional traits) induces dramatic changes in the way selection schemes are to be conducted. The associated needs for genomic selection which is to produce a large number of genotyped candidates as quick as possible may/will influence the way reproductive techniques are used to produce them. As the effect of the environment is no more integrated in the evaluation of performances based on genotype, there is also a need to better understand epigenetic effects and their possible implications while implementing genomic selection. Review: Information brought by reproductive physiology through access to powerful research tools in the fields of genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics will provide new genetic markers and will contribute to improve the precision of phenotypes. The combination of the two types of information is susceptible to increase considerably the efficiency of selection for reproductive traits. As better reproduction may facilitate the way to run selection schemes (more choice among candidates and production of those candidates at a young age), this knowledge can be profitable also to increase the efficiency of multiple trait selection. In this context, and depending on population characteristics, the interest of the reproductive techniques including assisted embryo based reproductive technologies (Multiple Ovulation Embryo Transfer (MOET) and Ovum pick up associated to in vitro Fertilization (OPU-IVF)) should be also revisited. The efficiency of systems based on scenarios involving several reproductive techniques taken in combination should be tested. The recent results obtained with embryo typing, which are compatible with the use of the last generation of chips for genotype analysis may lead to very promising applications for the breeding industry. The combined use of several embryo based reproductive technologies will probably be more important in the near future for selection purposes to satisfy the needs of genomic selection by increasing the number of candidates and to preserve at the same time genetic variability. Since several years, genotyping has been used more or less intensively by breeding companies to genotype males and females within nucleus herds As any farmer will get access to the genotype of the females present in their herd, an increased use of embryo based reproductive technologies may result also from the demand of individual farmers who may wish to valorize as well and as quick as possible the genetic potential of their best heifers following genotyping. In the near future, a better knowledge on epigenetics will allow to estimate the interactions between genotype and environment and their impact on performances of present or future generations. This represents a critical information when evaluating performances and when selecting future sires on genomic based information especially with the objective of implementing sustainable breeding schemes. Conclusion: The manuscript describes the new context and corresponding needs for genomic selection and how reproductive technologies and additional knowledge on epigenetics can be used to meet those needs.

Avaliação genética da produção e composição do leite em caprinos da raça alpina utilizando modelos de regressão aleatória multicaracterísticos

RESUMO SOUZA, Nadson Oliveira de, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, Fevereiro de 2015. Avaliação da produção e composição do leite em caprinos da raça alpina utilizando modelos de regressão aleatória multicaracterístico. Orientador: Robledo de Almeida Torres. Coorientador: Fabyano Fonseca e Silva. O objetivo do presente estudo foi comparar modelos de diferentes ordens de ajuste por meio de funções polinomiais de Legendre, sob modelos de regressão aleatória unicaracterístico e multicaracterístico, com finalidade de obter modelos mais adequados para descrever as mudanças nas variâncias associadas a produção de leite, teor de proteína, gordura e lactose no dia do controle e estimar componentes de (co)variância e parâmetros genéticos. Foram utilizados 21.994 informações de produção de leite no dia do controle (pldc) de 774 cabras e para proteína, gordura e lactose foram utilizados 5.482, 6.353 e 5.500 registros de 588, 608 e 588, respectivamente, de cabras alpina de primeira lactação, em análise de regressão aleatória unicaracterístico (MRAU). Para análise de regressão aleatória multicaracterístico (MRAM) foram utilizados 34.635 informações de 644 cabras da raça alpina. Para as análises, foram incluídos os efeitos aleatório genético aditivo, ambiente permanente e residual. Além disso, os grupos contemporâneos (ano-estação, tipo de parto, agrupamento genético) e os efeitos linear e quadrático da idade da cabra ao parto foram incluídos como efeitos fixos. Os critérios utilizados para seleção dos modelos foram o logaritmo do máximo da função de verossimilhança (Log L), critério da informação de Akaike (AIC), critério da informação Bayesiano (BIC), teste da razão de verossimilhança (TRV) e número de parâmetros (NP). O programa Wombat foi utilizado em todas as análises genéticas. O modelo de regressão aleatória unicaracterístico utilizando polinômios ortogonais de Legendre de ordem cinco para a curva fixa, de ordem três para efeito genético aditivo, de ordem seis para o de ambiente permanente e ao menos cinco classes de variância residual foi o mais indicado para avaliação genética da produção de leite no dia do controle. Para teor de proteína o mais indicado foi o que considerou ordem cinco para curva fixa, ordem três para genético aditivo, ordem seis para ambiente permanente e três classes de variância residual. O ix modelo que considerou a ordem cinco para a curva fixa, ordem seis para genético aditivo, ordem três para ambiente permanente e três classes de variância residual foi o mais indicado para a característica teor de gordura. Já para teor de lactose o modelo indicado para avaliação genética foi o que considerou a ordem três para curva fixa, ordem três para o genético aditivo, ordem seis para ambiente permanente e três classes de variância residual. Na análise utilizando modelo de regressão aleatória multicaracterístico o mais indicado para avaliação genética das características pldc, teor de proteína, gordura e lactose foi o que considerou a ordem três para a curva fixa, ordem três para efeito genético aditivo, ordem cinco para ambiente permanente e três classes de variância residual. Os componentes de (co)variância e os coeficientes de herdabilidade foram semelhantes em MRAU e MRAM ao longo da curva de lactação para as características pldc, proteína e lactose, já para gordura algumas diferenças foram observadas. Estudos que envolva o MRAM precisam ser mais frequentes, para que se possa entender o comportamento das características em analise conjunta e assim definir se vantagens existem em sua utilização em vez da utilização dos MRAU.

ABSTRACT SOUZA, Nadson Oliveira de, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, February of 2015. Evaluation of the production and composition of milk in the Alpine breed goats using multiple-trait random regression models. Adviser: Robledo de Almeida Torres. Co-adviser: Fabyano Fonseca e Silva. The study aimed was to compare different models of adjusting orders by Legendre polynomials and estimate variance components and genetic parameters, for single and multiple-trait random regression models for production milk, protein, fat and lactose. Were used 21,994 test-day (TD) records of milk from 774 goats, and protein, fat and lactose were used 5,482, 6,353 and 5,500 records from 588, 608 and 588, respectively, of Alpine goats in single trait random regression models (RRM). For multiple trait random regression models (RRMM) were used 34,635 records of 644 goats. For the analysis, the random effects were additive genetic, permanent environmental and residual. The fixed effects were contemporary groups (year-season, type of delivery, genetic group), the linear and quadratic effects of the covariable age of the goat at calving. We used the maximum of likelihood function, Akaike Information Criterion (AIC), Bayesian Information Criterion (BIC), Likelihood Ratio Test (LRT) and number of estimated parameters as criteria model choice. We used wombat program for all genetic analysis. The random regression model using polynomials Legendre of five order to the fixed curve, three order for additive genetic effect, six order for permanent environmental and five classes of residual variance was the most suitable for genetic evaluation of milk production test day. For protein the best was the model with five order for fixed curve, three order for additive genetic, six order for permanent environmental and three classes for residual variance. The model with five order for fixed curve, six order for additive genetic, four order for permanent environmental and three classes of residual variance was the most suitable for the fat content. For the lactose content the best model for genetic evaluation was with three order for fixed curve, three order for the additive genetic, six order for permanent environmental and three residual variance. In the analysis using random regression model multiple-trait the most suitable for genetic evaluation of TD xi characteristics, protein, fat and lactose was deemed to three order for the fixed curve, order three for additive genetic effect, orer five for permanent environmental and four classes residual variance. The variance components and heritability coefficients were similar in RRM and RRMM throughout the lactation curve for production milk characteristics, protein and lactose, while for fat there were some differences. Studies involving the RRAM need to be more frequent that one can understand traits the behavior in joint analysis and thus determine whether there are advantages in their use instead of using RRM.