Embryo biopsies for genomic selection in tropical dairy cattle

Genomic selection has transformed the livestock industry, enabling early-life selection of animals. Biopsy sampling of pre-implantation embryos has been described since 1968. However, it was only after 2010, with the advancement of molecular biology techniques such as whole genomic amplification and SNP Chips, that next-generation sequencing became commercially available for bovine embryos. It is now possible to make decisions about which embryos to transfer not only based on recipients' availability or embryo morphology but also on genomic estimates. This technology can be implemented for a wide spectrum of applications in livestock. In this review, we discuss the use of embryo biopsy for genomic selection and share our experience with Gir and Girolando Brazilian breeding programs, as well as future goals for implementing it in Brazilian bovine in vitro embryo production practices.(AU)

Overview of the use of genomic data in animal breeding / Panorama do uso de dados genômicos no melhoramento genético animal

The use of molecular information in breeding programs contributed to important advances in the improvement of traits of economic interest in livestock production. The advent of single nucleotide polymorphism (SNP) panels applied to genome-wide selection (GWS) and genome-wide association studies (GWAS), along with computational advances (e.g., use of powerful software and robust analyses) allowed a better understanding of the genetic architecture of farm animals and increased the selection efficiency. In this context, the statistic method single-step GBLUP has been frequently used to perform GWS, and more recently GWAS analyses, providing accurate predictions and QTL detection, respectively. Nevertheless, in developing countries, species such as sheep and goats, whose genomic data are more difficult to be obtained, the use of data simulation has been efficient in the study of the major factors involved in the selection process, such as size of training population, density of SNP chips, and genotyping strategies. The effects of these factors are directly associated with the prediction accuracy of genomic breeding values. In this review we showed important aspects of the use of genomics in the genetic improvement of production traits of animals, the main methods currently used for prediction and estimation of molecular marker effects, the importance of data simulation for validation of those methods, as well as the advantages, challenges and limitations of the use of GWS and GWAS in the current scenario of livestock production.

Em programas de melhoramento genético, o uso de informações moleculares garantiu importantes avanços para a melhoria de características de interesse econômico, no âmbito da produção animal. O advento da tecnologia de painéis de SNPs aplicados à seleção genômica ampla (GWS) e associação genômica ampla (GWAS), aliado ao avanço computacional, com o uso de softwares e análises robustas, permitiram melhor compreensão sobre a arquitetura genética dos animais de produção e, consequentemente, maior eficiência na seleção. Nesse contexto, o método estatístico single-step GBLUP tem sido utilizado, frequentemente, na execução da GWS e, mais recentemente, em GWAS, possibilitando predições acuradas e detecção de QTLs, respectivamente. No entanto, em países em desenvolvimento e, em espécies como os ovinos e caprinos, que existe maior dificuldade para a aquisição de dados genômicos, o uso da simulação de dados tem se mostrado eficiente para estudar os principais fatores envolvidos no processo de seleção, como o tamanho da população de treinamento, densidade de chipde SNPs e estratégias de genotipagem, cujos efeitos estão diretamente associados à acurácia da predição de valores genéticos genômicos. Nesta revisão, serão abordados pontos importantes sobre o uso da genômica no melhoramento genético de características produtivas em animais, principais métodos de predição e estimação de efeitos de marcadores moleculares na atualidade, a importância da simulação de dados para a validação desses métodos, bem como as vantagens, os desafios e as limitações no cenário atual da produção animal com o uso da seleção e associação genômica ampla.

Genome-enabled prediction through quantile random forest for complex traits / Predição genômica por meio do random forest quantílitico para características complexas

Quantile Random Forest (QRF) is a non-parametric methodology that combines the advantages of Random Forest (RF) and Quantile Regression (QR). Specifically, this approach can explore non-linear functions, determining the probability distribution of a response variable and extracting information from different quantiles instead of just predicting the mean. This evaluated the performance of the QRF in the genomic prediction for complex traits (epistasis and dominance). In addition, compare the accuracies obtained with those derived from the G-BLUP. The simulation created an F2 population with 1,000 individuals and genotyped for 4,010 SNP markers. Besides, twelve traits were simulated from a model considering additive and non-additive effects, QTL (Quantitative trait loci) numbers ranging from eight to 120, and heritability of 0.3, 0.5, or 0.8. For training and validation, the 5-fold cross-validation approach was used. For each fold, the accuracies of all the proposed models were calculated: QRF in five different quantiles and three G-BLUP models (additive effect, additive and epistatic effects, additive and dominant effects). Finally, the predictive performance of these methodologies was compared. In all scenarios, the QRF accuracies were equal to or greater than the methodologies evaluated and proved to be an alternative tool to predict genetic values in complex traits.

Quantile Random Forest (QRF) é uma metodologia não paramétrica, que combina as vantagens do Random Forest (RF) e da Regressão Quantílica (QR). Especificamente, essa abordagem pode explorar funções não lineares, determinando a distribuição de probabilidade de uma variável resposta e extraindo informações de diferentes quantis em vez de apenas prever a média. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho do QRF em predizer o valor genético genômico para características com arquitetura genética não aditiva (epistasia e dominância). Adicionalmente, as acurácias obtidas foram comparadas com aquelas advindas do G-BLUP. A simulação criou uma população F2 com 1.000 indivíduos genotipados para 4.010 marcadores SNP. Além disso, doze características foram simuladas a partir de um modelo considerando efeitos aditivos e não aditivos, com número de QTL (Quantitative trait loci) variando de oito a 120 e herdabilidade de 0,3, 0,5 ou 0,8. Para treinamento e validação foi usada a abordagem da validação cruzada 5-fold. Para cada um dos folds foram calculadas as acurácias de todos os modelos propostos: QRF em cinco quantis diferentes e três modelos do G-BLUP (com efeito aditivo, aditivo e epistático, aditivo e dominante). Por fim, o desempenho preditivo dessas metodologias foi comparado. Em todos os cenários, as acurácias do QRF foram iguais ou superiores às metodologias avaliadas e mostrou ser uma ferramenta alternativa para predizer valores genéticos em características complexas.

How does reproduction account for dairy farm sustainability?

Sustainability - the new hype of the 21st century has brought discomfort for the government and society. Sustainable agriculture is essential to face our most concerning challenges: climate change, food security, and the environmental footprint, all of which add to consumers' opinions and choices. Improvements in reproductive indexes can enhance animal production and efficiency, guaranteeing profit and sustainability. Estrus detection, artificial insemination (AI), embryo transfer (ET), estrus synchronization (ES), and multiple ovulations are some strategies used to improve animal reproduction. This review highlights how reproductive strategies and genetic selection can contribute to sustainable ruminant production. Improved reproductive indices can reduce the number of nonproductive cows in the herd, reducing methane emissions and land use for production while preserving natural resources.(AU)

Genotypic selection of pre-clultivars of carioca and early carioca beans for the Agreste-Sertão of Pernambuco, Brazil / Seleção genotípica de pré-cultivares de feijão carioca e carioca precoce para o Agreste-Sertão de Pernambuco, Brasil

Genotype x environment interactions represent a major challenge in identifying and selecting genotypes responsive to different climate and soil conditions. This research evaluated and selected pre-cultivars of carioca bean and early carioca bean based on adaptability, stability, and grain yield. In the 2014 crop season, two regional competition trials were conducted in the state of Pernambuco: carioca beans (14 genotypes in Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru and São João) and early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Caruaru) and, in the 2015 crop season, with early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Brejão). Parameters were estimated by mixed models, and the selection was performed using the Harmonic Mean of Relative Performance of Genetic Values (HMRPGV) method following three strategies: i) selection based on predicted genetic value with no interaction; ii) selection according to predicted genetic value considering each location; and iii) simultaneous selection for grain yield, adaptability, and stability. The environments influenced the phenotypic expression of the carioca and early carioca bean genotypes, representing a specific adaptation. The genotypes BRS Notável, BRS Estilo and BRS Pérola, of carioca beans, and CNFC 15875, BRS Notável and CNFC 15630, of early carioca beans, had the best results in the environments tested, regarding, simultaneously, adaptability to different soil and climate conditions, performance stability, and grain yield.

A interação genótipo x ambiente representa um grande desafio na identificação e seleção de genótipos responsivos às diversas condições de clima e solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar e selecionar pré-cultivares de feijão carioca e feijão carioca precoce com base na adaptabilidade, estabilidade e produtividade de grãos. Na safra 2014 foram conduzidos dois ensaios regionais de competição no estado de Pernambuco: feijão carioca (14 genótipos em Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru e São João) e feijão carioca precoce (11 genótipos em Araripina, Arcoverde e Caruaru) e na safra de 2015 com feijão carioca precoce (11 genótipos, em Araripina, Arcoverde e Brejão). Os parâmetros foram estimados por meio de modelos mistos e a seleção foi realizada pelo método da Média Harmônica do Desempenho Relativo dos Valores Genéticos (MHPRVG), adotando-se três estratégias: i) seleção com base no valor genético predito, sem interação; ii) seleção com base no valor genético predito, considerando cada local; iii) seleção simultânea quanto à produtividade de grãos, adaptabilidade e estabilidade. Observou-se que os ambientes influenciaram na expressão fenotípica dos genótipos de feijão carioca e carioca precoce, configurando adaptação específica. Os genótipos BRS Notável, BRS Estilo e BRS Pérola, de feijão carioca, e CNFC 15875, BRS Notável e CNFC 15630, de feijão carioca precoce, apresentaram os melhores desempenhos nos ambientes testados, considerando-se, simultaneamente, a adaptabilidade a diferentes condições edafoclimáticas, estabilidade de desempenho e produtividade de grãos

Relationship of semen quality to inbreeding and gait of Colombian Creole horses / Relação da qualidade do sêmen com endogamia e marcha de cavalos crioulos colombianos

High consanguinity among equines has negative effects on semen quality, thus resulting in low motility and high levels of abnormality in the spermatozoa. However, such a relationship has not been studied in Colombian Creole horses, which have been subjected to particular selection practices focusing mainly on their gait. This research assessed the relationship of semen quality to inbreeding and gait of Colombian Creole horses. Semen was collected from 50 horses using the artificial vagina method. Sperm motility and kinematics were assessed with a computerized analysis system (SCA®). Sperm vitality (SV) and abnormal morphology (AM) were assessed via the eosin-nigrosin staining test. Functional membrane integrity (FMI) was assessed via the hypo-osmotic swelling test (HOST). Genealogies and consanguinity analysis was conducted using the Breeders Assistant for Horses program. An average of 3.6 ± 0.4 % was reported for the inbreeding coefficient (Ft). A decrease in sperm motility and kinematics was reported, which was associated with an increase in consanguinity (P < 0.05). Furthermore, differences in consanguinity were found based on gait. Similarly, a relationship between horse gait and semen quality (P < 0.05) was found. Authors concluded that semen quality of Colombian Creole horses has been affected by inbreeding and its relationship with genetic selection based on gait.

A alta consanguinidade entre equinos tem efeitos negativos na qualidade do sêmen, resultando em baixa motilidade e altos níveis de anormalidade nos espermatozóides. No entanto, tal relação não foi estudada em cavalos crioulos colombianos, que tem sido submetidos a práticas de seleção específicas com foco principalmente em sua marcha. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o relação da qualidade do sêmen com endogamia e marcha de cavalos crioulos colombianos. O sêmen foi coletado de 50 cavalos pelo método da vagina artificial. A motilidade e a cinética dos espermatozoides foram avaliadas com um sistema de análise computadorizado (SCA®). A vitalidade do esperma (VE) e a morfologia anormal (MA) foram avaliadas por meio do teste de coloração com eosina-nigrosina. A integridade funcional da membrana (IFM) foi avaliada por meio do test hipo-osmótico (HOST). A análise de genealogias e consanguinidade foi conduzida usando o programa Breeders Assistant for Horses. Uma média de 3,6 ± 0,4% foi encontrada para o coeficiente de endogamia (Ft). Uma diminuição na motilidade e cinética dos espermatozoides, que foi associada a um aumento na consanguinidade (P < 0,05). Além disso, diferenças na consanguinidade foram encontradas com base na marcha. Da mesma forma, foi encontrada uma relação entre a marcha do cavalo e a qualidade do sêmen (P < 0,05). Os autores concluíram que a qualidade do sêmen de cavalos crioulos colombianos foi afetada pela endogamia e sua relação com a seleção genética baseada na marcha.

Genetic parameters and genetic trends for production traits in dairy Gir cattle / Parâmetros genéticos e tendências genéticas de características de produção de bovinos Gir Leiteiro

The objective of this research was to estimate genetic parameters and genetic trends (GT) for 305-day milk yield (MY305) and 305-day fat yield (FY305) of purebred Dairy Gir animals of the National Dairy Gir Breeding Program. The restricted maximum likelihood method was used in an animal model. GT were obtained via linear regression and divided into two periods (1935-1992 and 1993-2013 for PL305; 1935-1992 and 1993-2010 for MY305). The estimated heritabilities were 0.23 (MY305) and 0.10 (FY305). The GT (kg/year) values for MY305 in the 2nd period for measured females (25.49), females (26.11), and males (35.13) were higher than those found in the 1st period (2.52; 2.06, and 1.00, respectively). The heritability estimated for MY305 confirmed the possibility of genetic improvement by selection and indicated a lower additive genetic effect on FY305 of purebred animals. The genetic progress for MY305 in all purebred population is denoted by the more expressive gains found from 1990's, when the first bull catalogs were published.

Objetivou-se estimar os parâmetros genéticos e tendências genéticas (GT) para produção de leite (MY305) e produção de gordura (FY305), ambas em 305 dias, de animais puros Gir Leiteiro, integrantes do Programa Nacional de Melhoramento do Gir Leiteiro. Foi utilizada a metodologia da máxima verossimilhança restrita em modelo animal. As GT foram obtidas via regressão linear e divididas em dois períodos (1935-1992 e 1993-2013 para PL305; 1935-1992 e 1993-2010 para MY305). As herdabilidades foram de 0,23 (MY305) e 0,10 (FY305). Para PL305, as GT (kg/ano) do 2º período para fêmeas mensuradas (25,49), fêmeas (26,11) e, machos (35,13) foram claramente superiores às do 1º período (2,52; 2,06 e 1,00; respectivamente). A estimativa de herdabilidade para MY305 reafirma ser possível melhoramento genético por meio de seleção, enquanto para FY305 sugere uma menor influência genética aditiva em animais puros. O progresso genético para MY305 em toda a população pura está evidenciado pelos ganhos mais expressivos, observados a partir da década de 90, quando foram divulgados os primeiros sumários de touros.

Origin, evolution and strategies for the genetic improvement of physalis / Origem, evolução e estratégias para o melhoramento genético de fisális

ABSTRACT: Physalisperuviana L. (physalis) has significant economic potential by virtue of the unique flavor of its fruit. However, the productivity of Brazilian plantations is low because of the limited number of varieties or cultivars available. The main obstacle in the selection of superior genotypes is the lack of information about genetic variability within- and between- populations and limited genetic basis that has likely resulted from evolutionary, domestication and selection processes of the natural or artificial populations. Physalis currently cultivated in Brazil is tetraploid, and such polyploidy may have led to the reproductive isolation of the species, preventing the occurrence of intraspecific hybridization. Moreover, cultivated populations derive from a common gene pool and have undergone a long process of domestication and selection carried out empirically by farmers. In Colombia and other Andean countries there are wild populations that exhibit genetic diversity which; although, fundamental for the conservation of the species, have low potential for the development of genotypes with superior agronomic traits. In order to create and expand the genetic variability of physalis, breeders have employed various strategies including induction of mutation, chromosome duplication, and interspecific and intraspecific hybridization. Furthermore, the production of double haploid lines from in vitro anther cultures has shown good results in the selection of hybrids. The mutant genotypes and/or hybrids obtained using these methods in association with those of wide genomic selection can generate cultivars with superior agronomic traits.

RESUMO: Physalis peruviana L. (fisális) apresenta grande potencial econômico devido ao sabor diferenciado de seus frutos. A produtividade dos pomares brasileiros é baixa em função do número limitado de variedades ou cultivares disponíveis. O principal entrave na seleção de genótipos superiores é a falta de informação sobre a variabilidade genética dentro e entre as populações de fisális e, possivelmente, a base genética limitada das mesmas, que pode ser explicada pelos processos evolutivos, de domesticação e de seleção das populações naturais ou artificiais. A fisális cultivada atualmente no Brasil é tetraploide e tal poliploidia pode ter levado ao isolamento reprodutivo da espécie, o qual impede a ocorrência de hibridação intraespecífica. As populações cultivadas provêm de um pool genético comum e, além disso, sofreram um longo processo de domesticação e seleção realizadas empiricamente pelos agricultores. Porém, na Colômbia e em outros países andinos existem populações silvestres que exibem diversidade genética que, embora sejam fundamentais para a conservação da espécie, apresentam baixo potencial para o desenvolvimento de genótipos com características agronômicas superiores. A fim de criar e ampliar a variabilidade genética de fisális, os melhoristas tem empregado várias estratégias incluindo a indução de mutação, a duplicação cromossômica e a hibridação inter e intraespecífica. Além disso, a produção de linhagens duplo-haploides a partir da cultura de anterasin vitro vem demonstrando bons resultados para a seleção de híbridos. Os genótipos mutantes e/ou híbridos obtidos através dos métodos citados em associação com os de seleção genômica ampla podem gerar cultivares com características agronômicas superiores.

Bioremediation, drought tolerance and biofortification in biotechnological uses

The objective of this review is to bring information about innovations and technologies that, through genetic improvement, are being used to improve the sustainability and productivity of agricultural crops, improve human nutrition, as well as conservation and decontamination of soils. Bioremediation consists of using microorganisms that have the ability to modify or decompose certain pollutants, with the possibility of increasing their activity through genetic engineering, building new strains for the transformation of pollutants into inert substances. Genetic improvement is seeking to develop cultivars that are more tolerant to periods of water deficit. Plant biofortification consists of varieties of improved plants that have a higher content of vitamins and minerals, which are obtained through genetic improvement. Thus, biotechnology is once again essential for world agricultural production and can bring a series of other benefits to society.(AU)

Demography and spatial distribution of a threatened species from the Atlantic Forest in southern Brazil: differences between urban and rural remnants / Demografia e distribuição espacial de uma espécie ameaçada da Floresta Atlântica no sul do Brasil: diferenças entre remanescentes urbano e rural

Logging and agricultural exploitation have led to the degradation of Araucaria Forest remnants and the alteration of its last preserved patches. This forest typology contains many endangered plant species, as is the case of the tree Oreopanax fulvus Marchal. To support conservation of this species and understand how different landscape matrices can influence its populations, we evaluated the demographic structure and spatial distribution of O. fulvus in two Araucaria Forest remnants in Paraná state. We delimited two plots (urban and rural population), each with 1 ha, subdivided them into 100 subplots (10 x 10 m), and recorded diameter at ground level (DGL), height, and coordinates of two post-germinative developmental stage of individuals. In each subplot, we measured slope, luminosity, and canopy height. We used Ripley's K function analysis to describe distribution patterns of the species and the spatial relationship between mature and juvenile trees. We performed correlations between abundance and environmental and structural variables of the O. fulvus populations. Abundance varied between remnants, from 183 individuals/ha (12 mature and 171 juvenile) to 1306 individuals/ha (10 and 1296). The remnants varied in abundance and plant frequency. The species showed an investment in seedling banks. Most juvenile had DGL up to 3.0 cm and height up to 1.0 m and presented aggregated spatial distribution, while adults had random distribution. In the rural population juvenile abundance were correlated with canopy height (positively) and distance to mature trees (negatively). The slope was correlated for both sites, but oppositely, indicating that other factors might have interfered in the regeneration abundance. The urban remnant showed a high abundance of this endangered species, calling attention for potential studies in urban arborization, management and conservation of these remnants.

A exploração madeireira e agrícola levou à degradação dos fragmentos de Floresta com Araucária e à alteração de seus últimos fragmentos preservados. Esta tipologia florestal contém muitas espécies de plantas ameaçadas, como é o caso de Oreopanax fulvus Marchal. Para apoiar a conservação desta espécie e entender como diferentes matrizes da paisagem podem influenciar suas populações, avaliamos a estrutura demográfica e a distribuição espacial de O. fulvus em dois remanescentes de Floresta com Araucária no estado do Paraná. Delimitamos duas parcelas (população urbana e rural), cada uma com 1 ha, subdivididas em 100 subparcelas (10 x 10 m), registrando-se o diâmetro ao nível do solo (DGL), a altura e as coordenadas de dois estágios de desenvolvimento pós-germinativo de indivíduos. Em cada subparcela, medimos declividade, luminosidade e altura do dossel. Utilizamos função K de Ripley para descrever os padrões espaciais da espécie e a relação espacial entre árvores maduras e juvenis. Realizamos análise de correlação entre a abundância e as variáveis ambientais e estruturais das populações de O. fulvus. A abundância variou entre os remanescentes, de 183 indivíduos/ha (12 maduros e 171 juvenis) a 1306 indivíduos/ha (10 e 1296). Os remanescentes apresentaram variações na abundância e frequência de indivíduos. A espécie demonstrou investimento na formação de banco de plântulas. A maioria dos juvenis tinha DGL até 3,0 cm e altura até 1,0 m e apresentaram distribuição espacial agregada, enquanto os adultos tiveram distribuição aleatória. Na população rural a abundância de juvenis foi correlacionada com altura do dossel (positivamente) e com a distância de árvores maduras (negativamente). A declividade foi correlacionada em ambos os locais, mas de forma oposta, indicando que outros fatores podem ter interferido na abundância da regeneração. O remanescente urbano mostrou elevada abundância desta espécie ameaçada, demonstrando um potencial para estudos de arborização urbana, manejo e conservação destes remanescentes.

Larvicidal activity of the crude methanolic extract from leaves of Clibadium surinamense against Aedes aegypti / Ação larvicida do extrato de folhas de Clibadium surinamense sobre Aedes aegypti

ABSTRACT: The continuous use of synthetic insecticides for controlling the arboviral vector Aedes aegypti has led to the natural selection of mosquito populations resistant to different chemical groups. Thus, plant-derived compounds have emerged as a viable alternative for vectorcontrol. This study determined whether the crude methanolic extract (CME) from leaves of Clibadium surinamense has larvicidal activity against Ae. aegypti. Third- and fourth-instar Ae. Aegyptilarvae were kept in recipients containing 99 mL of water and 1mL of ethanol-diluted CMEat concentrations of 250, 500, 750, and 1000 ppm. The control group contained 99 mL of water and 1 mL of ethanol. Three trials were performed in triplicate for each group.After 24 hours of treatment, the LC50 and LC90 values were determined to be 283 and 430 ppm, respectively, according to one-way analysis of variance. In conclusion, we have demonstrated for the first time that the CME from leaves of C. surinamense show larvicidal activity against Ae. aegypti under laboratory conditions.

RESUMO: O uso contínuo de inseticidas sintéticos para o controle do mosquito vetor de arbovírus, Aedes aegypti, tem levado à seleção natural de populações resistentes a diferentes grupos químicos. Assim, compostos derivados de plantas surgiram como uma alternativa viável para o controle desses vetores. Desse modo, este estudo foi realizado para determinar se o extrato metanólico bruto (CME) das folhas de Clibadium surinamense possui atividade larvicida contra Ae. aegypti. Para isso, Larvas de terceiro e quarto instar de Ae. aegypti foram mantidas em recipientes contendo 99 mL de água e 1 mL de CME diluído em etanol nas concentrações de 250, 500, 750 e 1000 ppm. O grupo controle continha 99 mL de água e 1 mL de etanol. Três ensaios foram realizados em triplicata para cada grupo. Após 24 horas de observação, de acordo com a análise de variância de uma via,os valores de CL50 e CL90 foram de 283 e 430 ppm, respectivamente. Em conclusão, demonstramos pela primeira vez que o CME das folhas de C. surinamense apresenta atividade larvicida contra Ae. aegypti em condições de laboratório.

Seleção de reprodutores caprinos e ovinos para produção de sêmen / Selection of caprine and ovine sires for semen production

A presente revisão propôs analisar quais características são desejáveis para seleção de reprodutores caprinos e ovinos, visando à produção de sêmen. A escolha dos reprodutores deve ser feita de acordo com os padrões exigidos da raça, além da higidez reprodutiva dos animais. Biotecnologias reprodutivas oferecem oportunidades consideráveis para a produção animal, como a inseminação artificial, transferência de embriões e congelamento de sêmen. Análises da produção de espermatozoides são de grande importância, pois está diretamente relacionada com a atividade sexual. A genética do criatório é um fator crítico que influencia o resultado final e a saúde animal. A utilização de marcadores moleculares é uma ferramenta que temos para selecionar características desejáveis em uma prole, através da identificação de biomarcadores. Técnicas de genética molecular potencializam o efeito de biotécnicas reprodutivas e consequentemente a lucratividade da pecuária intensiva.(AU)

The present review proposed to analyze which characteristics are desirable for the selection of goat and sheep breeders, aiming at the production of semen. The choice of breeders must be made in accordance with the standards required for the breed, in addition to the reproductive health of the animals. Reproductive biotechnologies offer considerable opportunities for animal production, such as artificial insemination, embryo transfer and semen freezing. Analyzes of sperm production are of great importance, as it is directly related to sexual activity. Farm genetics is a critical factor that influences the end result and animal health. The use of molecular markers is a tool that we have to select desirable characteristics in an offspring, through the identification of biomarkers. Molecular genetic techniques enhance the effect of reproductive biotechniques and consequently the profitability of intensive livestock farming.(AU)

Seleção de touros para reprodução baseada no fenótipo e DEPs / Selection of bulls for reproduction based on EPD and phenotype

A fertilidade pode ser definida como a capacidade de gerar filhos normais, o que é essencial para o progresso genético, desde que os ascendentes tenham capacidade de transmitir características que venham impactar positivamente os índices zootécnicos e econômicos. Apesar do aumento expressivo do uso de biotécnicas reprodutivas, a maior parte das fêmeas bovinas aptas à reprodução no Brasil ainda são acasaladas por meio da monta natural. Torna-se importante então, não somente, a estimativa da saúde reprodutiva do touro, mas também a avaliação da sua qualidade genética que pode ser feita, por exemplo, pelo acesso os índices dos reprodutores nos diversos programas de melhoramento genético nacional ou pela utilização de escores de avaliação visual.(AU)

Fertility can be defined as the ability to generate normal descendants, which is essential for genetic progress, as long as the ancestors have the ability to transmit characteristics that will positively impact zootechnical and economic indices. Despite the significant increase in the use of reproduction biotechniques, most bovine females capable of reproduction in Brazil are still mated through natural mating. Therefore, it becomes important not only to estimate the reproductive health of the bull, but also to evaluate its genetic quality, which can be done, for example, by accessing the indices of the bulls in the various national genetic improvement programs or by using visual assessment scores.(AU)

The interaction between the environment and embryo development in assisted reproduction

It can be assumed that the natural processes of selection and developmental condition in the animal provide the best prerequisites for embryogenesis resulting in pregnancy and subsequent birth of a healthy neonate. In contrast, circumventing the natural selection mechanisms and all developmental conditions in a healthy animal harbors the risk of counteracting, preventing or reducing the formation of embryos or substantially restricting their genesis. Considering these facts, it seems to be obvious that assisted reproductive techniques focusing on early embryonic stages serve an expanded and unselected germ cell pool of oocytes and sperm cells, and include the culture of embryos outside their natural habitat during and after fertilization for manipulation and diagnostic purposes, and for storage. A significant influence on the early embryonic development is seen in the extracorporeal culture of bovine embryos (in vitro) or stress on the animal organism (in vivo). The in vitro production per se and metabolic as well as endocrine changes in the natural environment of embryos represent adequate models and serve for a better understanding. The purpose of this review is to give a brief presentation of recent techniques aimed at focusing more on the complex processes in the Fallopian tube to contrast in vivo and in vitro prerequisites and abnormalities in early embryonic development and serve to identify potential new ways to make the use of ARTs more feasible.(AU)

AgroReg: main regression models in agricultural sciences implemented as an R Package

Regression analysis is highly relevant to agricultural sciences since many of the factors studied are quantitative. Researchers have generally used polynomial models to explain their experimental results, mainly because much of the existing software perform this analysis and a lack of knowledge of other models. On the other hand, many of the natural phenomena do not present such behavior; nevertheless, the use of non-linear models is costly and requires advanced knowledge of language programming such as R. Thus, this work presents several regression models found in scientific studies, implementing them in the form of an R package called AgroReg. The package comprises 44 analysis functions with 66 regression models such as polynomial, non-parametric (loess), segmented, logistic, exponential, and logarithmic, among others. The functions provide the coefficient of determination (R2), model coefficients and the respective p-values from the t-test, root mean square error (RMSE), Akaike's information criterion (AIC), Bayesian information criterion (BIC), maximum and minimum predicted values, and the regression plot. Furthermore, other measures of model quality and graphical analysis of residuals are also included. The package can be downloaded from the CRAN repository using the command: install.packages("AgroReg"). AgroReg is a promising analysis tool in agricultural research on account of its user-friendly and straightforward functions that allow for fast and efficient data processing with greater reliability and relevant information.

Evaluating tree survival and modeling initial growth for Atlantic Forest restoration / Avaliação da sobrevivência e modelagem do desenvolvimento inicial de árvores para restauração da Mata Atlântica

ABSTRACT: Ecological restoration has become an important complementary practice to protect natural resources and preserve biodiversity. However, native species may be used in restoration programs in ways that do not optimize their performance. This research evaluated the survival and to model the initial growth of 15 native tree species planted in "filling" and "diversity" lines in the post-planting phase of a restoration experiment in the subtropics of the Brazilian Atlantic Forest. We measured survival rate (%) one year after planting and collar diameter (mm), total height (m), crown projection area (m²) and crown volume (m³) in the first 48 months after planting. Growth modeling for each variable and species was based on the non-linear mathematical Logistic, Gompertz, and Chapman-Richards models. Model selection for each variable/species was supported by the Akaike Information Criterion, standard error of the estimate, and coefficient of determination. The highest survival rates were reported for Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91.7%) and for Solanum mauritianum (90.3%). The species with faster growth were, by increasing order, Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum and Croton urucurana. With a better understanding of the initial developmental potential of tree species, it is possible to increase the species and functional diversity of the filling group. There was no single model capable of describing the variables analyzed and different models were needed to describe different characteristics and species.

RESUMO: A restauração ecológica tornou-se uma importante atividade complementar para proteger os recursos naturais e conservar a biodiversidade. No entanto, as espécies nativas podem estar a ser utilizadas em programas de restauração de formas que não otimizam as suas características. O objetivo deste trabalho foi avaliar a sobrevivência e modelar o desenvolvimento inicial de 15 espécies arbóreas nativas plantadas em linhas de "preenchimento" e "diversidade" na fase de pós-plantio numa experiência de restauração nos subtrópicos da Mata Atlântica Brasileira. Avaliou-se a taxa de sobrevivência (%) um ano após o plantio e o diâmetro do colo (mm), a altura total (m), a área de projeção de copa (m²) e o volume de copa (m³) nos primeiros 48 meses após o plantio. A modelagem de crescimento para cada variável e espécie foi baseada nos modelos matemáticos não lineares: Logístico, Gompertz e Chapman-Richards. A seleção do modelo para cada variável/espécie teve como base o Critério de Informação de Akaike, erro padrão da estimativa e coeficiente de determinação. Os percentuais de sobrevivência mais altos foram para Cordia americana, Gochnatia polymorpha, Inga uruguensis, Peltophorum dubium, Prunus sellowii e Zanthoxylum rhoifolium (91,7%) e para Solanum mauritianum (90,3%). As espécies de crescimento mais rápido, por ordem crescente, foram: Mimosa scabrella, Trema micrantha, Solanum mauritianum e Croton urucurana. Com o conhecimento do potencial de desenvolvimento inicial das espécies, é possível aumentar a diversidade de espécies e funcional do grupo de preenchimento. Não houve um modelo único capaz de descrever todas as variáveis de desenvolvimento analisadas. Foram necessários diferentes modelos para descrever as diferentes características e as diferentes espécies.

Larvicidal activity of the crude methanolic extract from leaves of Clibadium surinamense against Aedes aegypti / Ação larvicida do extrato de folhas de Clibadium surinamense sobre Aedes aegypti

The continuous use of synthetic insecticides for controlling the arboviral vector Aedes aegypti has led to the natural selection of mosquito populations resistant to different chemical groups. Thus, plant-derived compounds have emerged as a viable alternative for vectorcontrol. This study determined whether the crude methanolic extract (CME) from leaves of Clibadium surinamense has larvicidal activity against Ae. aegypti. Third- and fourth-instar Ae. Aegyptilarvae were kept in recipients containing 99 mL of water and 1mL of ethanol-diluted CMEat concentrations of 250, 500, 750, and 1000 ppm. The control group contained 99 mL of water and 1 mL of ethanol. Three trials were performed in triplicate for each group.After 24 hours of treatment, the LC50 and LC90 values were determined to be 283 and 430 ppm, respectively, according to one-way analysis of variance. In conclusion, we have demonstrated for the first time that the CME from leaves of C. surinamense show larvicidal activity against Ae. aegypti under laboratory conditions.

O uso contínuo de inseticidas sintéticos para o controle do mosquito vetor de arbovírus, Aedes aegypti, tem levado à seleção natural de populações resistentes a diferentes grupos químicos. Assim, compostos derivados de plantas surgiram como uma alternativa viável para o controle desses vetores. Desse modo, este estudo foi realizado para determinar se o extrato metanólico bruto (CME) das folhas de Clibadium surinamense possui atividade larvicida contra Ae. aegypti. Para isso, Larvas de terceiro e quarto instar de Ae. aegypti foram mantidas em recipientes contendo 99 mL de água e 1 mL de CME diluído em etanol nas concentrações de 250, 500, 750 e 1000 ppm. O grupo controle continha 99 mL de água e 1 mL de etanol. Três ensaios foram realizados em triplicata para cada grupo. Após 24 horas de observação, de acordo com a análise de variância de uma via,os valores de CL50 e CL90 foram de 283 e 430 ppm, respectivamente. Em conclusão, demonstramos pela primeira vez que o CME das folhas de C. surinamense apresenta atividade larvicida contra Ae. aegypti em condições de laboratório.

Applying assisted reproductive technology and reproductive management to reduce CO2-equivalent emission in dairy and beef cattle: a review

Methane emission from beef and dairy cattle combined contributes around 4.5-5.0% of total anthropogenic global methane. In addition to enteric methane (CH4) produced by the rumen, cattle production also contributes carbon dioxide (CO2) (feed), nitrous oxide (N2O) (feed production, manure) and other CH4 (manure) to the total greenhouse gas (GHG) budget of beef and dairy production systems. The relative contribution in standard dairy systems is typically enteric CH4 58%, feed 29% and manure 10%. Herds with low production efficiency can have an enteric CH4 contribution up to 90%. Digestibility of feed can impact CH4 emission intensity. Low fertility herds also have a greater enteric CH4 contribution. Animals with good feed conversion efficiency have a lower emission intensity of CH4/kg of meat or milk. Feed efficient heifers tend to be lean and have delayed puberty. Fertility is a major driver of profit in both beef and dairy cattle, and it is highly important to apply multi-trait selection when shifting herds towards improved efficiency and reduced CH4. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) have been identified for feed efficiency in cattle and are used in genomic selection. SNPs can be utilized in artificial insemination and embryo transfer to increase the proportion of cattle that have the attributes of efficiency, fertility and reduced enteric CH4. Prepubertal heifers genomically selected for favourable traits can have oocytes recovered to produce IVF embryos. Reproductive technology is predicted to be increasingly adopted to reduce generation interval and accelerate the rate of genetic gain for efficiency, fertility and low CH4 in cattle. The relatively high contribution of cattle to anthropogenic global methane has focussed attention on strategies to reduce enteric CH4 without compromising efficiency and fertility. Assisted reproductive technology has an important role in achieving the goal of multiplying and distributing cattle that have good efficiency, fertility and low CH4.(AU)

Potential of marine compounds in the treatment of neurodegenerative diseases: a review / Potencial de compostos marinhos no tratamento de doenças neurodegenerativas: uma revisão

Neurodegenerative diseases (ND) are characterized, especially, by the progressive loss of neurons, resulting in neuropsychomotor dysfunctions. Even with a high prevalence, NDs are treated with drugs that alleviate the symptoms of patients, but which develop adverse events and still do not inhibit the progression of the disease. Thus, within a new pharmacological perspective, this review aimed to verify the therapeutic potential of natural compounds of marine origin against ND. For this, an integrative review was carried out, according to the PRISMA methodology, which included steps such as: search, pre-selection and inclusion of articles. The results described revealed species such as Acaudina malpodioides, Holothuria scabra and Xylaria sp., which presented important evidence in relation to Alzheimer's, reducing the generation of ROS, presenting neuroprotective effects and reducing the concentration of Aß peptide. Regarding Parkinson's disease (PD), another example of ND, the bioactive compounds from Holothuria scabra and Xylaria sp., showed to be able to reduce the degeneration of dopaminergic neurons, reduce the deposition of alpha synuclein and reduce the formation of Mutant Huntingtin protein (Mhtt). The other marine compounds and bioactive substances are also described in this review. In conclusion, the evaluated studies indicate that compounds of marine origin emerge as a promising source of bioactive compounds, revealing an important therapeutic potential for the treatment of ND.

As doenças neurodegenerativas (ND) são caracterizadas, especialmente, pela perda progressiva de neurônios, resultando em disfunções neuropsicomotoras. Mesmo apresentando uma alta prevalência, as DN são tratadas com medicamentos que aliviam os sintomas dos pacientes, mas que desenvolvem eventos adversos e ainda não inibem a progressão da doença. Assim, dentro de uma nova perspectiva farmacológica, esta revisão teve como objetivo verificar o potencial terapêutico de compostos naturais de origem marinha frente às DN. Para tal, foi realizada uma revisão integrativa, segundo a metodologia PRISMA que compreendeu etapas como: busca, pré-seleção e inclusão dos artigos. Os resultados descritos revelaram espécies como, Acaudina malpodioides, Holothuria scabra e Xylaria sp., que apresentaram importantes evidências em relação ao Alzheimer, reduzindo a geração de ROS, apresentando efeitos neuroprotetores e reduzindo a concentração de peptídeo Aß. Sobre a doença de Parkinson (PD), outro exemplo de ND, os compostos bioativos da Holothuria scabra e da Xylaria sp., mostraram ser capazes de diminuir a degeneração de neurônios dopaminérgicos, reduzir a deposição de alfa sinucleína e reduzir a formação de agregados da proteína Huntingtina mutante (Mhtt). Os outros compostos marinhos e substâncias bioativas também são descritos nesta revisão. Em conclusão, os estudos avaliados indicam que os compostos de origem marinha despontam como uma promissora fonte de compostos bioativos, revelando um importante potencial terapêutico para o tratamento das ND.

Multilayer perceptron applied to genotypes classification in diallel studies

In the last decades, a new trend to use more refined analytical procedures, such as artificial neural networks (ANN), has emerged to be most accurate, efficient, and extensively applied for mining and data prediction in different contexts, including plant breeding. Thus, this study was developed to establish a new classification proposal for targeting genotypes in breeding programs to approach classical models, such as a complete diallel and modern prediction techniques. The study was based on the standard deviation values of an interpopulation diallel and it also verified the possibility of training a neural network with the standardized genetic parameters for a discrete scale. We used 12 intercrossed maize populations in a complete diallel scheme (66 hybrids), evaluated during the 2005/2006 crop season in three different environments in southern Brazil. The implemented MLP architecture and other associated parameters allowed the development of a generalist model of genotype classification. The MLP neural network model was efficient in predicting parental and interpopulation hybrid classifications from average genetic components from a complete diallel, regardless of the evaluation environment.(AU)