Resumo
Prediction of bull fertility is critical for the sustainability of both dairy and beef cattle production. Even though bulls produce ample amounts of sperm with normal parameters, some bulls may still suffer from subpar fertility. This causes major economic losses in the cattle industry because using artificial insemination, semen from one single bull can be used to inseminate hundreds of thousands of cows. Although there are several traditional methods to estimate bull fertility, such methods are not sufficient to explain and accurately predict the subfertility of individual bulls. Since fertility is a complex trait influenced by a number of factors including genetics, epigenetics, and environment, there is an urgent need for a comprehensive methodological approach to clarify uncertainty in male subfertility. The present review focuses on molecular and functional signatures of bull sperm associated with fertility. Potential roles of functional genomics (proteome, small noncoding RNAs, lipidome, metabolome) on determining male fertility and its potential as a fertility biomarker are discussed. This review provides a better understanding of the molecular signatures of viable and fertile sperm cells and their potential to be used as fertility biomarkers. This information will help uncover the underlying reasons for idiopathic subfertility.(AU)
Assuntos
Animais , Masculino , Bovinos , Sêmen , Inseminação Artificial , Biomarcadores , Genômica , Fertilidade , ProteomaResumo
Neste texto são abordados dados sobre o rebanho pecuário brasileiro, sobre conceitos básicos de genômica, resultados da aplicação da genômica na área e novos projetos em andamento ligados à fertilidade de machos, com auxílio da genômica.(AU)
This text discusses data on the Brazilian results of the application of genomics in the area and new projects in progress related to male fertility, with the help of genomics.(AU)
Assuntos
Animais , Masculino , Bovinos/genética , Genômica/métodos , Fertilidade/genética , Criação de Animais Domésticos/métodos , AndrologiaResumo
This research was conducted to determine optimal dietary histidine requirement of grow-out Nile tilapia, Oreochromis niloticus, based on muscle development, expression of muscle-growth-related genes, and blood parameters. Fish (n = 288, initial body weight of 64.17±0.53 g) were fed extruded diets with graded levels of histidine (4.23, 5.44, 7.17, 8.91, and 11.57 g kg−1), containing approximately 289 g kg−1 crude protein and 3565 kcal kg−1 digestible energy. The study followed a completely randomized design with five treatments and four replicates each, for 65 days. There was a quadratic effect of dietary histidine on final body weight, feed conversion, and net protein utilization, and the best values were optimized at 8.09, 7.88, and 7.33 g kg−1, respectively. Feed intake, hepatosomatic index, survival, body composition, and blood parameters of total protein, glucose, triglycerides, cholesterol, hematocrit, and hemoglobin were not affected by dietary treatments. Predominance of hypertrophic growth and higher mRNA levels of myogenin and MyoD were observed in fish fed histidine from 5.44 to 11.57 g kg−1 compared with fish fed histidine at 4.23 g kg−1. The mRNA expression of myostatin was not affected by dietary treatments. The dietary requirement of histidine for grow-out Nile tilapia was determined at 8.09 g kg−1, considering growth performance, muscle development, and gene expression responses.(AU)
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Animais , Expressão Gênica/fisiologia , Ciclídeos/fisiologia , Histidina/efeitos adversos , Fenômenos Fisiológicos da Nutrição AnimalResumo
This manuscript describes the different topics I have been involved in the fields of reproductive physiology and embryo biotechnologies with attempts to address practical issues raised mainly by the breeding industry. The journey started with phenotyping work in the field of reproductive physio-pathology. Other issues were related to the optimization of reproductive biotechnologies to favorize genetic selection. The implementation of genomic selection raised opportunities to develop the use embryo biotechnologies and showed the interest of combining them in the case of embryo genotyping. There is still a need to refine phenotyping for reproductive traits especially for the identification of markers of uterine dysfunction. It is believed that new knowledge generated by combining different molecular approaches will be the source of applications that may benefit AI practice and embryo technologies.
Assuntos
Feminino , Animais , Bovinos , Bovinos/embriologia , Bovinos/genética , Técnicas Reprodutivas , Técnicas Reprodutivas/veterinária , BiotecnologiaResumo
This manuscript describes the different topics I have been involved in the fields of reproductive physiology and embryo biotechnologies with attempts to address practical issues raised mainly by the breeding industry. The journey started with phenotyping work in the field of reproductive physio-pathology. Other issues were related to the optimization of reproductive biotechnologies to favorize genetic selection. The implementation of genomic selection raised opportunities to develop the use embryo biotechnologies and showed the interest of combining them in the case of embryo genotyping. There is still a need to refine phenotyping for reproductive traits especially for the identification of markers of uterine dysfunction. It is believed that new knowledge generated by combining different molecular approaches will be the source of applications that may benefit AI practice and embryo technologies.(AU)
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Animais , Feminino , Bovinos , Bovinos/embriologia , Bovinos/genética , Técnicas Reprodutivas , Técnicas Reprodutivas/veterinária , BiotecnologiaResumo
Early pregnancy loss in cattle can be attributed to a myriad of sources. One key factor that can influence early pregnancy success or loss is the influence and interactions between the maternal environment and the developing embryo/conceptus. Recent advancesin high-throughput omics' technologies coupled with improved bioinformatics capabilities represent a promising avenue for enhancing our understanding of fundamental developmental events which would have direct agricultural, veterinary, and economic benefits. Thusly this review revolves around recent applications of advanced transcriptomic, proteomic, and metabolomic analyses within a bovine uterine secretomic and interactomic context, with an overriding aim to highlight the advantages of these emerging fields whilst identify ingareas for improvement, consideration, and further research and development.
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Feminino , Animais , Gravidez , Bovinos , Biologia Computacional , Bovinos/embriologia , Desenvolvimento Embrionário , Desenvolvimento Tecnológico/análise , ProteômicaResumo
Early pregnancy loss in cattle can be attributed to a myriad of sources. One key factor that can influence early pregnancy success or loss is the influence and interactions between the maternal environment and the developing embryo/conceptus. Recent advancesin high-throughput omics' technologies coupled with improved bioinformatics capabilities represent a promising avenue for enhancing our understanding of fundamental developmental eventswhich would have direct agricultural, veterinary, and economic benefits. Thusly this review revolves around recent applications of advanced transcriptomic, proteomic, and metabolomic analyses within a bovine uterine secretomic and interactomic context, with an overriding aim to highlight the advantages of these emerging fields whilst identify ingareas for improvement, consideration, and further research and development.(AU)
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Animais , Feminino , Gravidez , Bovinos , Bovinos/embriologia , Desenvolvimento Embrionário , Desenvolvimento Tecnológico/análise , Biologia Computacional , ProteômicaResumo
O Brasil está entre os principais produtores de carne. Animais taurinos são utilizados puros ou em cruzamentos em busca de maior produtividade e qualidade da carne e da carcaça. Entretanto, animais taurinos são mais suscetíveis à infestação por carrapatos. O Rhipicephalus microplus transmite os agentes patogênicos Anaplasma marginale, Babesia bigemina e Babesia bovis, que constituem a Tristeza Parasitária Bovina (TPB). Animais taurinos também são mais vulneráveis às infecções. Assim, além dos prejuízos causados, carrapato e babesiose bovina representam um entrave na intensificação da bovinocultura de corte. O presente estudo avaliou as características de níveis de infestação por R. microplus (Icar), por meio da contagem de carrapatos, infecção por B. bigemina (Ibig) e infecção B. bovis (Ibov), determinados por meio da técnica de Reação em Cadeia da Polimerase em Tempo Real (qPCR). Essas características são economicamente importantes e complexas e há dificuldade em selecionar animais resistentes pelo método BLUP tradicional. Foram estimados parâmetros genéticos e foi conduzido um estudo de associação genômica ampla (GWAS) para proporcionar maior entendimento da base genética dessas características, com o objetivo de auxiliar a seleção de animais resistentes. Foram realizadas análises para Icar (624 animais, n= 1246), Ibig (786 animais, n=1312) e Ibov (677 animais, n=980) utilizando 770 fêmeas genotipadas com painel de aproximadamente 150.000 marcadores do tipo SNP. Os componentes de variância foram obtidos por inferência bayesiana em um modelo tri-característica. A estimativa de herdabilidade para Icar foi de baixa magnitude (0,17), sugerindo que a seleção pelo fenótipo de contagem dos carrapatos trará respostas a longo prazo. Para Ibig e Ibov as estimativas foram próximas de zero, indicando maior influência ambiental. As repetibilidades de Icar (0,24), Ibig (0,12) e Ibov (0,12) também foram de baixa magnitude, evidenciando que as variações nos níveis de infestação e infecção podem ser atribuídas principalmente a fatores ambientais. As estimativas de correlações genética e fenotípica entre o Icar e níveis de infecção sugerem que não há relação entre níveis de infestação e infecção e a seleção para uma característica não afetaria significativamente a seleção para a outra, visto que, todas foram próximas de zero. A correlação genética entre Ibig e Ibov foi alta e negativa (-0,69). A correlação fenotípica também foi negativa (-0,10) e embora tenha apresentado valor de baixa magnitude, fortaleceu a associação inversa entre as características. Para o estudo de GWAS, foi empregado o método WssGBLUP, utilizando análises univariadas e realizando três iterações, as variâncias das soluções dos SNPs foram usadas como ponderadores. As 15 janelas com maior variação explicaram 30,84%, 54,30% e 47,63% da variância genética de Icar, Ibig e Ibov, respectivamente. Após análise funcional, diversos genes candidatos foram identificados nas 15 janelas de cada característica, contribuindo para a detecção de regiões promissoras para futuros estudos visando identificar genes diretamente envolvidos na resistência dos animais.
Brazil is among the main beef producers. Taurine animals are used pure or in crossbreeding in search of greater productivity and quality of meat and carcass. However, Bos taurus taurus animals are more susceptible to tick infestation. Rhipicephalus microplus transmits the pathogens Anaplasma marginale, Babesia bigemina, and Babesia bovis, which constitute Bovine Parasiti Sadness (BPS). Taurine animals are also more vulnerable to infections. Thus, in addition to the damage caused, ticks and bovine babesiosis represent an obstacle in the intensification of beef cattle breeding. The present study evaluated the characteristics of Rhipicephalus microplus infestation level (IT), determined by tick counts, and infection levels by B. bigemina (Ibig) and Babesia bovis (Ibov), determined using the Real-Time Polymerase Chain Reaction (qPCR) technique. These traits are economically important and complex, and there is difficulty in selecting more resistant animals by the traditional method. Genetic parameters were estimated and a genome-wide association study (GWAS) was conducted to provide a further understanding of the genetic basis of these traits to aid in the selection of resistant animals. Analyses were performed for IT (624 animals, n= 1246), Ibig (786 animals, n=1312), and Ibov (677 animals, n=980) using 770 females genotyped with a panel of approximately 150,000 SNP markers. Variance components were obtained by Bayesian inference in a tri-characteristic model. The heritability estimate for IT was of low magnitude (0.17), suggesting that selection by phenotype will bring long-term responses. For Ibig and Ibov the estimates were close to zero, indicating greater environmental influence. The repeatabilities for IT (0.24), Ibig (0.12), and Ibov (0.12) were also of low magnitude, showing that the variations in the levels of infestation and infection can be attributed mainly to environmental factors. The correlation estimates between infestation and infection levels suggest that there is no relationship between them, and selection for one trait would not significantly affect selection for the other, since they were all close to zero. The genetic correlation between Ibig and Ibov was high and negative (-0.69), the phenotypic correlation was also negative (-0.10) and although it presented a low magnitude value, it strengthened the inverse association between the characteristics. For the GWAS, the WssGBLUP method was employed, using univariate analysis and performing three iterations, the variances of the SNP solutions were used as weights. The 15 windows with the highest variance explained 30.84%, 54.30%, and 47.63% of the genetic variance of IT, Ibig, and Ibov, respectively. After functional analysis, several candidate genes were identified in the 15 windows of each trait. Thus, contributing to the detection of promising regions for future studies aiming to identify genes directly involved in the resistance of animals.
Resumo
O presente trabalho teve como objetivo estimar os parâmetros genéticos populacionais entre duas populações de Salmão Coho, verificar a diferenciação genética, avaliar o estudo de associação genômica ampla, buscando associar regiões do genoma com os fenótipos de interesse para características de crescimento. Foi utilizado um denso SNP de 200 K contendo marcadores polimórficos com posição única e marcadores distribuídos uniformemente em todo genoma. Os dados utilizados são provenientes de um programa de melhoramento genético de Salmão Coho localizado no Sul do Chile. As estimativas de parâmetros genéticos populacionais, resultou em déficit heterozigótico. A diferenciação genética foi responsável por 25,7% da variação genética total. As estimativas para o coeficiente de herdabilidade foram de 0,593 para peso, 0,551 para peso na identificação, 0,191 para largura e 0,694 para largura na identificação. Foram identificados genes candidatos para peso (RAI2 e IGF-1) e para peso marcagem (GH1). As estimativas de parâmetros genéticos populacionais e a diferenciação genética pode determinar que mesmo anos após anos de seleção, os animais podem apresentar características que os relacionam entre si, devido ao seus ancestrais e/ou sua localização geográfica, fazendo com que ocorra a seleção de animais aparentados. O GWAS indicou que a seleção assistida por marcadores pode ser aplicada apenas para características de peso em Salmão Coho.
This study aimed to estimate the population genetic parameters between two Coho Salmon populations, to verify genetic differentiation, and evaluate the study of broad genomic association, seeking to associate regions of the genome with the phenotypes of interest for growth characteristics. A dense 200 K SNP containing polymorphic markers with a single position and markers uniformly distributed throughout the genome was used. The data used come from a genetic improvement program for Coho Salmon located in southern Chile. The estimates of population genetic parameters resulted in a heterozygous deficit. Genetic differentiation was responsible for 25.7% of the total genetic variation. The estimates for the heritability coefficient were 0.593 for weight, 0.551 for labeling weight, 0.191 for width, and 0.694 for labeling width. Candidate genes for the weight (RAI2 and IGF-1) and labeling weight (GH1) were identified. The estimates of population genetic parameters and genetic differentiation can determine that even years after years of selection, animals may have characteristics that relate them to each other, due to their ancestors and/or their geographical location, causing the selection of animals that are related. The GWAS indicated that marker-assisted selection can only be applied for weight characteristics in Coho Salmon.
Resumo
O clima atua de forma direta sobre os animais de produção, que quando expostos às condições extremas como as observadas em regiões semiáridas, se tornam extremamente suscetíveis a um estado permanente de estresse térmico e desencadeiam alterações fisiológicas de adaptação que comprometem o desempenho produtivo do animal, assim como a rentabilidade da atividade. A eficiência econômica da bovinocultura leiteira está atrelada à utilização de animais que apresentem características de desempenho quanto ao bem-estar, saúde e longevidade. De forma que as avaliações genéticas se configuram como ferramentas modernas de seleção, que fornecem informações precisas sobre essas características. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo verificar a influência das condições ambientais na adaptabilidade térmica, produção, composição e qualidade do leite de vacas holandesas em região semiárida, além de identificar o perfil genético das fêmeas por meio dos valores de GPTAs, examinando a presença de haplótipos para doenças genéticas da bovinocultura de leite. Foram utilizadas 50 vacas Holandesas pertencentes ao Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA) / Estação Experimental de São Bento do Una. As técnicas utilizadas mostraram-se úteis e permitiram estabelecer o grau de influência do ambiente térmico no tocante às características avaliadas, sugerindo adaptação dos animais ao ambiente e demonstrando supremacia nas características de produção e qualidade do leite. O rebanho estudado demonstrou perfil genético de grande potencial melhorador para as características produtivas, apresentando boas correlações entre as GPTAs de produção de leite e sólidos com as características de conformação e reprodução. Foram identificadas fêmeas portadoras de haplótipos para doenças genéticas, estas informações poderão ser utilizadas como critério de seleção a fim de reduzir a transmissão às gerações futuras. É perceptível a necessidade de adaptar e desenvolver tecnologias que proporcionem melhorias significativas para a bovinocultura de leite, considerando o bem-estar dos animais, a qualidade dos produtos e a lucratividade da cadeia.
The climate acts directly on farm animals, which when exposed to extreme conditions, such as those observed in semi-arid regions, become extremely susceptible to a permanent state of thermal stress and trigger physiological changes in adaptation that compromise the productive performance of the animal, as well as the profitability of the activity. The economic efficiency of dairy cattle is linked to the use of animals that have performance characteristics in terms of well-being, health and longevity. In such a way that the genetic evaluations are configured as modern tools of selection, that provide precise information on these characteristics. In this context, this study aimed to verify the influence of environmental conditions on the thermal adaptability, production, composition and milk quality of Holstein cows from the semi-arid region, in addition to identifying the genetic profile of the females through the values of GPTAs, examining the presence of haplotypes for genetic diseases of dairy cattle. Fifty Holstein cows belonging to the Agronomic Institute of Pernambuco (IPA) / São Bento do Una Experimental Station were used. The techniques used proved to be useful and allowed to establish the degree of influence of the thermal environment with respect to the characteristics evaluated, suggesting adaptation of the animals to the environment and demonstrating supremacy in the characteristics of production and quality of milk. The studied herd showed a genetic profile of great breeding potential for the productive characteristics, showing good correlations between the GPTAs of milk and solids production with the conformation and reproduction characteristics. Females carrying haplotypes for genetic diseases were identified, this information can be used as a selection criterion in order to reduce transmission to future generations. It is noticeable the need to adapt and develop technologies that provide significant improvements for dairy cattle, considering the welfare of the animals, the quality of the products and the profitability of the chain.
Resumo
As corridas de homozigose (ROHs - runs of homozygosity) podem ser utilizadas para estimar parâmetros populacionais mais precisos e regiões genômicas sob seleção em diferentes espécies e raças. Sendo assim, essa abordagem pode ser usada em raças localmente adaptadas para identificar genes de interesse econômico e estimar autozigosidade possibilitando a otimização das estratégias de seleção e acasalamento e mitigando o seu risco de extinção. O objetivo do presente trabalho é identificar e caracterizar as ROHs presentes nas raças localmente adaptadas Curraleiro Pé-Duro (CPD) e Pantaneiro (PANT) com o intuito de identificar genes sob seleção e estimar seu coeficiente de endogamia (FROH). As ROHs foram identificadas em 126 e 35 animais das raças CPD e PANT, respectivamente, com dados de 54.000 marcadores SNP. Para a identificação das ROHs foram utilizados os seguintes critérios: a) janela deslizante de 50 SNPs, b) número mínimo de 100 SNPs consecutivos em cada ROH, c) comprimento mínimo de 1 Mb, c) intervalo máximo entre SNPs homozigotos consecutivos de 0,5 Mb, d) máximo de cinco SNPs com genótipos ausentes, Foram encontradas 1083 e 140 ROHs nas raças CPD e PANT, respectivamente, e que o padrão predominante de ROHs nas raças estudadas são as de tamanho médio a longo o que demonstra eventos recentes de autozigosidade. Foram identificadas seis ilhas de homozigose em ambas as raças nos cromossomo autossômicos 6, 8, 10, 13, 14 e 17. Genes e QTLs previamente relacionados com características de interesse estão localizados nos segmentos encontrados, podendo destacar QTLs associados à caracteristicas de produção e qualidade de leite (57%), como os envolvidos no teor de proteínas como as caseínas e genes associados ao sistema imune, como os genes da família de beta defensinas. O coeficente de endogamia estimado demonstrou que ambas as raças apresentam baixa autozigosidade (2-4%), o que difere do esperado para populações de base genética reduzida como as estudadas. O presente trabalho identificou seis ilhas de homozigose em comum nas raças Curraleiro Pé-Duro e Pantaneiro, localizadas em regiões genômicas previamente relatadas como associadas a características de interesse econômico, como resistência a doenças e teor de proteína no leite e que podem ser consideradas regiões candidatas à seleção. O coeficiente de endogamia estimado com base nas ROHs, demonstrou que a endogamia é baixa (2 a 4%) nas populações estudadas, divergindo do esperado em pequenas populações.
The runs of homozygosity (ROHs) can be used to estimate more accurate population parameters and genomic regions under selection in different species and breeds. Therefore, this approach can be used in locally adapted breeds to identify genes of economic interest and estimate autozygosity, enabling the optimization of selection and mating strategies and mitigating their extinction risk. The objective of this work is to identify and characterize the ROHs present in locally adapted breeds Curraleiro Pé-Duro (CPD) and Pantaneiro (PANT) in order to identify genes under selection and estimate their inbreeding coefficient (FROH). The ROHs were identified in 126 and 35 animals of the CPD and PANT breeds, respectively, with data from 54,000 SNP markers. For the identification of ROHs, the following criteria were used: a) sliding window of 50 SNPs, b) minimum number of 100 consecutive SNPs in each ROH, c) minimum length of 1 Mb, c) maximum interval between homozygous consecutive SNPs of 0, 5 Mb, d) maximum of five SNPs with absent genotypes, 1083 and 140 ROHs were found in the CPD and PANT breeds, respectively, and that the predominant pattern of ROHs in the studied breeds are those of medium to long size, which demonstrates recent events of autozygosity. Six islands of homozygosity were identified in both breeds on autosomal chromosomes 6, 8, 10, 13, 14 and 17. Genes and QTLs previously related to traits of interest are located in the segments found, highlighting QTLs associated with production and quality traits of milk (57%), as those involved in the content of proteins such as caseins and genes associated with the immune system, such as the genes of the beta defensin family. The estimated inbreeding coefficient showed that both breeds have low autozygosity (2-4%), which differs from what is expected for populations with a reduced genetic base such as those studied. The present work identified six homozygous islands in common in the Curraleiro Pé-Duro and Pantaneiro breeds, located in genomic regions previously reported to be associated with characteristics of economic interest, such as disease resistance and milk protein content, which can be considered candidate regions the selection. The inbreeding coefficient estimated based on the ROHs showed that inbreeding is low (2 to 4%) in the studied populations, diverging from what was expected in small populations.
Resumo
In the last century, agriculture has seen the introduction of innovating reproductive biotechnologies that have permitted this field to grow significantly. In the early 20th century, introduction of semen cryopreservation and artificial insemination has propelled animal agriculture worldwide with the possibility to import and export in a biosecure way genetics from different species. Then, with the development of embryo transfer, it was possible to import and export not only half of the genetic component by disseminating frozen embryos in biosecure manners. Later, the introduction of ultrasonography (which gave us transvaginal ovum pick-up) and in vitro fertilization (IVF) revolutionized the speed at which generations of embryos could be produced thus shortening the generation gaps between these important genetics for farmers. Finally, the introduction of genomics again revolutionized the precision and speed at which farmers could identify the desired genetics. The bovine industry is an example of a niche that profited by the development of these technologies. In the last 15 years, IVF embryo production has increased significantly year after year with an all-time high of 42% of the total embryos produced in 2013 were of IVF origin. There are several reasons why IVF is being used more and more in the embryo transfer business: in vitro culture media have improved significantly; Introduction of sexed semen for IVF permits farmers to get over 90% of embryos of the desired sex; The interval between generations has reduced significantly with the identification of the next elite male and female genetics using genomic technology. The international agricultural community will benefit by integrating new technologies such as IVF in their operations. It is important that international societies such as SBTE and IETS continue to support scientists and players in this field to develop these technologies.(AU)
Assuntos
Animais , Masculino , Desenvolvimento Embrionário , Biotecnologia , Fertilização in vitro/veterináriaResumo
In the last century, agriculture has seen the introduction of innovating reproductive biotechnologies that have permitted this field to grow significantly. In the early 20th century, introduction of semen cryopreservation and artificial insemination has propelled animal agriculture worldwide with the possibility to import and export in a biosecure way genetics from different species. Then, with the development of embryo transfer, it was possible to import and export not only half of the genetic component by disseminating frozen embryos in biosecure manners. Later, the introduction of ultrasonography (which gave us transvaginal ovum pick-up) and in vitro fertilization (IVF) revolutionized the speed at which generations of embryos could be produced thus shortening the generation gaps between these important genetics for farmers. Finally, the introduction of genomics again revolutionized the precision and speed at which farmers could identify the desired genetics. The bovine industry is an example of a niche that profited by the development of these technologies. In the last 15 years, IVF embryo production has increased significantly year after year with an all-time high of 42% of the total embryos produced in 2013 were of IVF origin. There are several reasons why IVF is being used more and more in the embryo transfer business: in vitro culture media have improved significantly; Introduction of sexed semen for IVF permits farmers to get over 90% of embryos of the desired sex; The interval between generations has reduced significantly with the identification of the next elite male and female genetics using genomic technology. The international agricultural community will benefit by integrating new technologies such as IVF in their operations. It is important that international societies such as SBTE and IETS continue to support scientists and players in this field to develop these technologies.
Assuntos
Masculino , Animais , Biotecnologia , Desenvolvimento Embrionário , Fertilização in vitro/veterináriaResumo
A produção total de anticorpos ao vírus da PRRS (PRRSV), mensurada como Sample-to-Positive ratio (S/P ratio), vem sendo proposta como uma característica indicadora para melhorar o desempenho reprodutivo de matrizes suínas durante um surto de PRRSV. Os objetivos deste trabalho foram avaliar a base genética do desempenho reprodutivo de matrizes suínas durante um surto de PRRSV e a sua relação com o sistema imune. Amostras de sangue foram coletadas de 1231 porcas de raça pura (690 Duroc e 541 Landrace) após um surto de PRRSV para a realização do teste ELISA e posterior genotipagem. Um total de 475 matrizes da raça Duroc e 405 da raça Landrace tiveram dados de desempenho reprodutivo coletados durante o surto da doença em relação ao número de leitões nascidos vivos (NBA), natimortos (NSB), mumificados (NM), nascidos mortos (NBD; NSB + NM), total de nascidos (TNB; NBA + NBD) e desmamados (NW), sendo genotipadas para 29799 marcadores do tipo SNPs. As estimativas de herdabilidade e os estudos de associação genômica ampla (GWAS) foram realizados para S/P ratio e características reprodutivas para cada raça separadamente. As estimativas de herdabilidade (±erro padrão) de S/P ratio durante o surto de PRRSV foram moderadas, com 0,33±0,06 para Duroc e 0,28±0,07 para Landrace. Para S/P ratio, o GWAS identificou um importante locus de característica quantitativa (QTL) no cromossomo (chr) 7 [24-25 megabases (Mb)], explicando 15% da variação genética (VG) e outro no chr 8 (25 Mb) explicando 2,4% VG para Duroc. O GWAS também identificou dois QTLs no chr 7 (23-24 Mb; 108-109 Mb) explicando, respectivamente, 31% e 2.2% VG para Landrace. As estimativas de herdabilidade para NBA, NSB, NM, NBD, TNB e NW foram 0,07±0,07; 0,02±0,11; 0,04±0,10; 0,08±0,08; 0,08±0,07; 0,06±0,04; respectivamente, para Duroc e 0,09±0,07; 0,10±0,07; 0,10±0,08; 0,11±0,07; 0,07±0,08; 0,07±0,08; respectivamente, para Landrace. Correlações genéticas favoráveis foram observadas entre S/P ratio e NBA (0.65±0.33), TNB (0.54±1.29) e NBD (-0.33±0.28) em porcas da raça Landrace durante o surto da doença. Poucos QTL foram identificados para características reprodutivas em porcas das raças Duroc e Landrace. Acurácias de Predição Genômica (APG) foram medianas a altas para S/P ratio em SNPAll, SNPMHC e SNPRest para a predição dentro da raça. No entanto, APG foram baixas para características reprodutivas. Os resultados indicam que as características reprodutivas apresentam baixa herdabilidade durante o surto de PRRSV, com poucos QTL identificados. Estes resultados validam a utilização de S/P ratio em matrizes infectadas com PRRSV, como uma característica indicadora, herdável e geneticamente correlacionada com características reprodutivas de interesse.
Total antibody response, measured as sample-to-positive (S/P) ratio, has been proposed as an indicator trait to improve reproductive performance in pigs infected with the PRRS virus (PRRSV). The objectives of this work were to evaluate the genetic basis of reproductive performance in pigs and to perform host-genetic analyses for S/P ratio in Duroc and Landrace sows that experienced a PRRSV outbreak. Serum samples were taken from 1231 purebred sows (690 Duroc and 541 Landrace) after a PRRSV outbreak for subsequent PRRSV ELISA analysis and SNP genotyping. A total of 475 Duroc and 405 Landrace sows with 29799 SNP genotypes had farrowing performance data during the outbreak on: number of piglets born alive (NBA), stillborn piglets (NSB), mummified piglets (NM), piglets born dead (NBD; NSB+NM), total number of piglets born (TNB; NBA+NBD), and piglets weaned (NW). Heritability and genome-wide association studies (GWAS) were performed for S/P ratio and reproductive traits, separately per breed. Genomic prediction accuracies (GPA) were obtained for each trait within and between breeds. Heritability estimates (±standard error) of S/P ratio during the PRRSV outbreak were moderate, with 0.33±0.06 for Duroc and 0.28±0.07 for Landrace. For S/P ratio, the GWAS identified a major quantitative trait locus (QTL) on chromosome (chr) 7 [24-25 megabases (Mb)] explaining 15% of the genetic variance (GV), and one on chr 8 (25 Mb) explaining 2.4% GV for Duroc. For Landrace, GWAS identified a QTL on chr 7 (23-24 Mb) explaining 31% GV, and another one on chr 7 (108-109 Mb) explaining 2.2% GV. Heritability estimates for NBA, NSB, NM, NBD, TNB, and NW during the PRRSV outbreak were 0.07±0.07, 0.02±0.11, 0.04±0.10, 0.08±0.08, 0.08±0.07, 0.06±0.04, respectively, for Duroc, and 0.09±0.07, 0.10±0.07, 0.10±0.08, 0.11±0.07, 0.07±0.08, 0.07±0.08, respectively, for Landrace. Favorable genetic correlations between S/P ratio with NBA (0.65±0.33) and NBD (-0.33±0.28) were observed for Landrace sows during the PRRSV outbreak. Few QTL were identified in Duroc and Landrace sows for reproductive traits. GPA were moderate to high for S/P ratio for the within-breed prediction. On the other hand, GPA were low to moderate for most reproductive traits. The results indicate that reproductive traits are lowly heritable during a PRRSV outbreak with few QTL identified in Duroc and Landrace sows. These results also validate previous studies that S/P ratio in PRRSV-infected sows is heritable and favorably genetically correlated with some reproductive traits during a PRRSV outbreak. S/P ratio has then the potential to be used as an indicator trait to improve reproductive performance in PRRSV-infected sows.
Resumo
Este estudo teve como objetivo estimar parâmetros genéticos e a acurácias de predição dos valores genéticos genômicos bem como sua acurácia, para as características produção de leite (PL), produção de gordura (PG), produção de proteína (PP), intervalo do primeiro parto (ITP), produção de mozzarella (PM), escore de células somáticas (SCS) e duração da lactação (DL ) em búfalos da raça Murrah. Para este estudo foram utilizados um total de 3.221 e 776 informações fenotípicas e genotípicas, respectivamente. As estimativas dos parâmetros genéticos foram obtidas usando uma análise multicaracterísitca e através de inferência Bayesiana. As estimativas de herdabilidade foram 0,29, 0,26, 0,25, 0,06, 0,28, 0,16 e 0,12, para PL, PG, PP, ITP, MP, SCS e DL, respectivamente. As correlações genéticas entre PL e PG e PP foram altas e de magnitude positiva (0,69 e 0,88). A característica reprodutiva ITP apresentou correlações genéticas moderadas e positivas com PM, 0,30. A correlação genética entre PL e PM foi alta e positiva (0,97) e entre PL e SCS foi baixa e positiva (0,10) e entre PL e DL foi alta (0,64). As correlações genéticas entre as características estudadas foram moderadas a altas e as correlações positivas e residuais seguiram a mesma tendência. Para estimação dos valores genéticos genômicos para todas as característica anteriormente descritas e suas respectivas acurácias de predição foram obtidos por meio do método ssGBLUP utilizando três diferentes matrizes de parentesco, a matriz de pedigree tradicional (A), genômica (G) e uma combinação da A com a G, a matriz H. As acurácias de predição dos GEBVs mais altas foram obtidas quando foi utilizada a matriz de relacionamentos H, que variaram de 0,49 para (CCS) a 0,58 para (PL/PM). Para todas as características foi observado aumento das acurácias de predição dos GEBVs, quando utilizada a matriz de relacionamento H. O método ssGBLUP (matriz H) que inclui as informações genômicas e do pedigree tradicional (matrizes G + A = H), melhorou as acurácias de predição dos valores genéticos, uma vez que deste modo uma melhor estrutura de relacionamentos entre os animais está disponível.
This study aimed to estimate genetic parameters and the accuracy of prediction of genomic genetic values as well as their accuracy, for the characteristics milk production (MY), fat production (FY), protein production (PY), first calving interval (CI), mozzarella production (MP), somatic cell score (SCS) and lactation length (LL) in Murrah buffaloes. For this study a total of 3,221 and 776 phenotypic and genotypic information were used, respectively. Estimates of genetic parameters were obtained using a multi-trait analysis and through Bayesian inference. Heritability estimates were 0.29, 0.26, 0.25, 0.06, 0.28, 0.16 and 0.12, for MY, FY, PY, CI, MP, SCS and LL, respectively. Genetic correlations between MY and FY and PY were high and presented positive magnitude (0.69 and 0.88). The CI reproductive trait showed moderate and positive genetic correlations with MP, 0.30. The genetic correlation between MY and MP was high and positive (0.97) and between MY and SCS it was low and positive (0.10) and between MY and LL it was high (0.64). The genetic correlations between the characteristics studied were moderate to high and the positive and residual correlations followed the same trend. To estimate the genomic genetic values for all the traits described above and their respective prediction accuracy, we used ssGBLUP method using three different kinship matrices, the traditional pedigree (A), genomic (G) and a combination of A with G, H matrix. The prediction accuracy of the highest GEBVs was obtained when the H relationship matrix was used, which ranged from 0.49 for (SCS) to 0.58 for (MY / MP). For all characteristics, an increase in the prediction accuracy of the GEBVs was observed, when using the relationship H matrix. The ssGBLUP method (H matrix) that includes the genomic information and the traditional pedigree (matrices G + A = H), improved the accuracy prediction of genetic values, since in this way a better structure of relationships between animals is available.
Resumo
Em teoria, bezerros leiteiros nascem com o trato gastrintestinal estéril e durante o nascimento, inicia-se a colonização microbiana. A partir desse momento, a dieta torna-se um importante fator de manutenção da população microbiana, além de servir de substrato para a mesma. No entanto, pouco se sabe como diferentes dietas podem modificar o microbioma gastrintestinal em bezerros leiteiros durante a fase de aleitamento e desaleitamento. Com base nisso, dois estudos foram realizados. O primeiro estudou avaliou diferentes níveis e fontes de FDN no concentrado inicial. Foram utilizados 18 bezerros Holandeses, alimentados com um dos três tratamentos: 22FDN - concentrado convencional contendo 22% de FDN; 31FDN - concentrado com 31% de FDN, substituindo parte do milho por casca de soja; e 22Feno - concentrado convencional com 22% de FDN e feno coast cross a vontade. Foram alojados em gaiolas suspensas, sem cama até a 8ª semana de vida, desaleitados e depois alojados em abrigos do tipo tropical até a 10ª semana de vida. Foram avaliados o microbioma ruminal, nas semanas 2, 4, 6, 8 e 10, e o microbioma fecal nas semanas 0, 1, 2, 4, 8 e 10. O microbioma ruminal não mostrou diferenças em função da dieta, idade ou interação de ambos os fatores. O microbioma fecal foi afetado tanto pela idade quanto pela dieta. A inclusão de feno na dieta pode promover maior diversidade microbiana fecal. O segundo estudou avaliou diferentes dietas líquidas durante o aleitamento. Foram utilizados 15 bezerros Holandeses alimentados com uma das três dietas líquidas: leite integral, sucedâneo lácteo, e leite integral acidificado a pH 4,5 com ácido fórmico. Os animais foram alojados em abrigos tropicais, recebendo 6 litros de dieta líquida por dia, sendo desaleitados a partir da 8ª semana de vida, e alojados em abrigo coletivo a partir do desaleitamento. O microbioma fecal foi avaliado nas semanas 0, 1, 2, 4, 8 e 10. A diversidade microbiana foi afetada pela idade e dieta. A diversidade foi crescente a partir da semana 1. O leite promoveu maior diversidade microbiana fecal em comparação as demais dietas, além de promover o crescimento de bacterias benéficas e comensais no instetino. No entanto, após os animais deixarem de receber as dietas líquidas e serem alojados em conjunto, o microbioma fecal desses animais convergiu para uma maior similaridade.
In theory, dairy calves are born with a sterile gastrointestinal tract and at birth, microbial colonization begins. From that moment on, the diet becomes an important factor for maintaining the microbial population, in addition to serving as a substrate for growth. However, it is necessary to know how different diets can modify the gastrointestinal microbiome in dairy calves during the pre-weaning and weaning phase. Based on that, two studies were performed. The first study evaluated different levels and sources of NDF in the starter concentrate. Eighteen Holstein calves were used, fed with one of three treatments: 22NDF - conventional starter concentrate containing 22% NDF; 31NDF - starter concentrated with 31% NDF, replacing part of the corn with soybean hull; and 22Hay - conventional concentrate with 22% NDF and coast cross hay at will. The animals were housed in suspended not-bedded cages, until the 8th week of life, weaned and then housed in tropical shelters until the 10th week of life. The rumen microbiome was evaluated at weeks 2, 4, 6, 8 and 10, and the fecal microbiome at weeks 0, 1, 2, 4, 8, and 10. The ruminal microbiome had no differences depending on diet, age, or interaction of both factors. The fecal microbiome was affected by both age and diet. The supply of hay in the diet can promote greater fecal microbial diversity. The second studied evaluated different liquid diets during the pre-weaning phase. Fifteen Holstein calves fed one of the three liquid diets were used: whole milk, milk replacer, and whole milk acidified to pH 4.5 with formic acid. The animals were housed in tropical shelters, receiving 6 liters of liquid diet per day, being weaned after the 8th week of life, and housed in a collective shelter from weaning. The fecal microbiome was evaluated at weeks 0, 1, 2, 4, 8, and 10. Microbial diversity was affected by age and diet. Diversity increased from week 1. Whole milk promoted greater fecal microbial diversity compared to other diets, in addition to promoting the growth of beneficial and commensal bacteria in the feces. However, after the animals stopped receiving liquid diets and were housed together, the fecal microbiome of these animals converged towards greater similarity.
Resumo
GRIGOLETTO, L. Estudos genômicos em bovinos de corte Composto Montana Tropical. 2020, 183p. Tese (Doutorado) Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga (FZEA/USP). A pecuária é um componente importante da economia brasileira e coloca o país entre os principais produtores e exportadores mundiais de carne bovina. O desenvolvimento e uso de populações de compostos representam uma alternativa promissora para aumentar a eficiência e a qualidade da produção em bovinos de corte. A combinação estratégica de diferentes raças representa uma grande oportunidade para maximizar a variabilidade genética e explorar a heterose e complementaridade entre raças. Para implementar com sucesso avaliações genômicas para bovinos de corte, várias abordagens e metodologias genéticas e genômicas precisam ser investigadas. Além disso, a maioria dos modelos e métodos genômicos atualmente utilizados para avaliações genômicas foram desenvolvidos com base em animais de raça pura e o conhecimento sobre o uso de informações genômicas em raças sintéticas ou compostas de gado ainda é muito limitado. Portanto, estudos que investigam metodologias mais sofisticadas e abordagens genômicas permitirão um uso mais eficiente das informações genômicas disponíveis para raças de raça pura e composta e, consequentemente, predição de valores genéticos genômicos mais acurados. Os objetivos gerais são: 1) identificar regiões genômicas e potenciais genes candidatos associados a várias características econômicas importantes em animais compostos; 2) investigar metodologias de seleção genômica e estratégias de imputação para melhorar a acurácia de predição de valores genéticos genómicos na população geneticamente diversa do composto Montana Tropical®. Aproximadamente, 4.000 genótipos de animais de várias raças (Montana, Nelore, Aberdeen Angus, Red Angus, Senepol e Simmental) em diversas densidades foram utilizados nesta pesquisa. Dessa forma, este trabalho contribuiriu para a viabilidade da aplicação de métodos e abordagens genômicas para o progresso genético para uma variedade de características economicamente importantes em bovinos de corte compostos e a lucratividade dos produtores de carne bovina.
GRIGOLETTO, L. Genomic studies in Montana Tropical Composite cattle. 2020, 183p. Thesis College of Animal Science and Food Engineering, University of Sao Paulo, Pirassununga (FZEA/USP). Beef cattle production is a major component of the Brazilian economy and places the country amongst the top worldwide beef producers and exporters. The development and use of composite populations represent a promising alternative to increase production efficiency and quality in beef cattle. The strategic combination of different breeds poses a great opportunity to maximize genetic variability and exploit heterosis and breed complementarity. In order to successfully implement genomic evaluations for beef cattle, various genomic approaches and methodologies need to be investigated. In addition, the majority of genomic models and methods currently used for genomic evaluations were developed based on purebred animals and the knowledge on the use of genomic information in synthetic or composite cattle breeds is still very limited. Therefore, studies investigating more sophisticated methodologies and genomic approaches will enable a more efficient use of the genomic information available for composite breeds and consequently, more accurate breeding values. The overall objectives of this thesis are to: 1) identify genomic regions and potential candidate genes associated with various economically important traits in composite beef cattle populations; 2) investigate genomic selection methodologies and imputation strategies to improve the accuracy of genomic prediction of breeding values in the genetically diverse population of Montana Tropical Composite® cattle. Approximately 4,000 genotyped animals from multiple breeds (Montana, Nellore, Aberdeen Angus, Red Angus, Senepol, and Simmental) and SNP chip panels were available for this research. In summary, this project contributed to the application of genomic approaches to fastener genetic progress for a variety of economically important traits in composite beef cattle and increase the profitability of beef producers.
Resumo
Nas avaliações genéticas de animais de produção modelos lineares infinitesimais são frequentemente assumidos, os quais não consideram efeitos de origem não-aditiva e não-linear o que pode reduzir a capacidade preditiva, principalmente em populações de animais cruzados. Neste contexto, há um crescente interesse em métodos de predição que permitem acesso a esses efeitos, sobretudo, sem assumir pressupostos estatísticos. Para predizer valores genéticos em populações cruzadas, o ponto-chave é utilizar métodos que permitem avaliar efeitos não-aditivos (heterose, complementaridade e perdas epistáticas). No entanto, esses efeitos são altamente correlacionados (o que implica em uma condição estatística desfavorável) e frequentemente assumidos como igualmente relevantes. Neste sentido, implementou-se um modelo de seleção de variáveis (BayesB) para estimar efeitos não-aditivos, bem como obter valores genéticos para peso à desmama em uma população com 16.126 bovinos de corte correspondentes a vinte e seis composições de cruzas. O BayesB provou ser um método poderoso para reduzir os problemas de estimativa provenientes de covariáveis não-aditivas, e efeitos comumente assumidos como importantes (efeitos genéticos não-aditivos maternos e ambos efeitos aditivos da raça não são relevantes) foram estatisticamente irrelevantes, o que contrapõe as predefinições empíricas assumidas em vários estudos. Além dos benefícios estatísticos promovidos pela redução de dimensionalidade, o modelo BayesB pode reduzir a demanda computacional e o tempo de processamento por permitir estimar efeitos não-aditivos e predizer valores genéticos em uma única etapa, ou seja, sem analises adicionais como é atualmente realizado. Isto torna o modelo BayesB muito atrativo para aplicação em programas de melhoramento genético de bovinos de corte cruzados. Por outro lado, no campo da seleção genômica ampla, novos métodos estatísticos vêm sendo propostos para minimizar os efeitos colaterais (alta dimensionalidade e multicolinearidade) advindos da estimativa simultânea de SNPs. No entanto, os estudos aplicados à classificação genômica com aprendizado de máquina são poucos. Neste sentido, os métodos de redes neurais artificiais (RNA) têm tido grande visibilidade, no entanto, cenários com maiores conjuntos de dados genômicos analisados por algoritmos de aprendizado de máquina (ML), como RNA, implicam em um dispendioso processamento computacional. Por esta razão, buscando algoritmos ML mais simples para análise de dados genômicos, foram utilizados os métodos AdaBoost - ADA, Bernoulli Naïve Bayes - NB, Decision Tree - DT, Nearest Neighbors - KN, Multilayer Perceptron MLP, e Support Vector Machine para Classification (SVC) para a classificação genômica de stayability em bovinos Nelore. Neste estudo foi realizada seleção de SNPs para ajustar diferentes conjuntos dados genômicos proveniente dos touros (mil, três mil e cinco mil marcadores), a fim de avaliar o impacto da estrutura de dados na classificação das filhas. Além disso, foi incluído ruído biológico nos fenótipos a fim de desafiar os algoritmos de aprendizado. Nesse sentido, verificou-se que os métodos de ML mais simples, como Naïve Bayes, são superiores à métodos mais elaborados para resolver questões complexas de classificação.
In genetic evaluations of farm animals, infinitesimal linear models are frequently assumed, which do not consider source of non-additive and nonlinear effects, it might reduce the predictive ability, mainly in populations of crossbred animals. In this context, there have been increasing interest in prediction methods that allow access these effects, above all, without assume statistical presuppositions. For predict breeding values in crossbred populations the key point use methods that allow assess non-additive effects (heterosis, complementarity and epistatic losses). However, these effects are highly correlated and frequently assumed as equally relevant. In the sense, a variable selection model (BayesB) was implemented to estimate non-additive effects as well as obtain breeding values for weaning weight in a population with 16,126 beef cattle corresponding to twenty-six crosses compositions. The BayesB proved to be a powerful method to reduce the estimation problems coming from non-additives covariates, and effects frequently assumed as important (maternal non-additive genetic effects and both breed additive effects are not relevant) were statistical reset, opposing the empirical presets assumed in several studies. In addition to benefits statistical promoted by dimensionality reduction, the BayesB model might reduce computational demand and processing time given that enable estimate non-additive effects and predict breeding values in single step, in other words, without additional analysis as it is currently done. It makes the BayesB model very attractive for application in breeding programs of crossbred beef cattle. On the other hand, in the genome-wide selection field, new statistical methods have been proposed in order to minimize the side effects (high-dimensionality and multicollinearity) coming from simultaneous estimation of SNPs. However, the studies applied to genomic classification with machine learning are few. In the sense, the artificial neural network (ANN) methods have been highlighted, however, scenarios with larger genomic data set analyzed by machine learning (ML) algorithms, as ANN, imply in an expensive computational processing. For this reason, searching ML algorithms simplest, was proposed a study of genome-enabled classification by several machine learning frameworks for stayability trait in Nellore cattle. In this study, was performed SNPs selection to fitting three sires' genomic data set (one, three and five thousand markers), in order to evaluate the impact of structure data set in the classification of daughters. Moreover, was included biological noise in phenotypes in other to challenge to learning algorithms. In this sense, was verify that ML frameworks simplest, as Naïve Bayes, are better to elaborate methods to solve complex issue of classification.
Resumo
A tilapia do Nilo é o peixe mais produzido no Brasil e a expansão de seu cultivo é afetada pelo patógeno Streptococcus agalactiae. Os objetivos dessa dissertação foram realizar uma revisão de literatura sobre estreptococose por S. agalactiae e sua epidemiologia, e analisar a população brasileira desse micro-organismo, estabelecer uma ferramenta para rastrear surtos de estreptococose e distinguir amostras geneticamente próximas. Um total de 39 amostras foram obtidas de surtos e seus genomas foram sequenciados e anotados para análises comparativas de tipagem multilocus (MLST), similaridade genômica, MLST de genoma inteiro (wgMLST) e uma análise evolutiva com inferência Bayesiana da espécie. Os isolados brasileiros de S. agalactiae apresentaram dois STs, dentre os quais um novo descrito pela primeira vez nesse trabalho, e também uma linhagem não tipável. O wgMLST diferenciou cada isolado como um clone único e estabeleceu correlações temporais e geográficas entre as amostras, sendo que os STs 260 e 927 prevaleceram no Nordeste e as amostras não tipáveis, na região Centro-Sul. A análise evolutiva Bayesiana mostrou que a população brasileira de S. agalactiae tem uma emergência muito recente, de cerca de 585 anos. A população brasileira de S. agalactiae se mostrou genomicamente heterogênea e distribuida em diferentes regiões do país conforme seu genótipo, e o wgMLST pode rastrear cada evento de surto individualmente.
Nile tilapia is the most produced fish in Brazil and the evolution of its cultivation is affected by the pathogen Streptococcus agalactiae. The aims of this thesis were to review the literature about streptococcosis by S. agalactiae and its epidemiology and to analyze genetic structure of the Brazilian isolates, to establish a method to track outbreaks of streptococcosis and to distinguish closely related strains. A total of 39 strains were obtained from outbreaks and their whole genomes were sequenced and annotated for comparative analysis of multilocus sequence typing (MLST), genomic similarity, whole genome MLST (wgMLST) and a Bayesian evolutionary analysis of the species. The Brazilian strains of S. agalactiae presented two STs, among which a new one just described, and also a non-typeable lineage. The wgMLST could differentiate each strain in a single clone and establish temporal and geographical correlations among strains, wherein STs 260 and 927 predominated in Northeast, and non-typeable strains, on Central-South region. The Bayesian evolutionary analysis revealed that the Brazilian population of S. agalactiae has a remarkably recent emergence, about 585 years ago. Brazilian strains of S. agalactiae showed to be heterogeneous in its genome sequence, distributed in different regions of the country according to the genotype, and wgMLST analysis could track each outbreak event individually.
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Considerando a importância econômica da precocidade sexual no sistema de produção de bovinos de corte, o objetivo deste estudo foi identificar regiões genômicas associadas a características reprodutivas tais como a prenhez precoce e número de folículos antrais em novilhas da raça Nelore, identificando processos biológicos envolvidos para um melhor entendimento da variabilidade fenotípica destas características. O banco de dados foi composto por 2.283 novilhas, filhas de 78 touros, provenientes de três fazendas comerciais do Brasil. Destas, 1.267 foram genotipadas com aproximadamente 74 K SNPs. Após análises de controle de qualidade, permaneceram informações de 1.255 animais e 64.800 marcadores. A informação genotípica de 42 touros também estava disponível e touros não genotipados com mais de 5 progênies genotipadas foram imputados para a mesma densidade de marcador das novilhas. Análises de associação genômica ampla (GWAS) foram utilizadas considerando uma metodologia Bayesiana (BayesB) para identificar potenciais janelas genômicas (~ 1 Mb) responsáveis pela explicação de 1% da variância genética das características. Essas regiões foram utilizadas para a pesquisa de genes bem como nas análises de enriquecimento utilizando os termos MeSH. Ainda, blocos haplotípicos dessas regiões genômicas foram ajustados como efeitos classificatórios no modelo BayesB, com o objetivo de estimar a influência de cada alelo dos touros heterozigotos sobre os fenótipos. Os coeficientes de herdabilidade preditos foram 0,28 ± 0,07 e 0,49 ± 0,09 para PP e NF, respectivamente, com correlação genética de -0,21 ± 0,29. Os resultados do GWAS apontaram janelas genômicas significativas nos cromossomos 5, 14 e 18 para PP e 2, 8, 11, 14, 15, 16 e 22 para NF. As análises de enriquecimento revelaram termos significativos ( < 0,05) associados com PP: Munc-18 Proteins, Fucose e Hemoglobins, e com NF: Cathepsin B, Receptors-Neuropeptide e Palmitic Acid. Um total de 15 alelos haplotípicos tiveram efeitos diferentes ( < 0,10) de sua cópia alternativa para PP e 16 para NF. As análises genômicas contribuíram para uma melhor compreensão da estrutura genética das características reprodutivas PP e NF, podendo colaborar com estratégias de seleção para melhoria dos índices reprodutivos de bovinos da raça Nelore.
Considering the economic importance of sexual precocity in beef cattle production system, the objective of this study was to explore genomic regions associated with heifer pregnancy (HP) and total number of antral follicle (NF) in a population of Nellore (Bos indicus) heifers. The dataset was composed by 2,283 animals, which were daughters of 78 sires, coming from three different commercial farms in Brazil. From these, 1,267 were genotyped with around 74 K SNP markers. After quality control analyses, the remained dataset was formed by 1,255 animals and 64,800 markers. Genotypic information of 42 sires was also available, and non-genotyped sires with more than five genotyped progenies in the dataset were imputed for the same marker density of the heifers. A Genome-wide Association Study (GWAS) was performed under a BayesB method to identify potential genomic windows (~1 Mb) that explained at least 1% of the total additive genetic variance of the traits. The pointed genomic regions were used in MeSH enrichment analyses as well as for genes searching. Haplotype blocks that span these potential genomic regions were fitted as classificatory effects in the BayesB model, aiming to estimate the effect of each allele of the heterozygous sires for these regions. The estimated heritabilities coefficients were 0.28 ± 0.07 and 0.49 ± 0.09 for HP and NF, respectively, with genomic correlation of -0.21 ± 0.29. The GWAS results pointed to significant genomic windows on chromosomes 5, 14 and 18 for HP and 2, 8, 11, 14, 15, 16 and 22 for NF. The MeSH enrichment analyses revealed significant ( < 0.05) terms associated with HP: Munc-18 Proteins, Fucose and Hemoglobins, and with NF: Cathepsin B, Receptors-Neuropeptide and Palmitic Acid. The pointed regions by GWAS harbored important genes that can help explain the genetic basis of the considered traits. A total of 15 haplotype alleles obtained better results ( < 0,10) than their alternative copy for HP and 16 for NF. The genomic analyses contributed to a better understanding of the genetic control of the reproductive traits HP and NF and can be useful to selection strategies in improving reproductive indices in Nellore cattle.