Post on 22-Jan-2018
SeleçãoTradicionalvs.SeleçãoGenômica
Prof.Dr.FernandoBaldi–UNESP
• Ganhogené9codependedau9lizaçãodeanimaissuperiorescomopaisdapróximageração
• A chavedo ganhogené9coé iden9ficarde formaconfiável e rápida indivíduos jovens superiores eu9lizá-losdeformaintensa
• Seleção para caracterís9cas que possuem maiorimportância econômica para o sistema deprodução.
MelhoramentoGené?co:Seleção
EquaçãoFundamentaldaSeleção
ΔG={Acc*IS*σA}÷IG
AcuráciadeSeleção
IntensidadedeSeleção
DesvioPadrãoGené?co
IntervalodeGerações
DEP
PROGÊNIESeCOLATERAIS
+FENÓTIPO
+PEDIGREE
Irmãos
Filhos GimdeGarça
Dumu
KarvardiImp.
MaraImp.
Dahi
SurvanaImp.
Cartomante
Netos
AvaliaçãoGené?caTradicional
AvaliaçãoGené?caConvencional
• NãoépossívelobservaroumedirdiretamenteasDEPsnoscandidatosàseleção;
• AsDEPs sãopreditasapar9rdas informaçõesdofenó9poepedigree;
• Com suficiente informação é possível chegarpróximo da DEP "verdadeira” para cadacaracterís9caeminimizaro“risco”.
DEPdaprogênieéamédiadospais
DEP+9 DEP+1
DEPDEPes?mada
Naatualcircunstância
Precisamosdosfenó?posparaiden?ficarosanimaisquetêmumaDEPmaioràmédiadospais
DEP+9DEP+1
DEPRealDEP"verdadeira”
DEPes?mada
Seleção para variações de ADN específicas que estão associadas a uma característica particular.
CT-3T µm
InformaçãoGenômica
Marcadores de DNA
• Locais ao longo do genoma bovino, onde os animais di ferem em genótipos
• A maioria é apenas "marcadores" e não "mutações funcionais."
Painéisdegeno?pagem• Desenvolvimentostecnológicos:
– Automa9zação– Confiabilidade– Rapidez
Marcadores de DNA
CTTCGCTATTATTATCCCCGCCATCCCCCGCCCTCGATCCTTTATATATTAAACGCCATTACTATTTACCATACCTTACCATTCGCCCTCGCGCCGCCGTAATCGCTTAACGCCGATTTACGCCGTATAAAATCATACTACGTCGCCTTCGATATAAATAACATTACATTATTACGTTATAATATTTTACCTTCGATTACGATACCATCCCTAACGCCCTTTTAATATATTTAACTATTATTTAACATACGCCTATCTCGCATCCCTACATCCTTACGTACTTTAATTTAACGTTTACGCTTTTAATAACCTAACATCCGATCCCTATAAATTATCATATAATTATTTATTATATATATAACCTTAAAAAAATTAAATCCCATCTTACCCATTCGCCGCCCGATTTATAAATTCGCATCGCCGTACCATATCCCTATAACTTACATTATCCTCGCCCCTACCATCCTACCATATTCGCGCCGCCTATAATTAACCCCGTACGCATCCCCCGATTACTACTAATCCCGCTAAATATTATCCCGATCCTATTAACGCTTAAATTACTTACCTTCGCCTTACCTACCCGCCTTTAAATTATAAATATCCTTTAAACGTATTAAAAATATACATCCATTTACGCTATATTATAAAAACATAATTAATCATCCGCTTATCCCGCTATTAATTTATCGTTATTCGCCCCGCTTATCCTAATATCCATCGCGTATATTAACCGCGCGCCCCTACCTACATACCCCCATATCCATCCGCTATTCGCCCCTACCCCCGCCCATATATCTATATCCCGTAAATATAATCATAAATTAAATTAATATCTATATCTACGCTCGCATAAATCCCG
Marcadores de DNA
OSequenciamentodogenomatempermi?doadescobertademilharesdepolimorfismosdebaseúnica(SNPs):
Osmarcadores SNP tem comobase as alteraçõesmaiselementaresdamoléculadeDNA(A,T,G,C)
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InformaçãoGenômica
RARAMENTEUMÚNICOSNPÉRESPONSÁVELPORVARIAÇÃOEMCARACTERÍSTICASDEINTERESSEECONÔMICO.
1989
2008
2004
1 marker (Marbling)
56 markers (Feed Efficiency,
Marbling, Tenderness)
2006
11 markers (Feed Efficiency,
Marbling, Tenderness) 7 markers
(Marbling, Tenderness)
50K-enabled customer tools
Breed-specific Marker-assisted breeding values
High-Density 50K Panel
2010
2009
Pfizer Animal Genetics
Cronologia genômica da carne
Os“genes”determinamasDEPs
Partede1pardecromossomos
Bovinostêm30paresdecromossomosCadamembrodoparéherdadodopaieoutrodamãeCadacromossomopossuipróximode3.000milhõesdeparesdebases(A,G,T,C)
BasesazuisrepresentamgenesBasesamarelassãoherdadasdopaiBasesvermelhassãoherdadasdamãe
Pai
Mãe
DEPésomadametadedosefeitosdosmarcadores
Basesazuisrepresentamgenes
ADEPémetadedasomatóriadetodososefeitosdosmarcadores(metadeporqueaprogênierecebemetadedoscromossomosdecada
pai)
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Conhecendooefeitodosmarcadoresépossívelobterovalormoleculargenômicoinclusiveantes
doindivíduochegaràidadereprodu?vaouexpressarcaracterís?casdeinteresse.
SeleçãogenômicaMVP =
i
p
∑ SNPi *bi
GEBV = w1MVP +w2DEPPais
CombinaçãodoMVPcominformaçãodopedigree:
MVPouDGV:ValorMolecularPredito
GEBV:Valorgenômicoes?madoouDEPgenômica
Múltiplas fontes de informação
Valor genético verdadeiro
Pedigree e fenótipos
Informação genômica
Pedigree e fenótipos + Informação genômica
Uma moeda comum
• Uma ÚNICA estimativa de valor de genét i co com base em todas as informações disponíveis: – Inf. genômica – Pedigree – Fenótipos
• ÚNICA medida de acurácia
Maior acurácia no início da vida
Cenário 1
NÃO
SIM
NÃO
----
SIM
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Cenário 2
NÃO
SIM
NÃO
----
SIM
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Uma moeda comum
Pedigree Fenótipos DEP
Avaliação Genética
Uma moeda comum
NÃO
SIM
NÃO
----
DEP
SIM
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Cenário 3
NÃO
SIM
NÃO
----
DEP
SIM
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Uma moeda comum
MVP Clarified 3.0 MVP
Uma moeda comum
NÃO
SIM
NÃO
----
DEP
SIM
MVP
Fenótipo
Informação genômica
Cenário 4
NÃO
SIM
NÃO
----
DEP
SIM
MVP
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Uma moeda comum
Pedigree Fenótipos Inf. genômica
DEP genômica Avaliação Genética
Uma moeda comum para seleção
NÃO
SIM
NÃO
----
DEP
SIM
MVP
DEP
genômica
Pedigree + Fenótipo
Informação genômica
Mesmas unidades. Diferentes medidas de acuracia.
Aplicaçãodainformaçãogenômica
• Iden9ficaranimaissuperioresmaiscedo
• Aumentodataxademelhoragené9ca
• Detectaranormalidadesgené9cas
• Melhoraracompreensãodosmecanismosdecontrolegené9co
• Determinaroparentesco
• Encontrardiferençasgené9casentreosanimais
• Desenvolver painéis de SNP para detectar essasdiferenças
• Relacionar as diferenças de SNP com diferenças emprodu9vidade
• Classificarosanimaissegundooméritoeconômico
• Usarosmelhoresanimais(jovens)comopaisdapróximageração.
Aplicaçãodainformaçãogenômica
Queéagenômica?
• Estudodecomoogenoma(DNA)dequalquerespécie é organizado e expresso comocaracterís9cas(fenó9pos)
• As novas tecnologias permitem o exame dogenomadeumorganismo comoum todo aoinvésde1geneporvez.
Comoéusadaaseleçãogenômica?• Identificar sequências de DNA associadas com
resistência às doenças e características produtivas
• Os animais podem ser avaliados assim que o DNA possa ser obtido (mesmo antes do nascimento)
• Os melhores animais para serem pais podem ser determinados mais cedo e mais precisamente.
Podemosaceleraroganhogené?coseiden?ficarmososanimaissuperioresmaiscedonavidadoanimal?
Touros Jovens
Progênie nascidas Vendidas para engorda
Acabamento e frigorífico
Filhas em Produção
2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025 2026 2027
DEPs Tradicionais
DEP genômica
Seleçãogenômica
AvaliaçãoGenômica
Irmãos
Filhos GimdeGarça
Dumu
KarvardiImp.
MaraImp.
Dahi
SurvanaImp.
Cartomante
Netos
PEDIGREE
+FENÓTIPO
+PROGÊNIESECOLATERAIS
DEPgenômica
+VALORMOLECULARPREDITO–ClarifideNelore3.0
ResultadosdepesquisacomdadosdaANCP:
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AcuráciaparaP455ob?dapeloBLUPessGBLUPparadiferentesgruposdeanimais
Categoria BLUP ssGBLUP %
Todososanimais:60.325 0,34 0,37 10
Touros:1363 0,46 0,50 9
Animaisgeno?pados:3809 0,26 0,53 107
Geno?padoscomfenó?po:1973 0,33 0,57 72
Geno?padossemfenó?po:1836 0,17 0,48 180
Animaisjovens:13.529 0,16 0,24 44
Animaisjovenssemgenó?po:12.014 0,16 0,21 25
AnimaisJovenscomgenó?po:1515 0,16 0,47 189
Avaliaçãogenômicau?lizandoométododossGBLUP
Caracterís?caAcuráciaMédia
GanhoGenômica Tradicional
DIPP 56 27 107%
D3P 35 23 52%
MP120 46 29 59%
MP210 46 28 64%
DP210 61 34 79%
DP450 66 37 78%
DSTAY 47 23 104%
DPE365 65 34 91%
DPE450 57 33 73%
DAOL 60 33 82%Fonte:SumáriodeMachosJovens–MAIO/2016
ImpactonaAcuráciaMachosJovens–SumárioMaio/2016
Caracterís?caAcuráciaMédia Número
EquivalentedeProgêniesGenômica Tradicional
DIPP 56 27 35
D3P 35 23 5
MP120 46 29 16
MP210 46 28 19
DP210 61 34 13
DP450 66 37 11
DSTAY 47 23 24
DPE365 65 34 10
DPE450 57 33 6
DAOL 60 33 9Fonte:SumáriodeMachosJovens–MAIO/2016
NúmeroEquivalentedeProgêniesMachosJovens–SumárioMaio/2016
DEPsgenômicasANCP
Reprodu?va
• D3P• DIPP• DPG• DPAC• DSTAY
Maternal
• MPATT• MPA4T
Crescimento
• DPATT• MPACT• DPACT• DP365• DP45T
Fer?lidade
• DPE365• DPE45T
Carcaça
• DAOL• DACAB• DMAR• DPCQ• DPPC
Morfológica
• DED• DPD• DMD• DES• DPS• DMS
NovasDEPsgenômicasparamaciez,eficiênciaalimentareconsumodematériaseca
ssGBLUP:pedigree+informaçõesgenômicas
A inversa da matriz de parentesco H1 é baseada nopedigreeenainformaçãogenômica(Aguilaretal.,2010):
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Inversadamatrizdeparentesco(pedigree)
Aguilar.JournalofDairyScienceVol.93No.2,2010
osanimaissãodivididosemdoisgrupos,grupo2animaisgeno9pados
Matrizdeparentesco(A-1)deanimaisgeno9pados
Matrizdeparentescogenômica
Métododopassoúnico(ssGBLUP)
Contribuiçãomédiadospais
Desempenhodopropioanimal
Contribuiçãodaprogêniedoanimal
Valorgenômicodireto
Contribuiçãodopedigreedosanimaisgeno9pados
Combinatodasasfontesdeinformaçãodeumindivíduonumúnicopasso(singlestep):
RespostaemacuráciaparaCAReIMSemanimaisjovens
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Variável Desvío Std Dev Min Max
ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup
0.196 0.148 0.185 0.135
0.090 0.087 0.081 0.077
0.0100 0.0100 0.0100 0.0100
0.5000 0.3400 0.4800 0.3000
1
Variável Media Desvío Min Max
ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup
0.438 0.292 0.415 0.255
0.044 0.017 0.050 0.018
0.320 0.240 0.280 0.200
0.500 0.330 0.480 0.300
1
Animaissemfilhosnabasededados
Animaiscomfenó9poegenó9pos
Variável Media Desvío Min Max
ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup
0.350 0.296 0.316 0.259
0.039 0.018 0.044 0.018
0.160 0.110 0.150 0.100
0.500 0.340 0.480 0.300
1
Animaiscomfenó9poesemgenó9po
Variável Media Desvío Min Max
ims_ssgblup ims_blup car_ssgblup car_blup
0.370 0.165 0.362 0.154
0.063 0.029 0.064 0.029
0.200 0.100 0.190 0.090
0.440 0.220 0.430 0.210
1
Animaissemfenó9poecomgenó9po
+32%
+37%
+50%
+63%
+18%
+22%
+124%
+134%
RespostaàSeleção
Acurácia Progressogené9coanual(R$)
EquaçãoFundamentaldaSeleção
Int.geração
Reflexõessobreavaliaçãogenômica• Complexidadedosresultadosdaavaliaçãogenômica
– DEPs,DEPgenômicaeMVP– Acuráciavs.Habilidadedepredição
• O custo da geno?pagem pesa sobre o orçamento dafazenda– Asdecisõessãomaiscomplexasedispendiosas– Númerodeprogênieequivalentes– Custodageno9pagemvs.custodafeno9pagem
• Maior acurácia da DEP genômica não significa “animalmaisposi?vo”ou“maisnega?vo”
Reflexõessobreavaliaçãogenômica
• O uso de informações genômicas é atraente, mas não é asoluçãoparatodososproblemas
• Ocriadorvalorizarmuitoainformaçãogenômica(genó?pos)enão leva em consideração o banco de dados u?lizado paraes?marosefeitosdosmarcadores
• Na"eragenômica",osfenó?possãomaisimportantes!
• Umbancodedadoscomproblemasecomerrosnãopodesercorrigidocomainformaçãogenômica.
Consideraçõesfinais
• Informação genômica é mais uma fonte de informação paraavaliarosanimais;
• Na seleção genômica as decisões são mais complexas edispendiosas
• Antecipaçãonousodeanimaisjovenscommenorrisco;
• Maior acurácia e aumento do ganho gené?co e respostaeconômica;
• Genômica está revolucionando os programas de melhoramentogené?co(leiteecorte)
Obrigado! fernandobaldiuy@gmail.com