Seleção Genômica em bovinos da raça Nelore -...
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Seleção Genômica em
bovinos da raça Nelore
Roberto Carvalheiro
Workshop Internacional - Porto Alegre/RS - 9/8/2012
Tópicos
(1) Modelo atual de seleção
(2) A seleção genômica pode auxiliar?
(3) Projetos Unesp – CDG Norte
(4) Considerações adicionais
Modelo atual de Seleção
Descarte
Reprodução
Nascimento
Desmame
Sobreano
Venda/engorda novilhas vazias
(~10%)
Venda bezerros(as) com piores índice desmame
(~50%M; ~20%F)
Venda/engorda novilhos(as) com piores índice final
(~50%M; ~10%F)
Venda/engorda vacas vazias (~20%)
Modelo atual de Seleção
Reprodução
Nascimento
Desmame
Sobreano
Venda touros CEIP (top 20% índice final)
Novilhas reposição
Touros CEIP reposição (top 20% índice final)
Teste de progênie (top 1% índice final)
Touros “externos” (índice final > 12)
Ponderação (%) sDEP Ind. Desmame Ind. Final
D160 60 23
Conformação_d 8 4
Precocidade_d 16 8
Musculatura_d 16 8
D240 23
Conformação_s 4
Precocidade_s 8
Musculatura_s 8
Perímetro escrotal 14
Categoria Critério de Seleção
Acurácia Proporção Selecionada*
Bezerra Índice desmame
~ 0,45 ~ 80%
Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90%
Vaca Diag. gest. - ~ 80%
Bezerro Índice desmame
~ 0,45 ~ 50%
Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40%
Teste de progênie
Índice final ~ 0,45 < 1%
Touro provado
Índice final > 0,80 < 10%
* Em relação à fase anterior (exceto touro provado).
Categoria Critério de Seleção
Acurácia Proporção Selecionada*
Bezerra Índice desmame
~ 0,45 ~ 80%
Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90%
Vaca Diag. gest. - ~ 80%
Bezerro Índice desmame
~ 0,45 ~ 50%
Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40%
Teste de progênie
Índice final ~ 0,45 < 1%
Touro provado
Índice final > 0,80 < 10%
* Em relação à fase anterior (exceto touro provado).
Modelo atual de Seleção
Reprodução
Nascimento
Desmame
Sobreano
Venda touros CEIP (top 20% índice final)
Novilhas reposição
Touros CEIP reposição (top 20% índice final)
Teste de progênie (top 1% índice final)
Touros “externos” (índice final > 12)
Como?
Quantos animais genotipar?
Mudança de modelo?
1) Outras características?
2) Mães de touros?
3) Doadoras?
4) Seleção de touros em rebanhos comerciais?
5) Explorar variabilidade genética fora do programa?
Aplicação de ferramentas genômicas no melhoramento genético da eficiência reprodutiva em bovinos da raça Nelore.
Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque
Ferramentas genômicas no melhoramento genético de características de importância econômica direta em bovinos da raça Nelore.
Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque
Estudo da variabilidade genética do perfil de acidos graxos da carne de bovinos da raça Nelore terminados em confinamento.
Coordenação: Prof. Dr. Fernando Baldi
Aprimoramento do programa de seleção e
melhoramento genético em bovinos de corte através
do desenvolvimento e aplicação da seleção genômica.
Coordenador: Prof. Dr. José Fernando Garcia
Equipe de Trabalho
UNESP José Fernando Garcia (coordenador)
Yuri Tani Utsunomiya Adriana Santana do Carmo Ludmilla Zavarez Haroldo H. R. Neves
Conexão Delta G Daniel Biluca Guilherme Penteado
ARS/USDA Curt Van Tassell Tad Sonstegard John Cole
BOKU Hans Soelkner Ana María Pérez O‘Brien
AGResearch John McEwan
Univ. Guelph Flávio Schenkel
Embrapa Marcos Vinícius Barbosa Silva
GenSys Roberto Carvalheiro
Objetivos
1. A Seleção Genômica pode auxiliar a CDG a aprimorar
seu programa de melhoramento genético?
2. Como implementá-la da forma mais apropriada?
Característica acc >= 0,7 acc >= 0,9
GND 1790 494
CPMd 1184 371
GPD 1413 408
CPMs 1004 296
PE 927 242
nº touros avaliados
Desafios
População Referência
777,962 total SNPs
-42,669 non-autosomal
-54 same position
-174,532 MAF only
-1,539 HWE only
-98,472 SNP call rate only
-1,577 both MAF and HWE
-15,058 both MAF and call rate
-12,810 both call rate and HWE
-1,561 MAF, call rate and HWE
-109,452 r2 > 0.995
320,238 SNPs after QC
SNPs
Marcadores estão capturando
variabilidade genética?
marcador
QTL
fenótipo
desequilíbrio de ligação
relação causal
associação
751.746
1.066.042
19
85
19
86
19
87
19
88
19
89
19
90
19
91
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19
98
19
99
20
00
20
01
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02
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20
09
20
10
20
11
no d
e b
ezer
ros
Treinamento: Sumário 2007
Validação: Sumário 2011
494 191 (28%) GND - Ganho de peso do nascimento ao desmame
472 192 (29%) Cd - Conformação ao desmame
472 192 (29%) Pd - Precocidade ao desmame
473 191 (29%) Md - Musculatura ao desmame
468 191 (29%) Ud - Umbigo ao desmame
473 117 (20%) GPD - Ganho de peso do desmame ao sobreano
454 120 (21%) Cs - Conformação no sobreano
455 119 (21%) Ps - Precocidade no sobreano
448 123 (22%) Ms - Musculatura no sobreano
443 125 (22%) Us - Umbigo no sobreano
268 93 (26%) Temp - Temperamento
447 126 (22%) PEi - Perímetro escrotal (ajustado para idade)
446 127 (22%) PEip - Perímetro escrotal (ajustado para idade e peso)
457 191 (29%) PN - Peso ao nascer
307 138 (31%) Gest - Período de gestação
479 191 (29%) Idesm - Índice ao desmame
465 150 (24%) Ifinal - Índice final
IPP e PV não foram consideradas (n touros < 200)
nTr nTe
Habilidade de Predição: corr(vgd,dep2011)
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal
cor(dgv,ebv2011) exp_accuracy
Pouca diferença entre Métodos!
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal
BayesC(pi=0.99) RR (without polygenic effect) GBLUP
Pouca diferença entre pseudo fenótipos!
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal
EBV
dEBV(Garrick's method)
2) Validação cruzada “5 fold” (aleatória)
3) Validação cruzada “5 fold” (parentesco genôm.)
4) “CPM” x “demais” (e vice versa)
Grande diferença entre estratégias de
validação!
* média “5 folds”
Habilidade de Predição Validação Cruzada
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal
train:EBV2007,test:EBV2011 5-fold(aleatório)* 5-fold(G)*
194 CDG
73 “prog_A”
29 “prog_B”
2 “prog_C”
1 “prog_D”
23 “prog_E”
349 “prog_F”
14 “prog_G”
Amostras (touros) por programa de origem
“CPM”
“demais”
Habilidade de Predição subgrupos Nelore
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal
train = EBV2007; test = EBV2011
train = CPM; test = demais
train = demais; test = CPM
Considerações Adicionais
(1) Estamos no momento de aplicar a SG?
(2) Qual o modelo de trabalho?
(3) Qual a eficiência de Imputação?
As informações moleculares não aumentaram a
confiabilidade (acurácia2) das provas dos touros
provados nem dos touros jovens.
Ainda não é o momento de aplicar a SG no modelo
atual de seleção!
0,45
0,50
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
Tamanho Treinamento
Acu
rári
a Ín
dic
e F
ina
l
esperado (touros)
esperado (vacas)
Expectativa
Modelo Seleção Genômica Angus Americana
Associação
Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P)
AGI
F + P DEPgenômica
Criadores F + P
DEPgenômica
Pfizer/“Merial”
Base dados: DNA + genótipo + equação
predição
“DNA”
valor molecular
“Unsustainable model” (Jerry Taylor, 2012)
CDG Norte
Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P) + genótipo
(G) + DNA
GenSys
F + P + G DEPgenômica
Criadores F + P
DEPgenômica
Deoxi “DNA”
genótipo (G)
Unesp & col.
Parceiros Pesquisa
Desenvolvimento e Inovação Tecnologica
Modelo Seleção Genômica CDG Norte
814 touros genotipados HD
716 mais erados referência
98 mais jovens teste imputação
Estudo
Painéis baixa densidade: 3k, 6K, 10K e 50K(v2)
3K, 6K e 10K com SNPs “igualmente” espaçados
FImpute (Sargolzaei et al., 2012)