Biotecnologia no Melhoramento Animal
Dionéia Magda EverlingDoutoranda em Zootecnia Melhoramento Genético
O que é isso???
É qualquer técnica que utilize organismos vivos ou suas partes, para fazer ou modificar produtos, melhorar plantas ou animais ou desenvolver microorganismos para usos específicos.
Amplificação reprodutiva
• Reprodução animal: Limitação na capacidade natural na reprodução
• Capacidade de serviço
• Produção e qualidade de sêmen
• Número de progênie por reprodutoras
Inseminação Artificial• Processo de espermatogênese:
Bovinos 61 dias;
Eqüinos 55 dias;
Ovinos 47 dias e
Suínos 39 dias;
• Fatores que afetam a produção de espermatozóides
Idade
Ambiente
Níveis hormonais
Tamanho do testículo
Etapas da Inseminação Artificial• Seleção de machos
» Informações sobre os animais ( DEP)
• Coleta do sêmen» Vagina artificial» Eletro ejaculação » Métodos manuais
• Avaliação do sêmen» Motilidade» Concentração » Morfologia » volume
• Diluição do sêmen• Utilização do sêmen
» Fresco» Refrigerado» Congelado
Usos da Inseminação Artificial• Melhoramento genético• Diminuir a relação macho/fêmea• Organização de Testes de progênie• Acasalamento em diferentes raças • Absorção de raças que se deseja criar• Conservação de raças em perigo de extinção• Controle de doenças• Eliminação de custos de produção e manutenção de
machos no estabelecimento• Facilidade de coletas de dados sobre paternidade• Disseminação de genes superiores de animais
corretamente avaliados que levam ao aumento de produção
Transferência de embrião (TE)
• Definição: Implantar em fêmeas receptoras embriões produzidos por fêmeas doadoras (0 até 30 Embriões)
• No que consiste a TE???» Estimulação hormonal – superovulação» Inseminação Artificial ou fecundação Natural» Coleta e armazenamento de embriões» Preparação das receptoras e transferência
ETAPAS DA TE
• Seleção de doadoras para TE– Machos e fêmeas com genótipo comprovadamente
superiores– Escolha das características a serem melhoradas– Escolha das receptoras– Aspectos sanitários
• Superovulação– Resposta das doadoras ( 10 -15 % não respondem)– Hormônio mais utilizado FHS
ETAPAS DA TE
• Inseminação Artificial – 7 dias após o inicio da superovulação;– Utiliza-se sêmen congelado.
• Coleta de embriões– 6-7 dias após a IA;– Recuperação de embriões (transcervical)– PBS a 25°C, Ph 7,2– Sonda de coleta, fixada num dos cornos – Taxa embrião x corpo lúteo : 70 %
Etapas da TE
• Isolamento e classificação de embriões– Avaliação morfológica: microscopia óptica– Observa-se
» Tamanho;» Forma ;» Cor ;» Citoplasma;» Membrana pelúcida e vesículas
– 6 categorias ( excelente e não fecundado)
Etapas da TE
• Estocagem de embriões– Objetivo: Manter a viabilidade dos embriões
por varias horas ou dias fora do trato reprodutivo da fêmea
– A fresco: fêmeas aptas a transferência.– Congelado (Crio preservação): glicerol,
etileno-glicol, ISOCRIOGEN.– Técnicas de descongelamento: Banho maria,
re-hidratação
Etapas da TE
• Sincronização do ciclo estral das receptoras– Objetivo: conseguir que as fêmeas estejam
em cio no momento desejado tanto para a IA como TE.
– Melhora as chances de implantação, melhora a taxa de prenhes
– Hormônios utilizados: prostaglandina, progestagenos.
Etapas da TE• A transferência do embrião (inovulação)
– Objetivo: Posicionar o embrião no útero da receptora– Técnica: Não cirúrgica ( inovulação trans-cervical)– Local da introdução do pailletes: corno uterino com
deposição do embrião na junção útero-tubárica.– Resultado: 2 a 3 meses após a TE realiza-se o
diagnostico de gestação nas vacas receptoras, que 9 meses após a TE darão origem a animais geneticamente semelhantes a progênie das vacas doadoras de embriões e aos touros utilizados na IA.
FATORES QUE AFETAM A EFICÁCIA TE:
• Resposta individual de cada vaca a estimulação hormonal
• Nível técnico da equipe que conduz a TE;• Escolha das técnicas da coleta e TE;• Grau de sincronização do cio entre o ciclo estral das
fêmeas doadoras e receptoras;• Fertilidade natural das doadoras;• Qualidade do sêmen utilizado • Qualidade dos embriões• Nutrição e manejo dos animais OBS: Embriões normais, equipe capacitada,animais
saudáveis e em época de ciclo adequados : taxa de eficiência de 50 %.
USOS da TE
• Obtenção de maior número de progênie de fêmeas de alto valor genético;
• Expansão rápida de núcleos de vacas selecionadas;
• Controle na transmissão de doenças;• Comércio de embriões;• Teste de homozigose para genes dominantes.• Conservação de raças em perigo de extinção,
pela crio-preservação
Limitações da TE
• Impacto menor no melhoramento genético do que a IA;
• Tecnologia complexa e mais cara;
• Uso de mão de obra especializada.
SEXAGEM DE SEMÊN• Determinação do sexo do espermatozóide: Y ou X• Vantagens:
• Melhor programação das populações• Maior ganho na produção de carne e leite• Facilidade em direcionar reposição de matrizes• Ganhos genéticos e redução de tempo na seleção de plantéis• Garantia de acurácia acima de 85% na determinação do sexo• Melhor direcionamento nos testes de progênies• Poder de decisão passa para as mãos do pecuarista
• A aplicação comercial de sêmen sexado já existe no Brasil de 2004.• Atualmente a acurácia fica em torno de 90 %.• Devido ao alto custo, em relação ao sêmen não sexado,
recomenda-se utilização de fêmeas com bom histórico reprodutivo, e em condições ideais de mineralização, vermifugação, vacinação e conforto
Fertilização IN VITRO
• Definição : Embriões são produzidos fora do corpo da fêmea
• Etapas:• Coleta de ovócitos na fêmea: Laparosopia• Maturação dos ovócitos in vitro;• Capacitação dos espermatozóides;• Desenvolvimento do embrião até blastocisto.• Implantaçãoes de embriões nas femeas
receptoras.OBS: Eficiência da técnica até 40% (embriões
viáveis / ovócito maduro)
Sexagem de embriões
• É a disponibilidade de embriões cujo o sexo já esteja previamente determinado.
• Técnica: Amplificação enzimática dirigida de DNA ( PCR), com kit comercial.
• Vantagem: Produção de machos ou fêmeas de acordo com os objetivos da produção
• Desvantagens: As técnicas ainda são caras e sujeita a erros
CLONAGEM• Definição: a clonagem é um processo de reprodução
assexuada, onde são obtidos indivíduos geneticamente iguais (microorganismo, vegetal ou animal) a partir de uma célula-mãe
• Ocorre de forma natural ano caso de gêmeos univitelíneos
• É um meio de propagação comum em plantas, bactérias e protozoários
• Ainda não existe comercialmente a venda de embriões clonados
• Uso no melhoramento: Possibilidade da multiplicação de animais geneticamente superiores em larga escala.
• Desvantagem no melhoramento genético: Perda da variabilidade genética, no aspecto de resistência a doenças, fatores climáticos
Animais trangênico
• Definição : Possui em seu genoma um DNA estranho (de outra espécie geralmente), integrado de forma estável, em que se transmite a sua descendência de acordo com as leis de genética Mendeliana.
• Técnica: micro manipulação ou virus: introdução, modificação ou inativação de um gene.
• Aplicação no melhoramento: aumento de produção: carne, lã, resistência a doenças, e modificação de produtos (maciez da carne, nível colesterol da carne, lactose)
• Limitação: técnica ainda em desenvolvimento, aceitação quanto ao consumo dos produtos, pouco connheimento sobre os efeitos na saúde humana.
Estudo com animais trangênicos
• Suínos: bGH ( hormônio de crescimento bovino) – Vantagens: aumento do crescimento; aumento na
conversão alimentar; mudança na composição da carcaça; redução da espessura de gordura subcutânea
– Efeitos adversos: aumento dos níveis circulantes do plasma ( ulceras, artrites problemas cardíacos, dermatites e IR: pouco tempo de vida)
• Bovino: lacto albumina ( proteína humana)– Esse leite transgênico é mais nutritivo para humanos
que o leite natural, e poderia ser introduzido na alimentação de crianças com carência de nutrientes específicos .
Controle na produção de Animais trangênicos
• Comissão do Codex alimentarius (Lei alimentar ou Código alimentar, em latim), estabelecida conjuntamente pela FAO (Organização das Nações Unidas para a Agricultura e a Alimentação) e pela OMS (Organização Mundial da Saúde), está trabalhando em colaboração com vários países, dentre eles o Brasil, com o objetivo de criar normas de aplicação internacional visando a segurança de alimentos produzidos a partir desses animais.
MARCADORES GENÉTICOS
• Identificar ou etiquetar alguma coisa• 1923: feijão com ausência de cor escura no tegumento x
tamanho do semente : seleção de forma indireta (tegumento claro = marcador
• Qualidade de um bom marcador» Herdável» Fácil observação» Herdabilidade alta» Intimamente relacionado ao aleloque desejamos selecionar
• OBS: Essas qualidades tornam mas eficientes a seleção indireta
• Os marcadores genéticos podem ser morfológiocos e moleculares.
MARCADORES MORFOLOGICOS
• Fenótipo de fácil identificação • Normalmente determinada por único alelo.• Exemplo 1: planta de milho jovem verde clara x
esterilidade masculina ( fenótipo importante na produção de híbrido mas de difícil identificação = estão em lócus bastante próximos e tem alta probabilidade de serem herdados juntos)
• Exemplo 2: cor amarela do milho x teor de vitamina (o mesmo alelo para ambas características: mais fácil selecionara pela cor)
• Limitação dos marcadores morfológicos:• Ocorrência em numero reduzido• Muitas características de interesse econômico não tem marcador
morfológico• Muitos marcadores que apresentam baixa herdabilidade
Marcadores moleculares
• Marcadores de proteínas ( Produtos direto dos alelos);
• Marcadores que utilizam o próprio DNA (são os próprios genes ou seqüências de DNA situadas próxima ao gene de interesse):
» RFLP» PCR» AFLP» Microssatélites
Marcadores de proteínas -bioquímicos
• Mais comuns: isoenzimas ( esterases, fosfatases, peroxidases...)
• Procedimento consiste na extração e identificação da proteína.
• Exemplo: Cevada izoenzima esterase x resistencia um virus ( seleção indireta)
• Vantagem:– menor custo– Codominância: identifica homozigotos e heterozigotos
• Limitações:– Reduzida variabilidade– Marcadores em numero reduzido
Marcadores que utilizam o próprio DNA
• São os próprios genes ou seus vizinhos, isto é seqüências de DNA situadas próxima ao gene que se deseja marcar
• Vantagens;• Grande variabilidade entre indivíduos• Numero de marcadores suficientes para marcar todos os
alelos de todos os genes que se deseja marcar.
• Desvantagens:• Técnicas laboratoriais mais caras, que os bioquimicos e os
morfológicos
RFLP Significa polimorfismo de comprimentos de
fragmentos de restrição (obtidos por corte de fita dupla deDNA).
• Isolamento do DNA dos indivíduos• Enzimas de restrição que geram milhares de fragmentos• Separação por eletroforese ( tamanhos das seqüências)• Observa-se polimorfismo entre indivíduos diferentes• Hibridização com DNA marcado radioativamante
(sonda), P radioativo• Fotografia do fragmento identificado pela sonda• Admitindo-se que o fragmento de DNA identificado pela
sonda esteja intimamante ligado a um alalo de interesse, pode –se selecionar esse alelo por meio desse fragmento. Assim o fragmento RFLP funciona como um marcador ou etiqueta do alelo de interesse.
PCR Polymerase Chain Reaction
• Reação de polimerização em cadeia• É um método utilizado para amplificar, in vitro,
uma seqüência específica de DNA.• Ao contrario do RFLP que marca um segmento
do DNA, ocorre a síntese especifica de certos segmentos de DNA.
• Como ocorre?• Utilização de um pequeno segmento: Primer
(iniciador) de um segmento desejado.• Vários ciclos geram um número de seqüências
idênticas de DNA.
AFLP
• AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism) Significa o Polimorfismo de Comprimento de Fragmentos Amplificados.
O AFLP combina a especificidade, resolução e poder de amostragem da digestão com enzimas de restrição e a praticidade e velocidade do PCR.
• ETAPAS– Clivagem com 2 enzimas de restrição;– Ligação de adaptadores específicos;– São sintetizados inicializadores complementares aos
adaptadores;– Amplificação seletiva ( reação de PCR)– Eletroforese.
Microssatélites
• Seqüências curtas (300 pb)
• Repetições em tandem (6 a 8 nucleotídeos = mais comuns TG/AC)
• Mais utilizada em mapeamento genético, devido a sua grande
• P= G+A
VP = VG + VA
Uso de marcadores no estudo de caracteres quantitativos
• Caracteres quantitativos– Controlados por vários genes de pequeno efeito– Sofrem maior influencia ambiental– Não se sabe quanto ele contribui para o fenótipo
• QTL: Quantitative Trait Loci; Locos de um caractere quantitativo identificado por marcadores moleculares.
• Finalidade: determinar quanto de um caractere quantitativo é explicada por um ou mais marcadores
• Como os caracteres quantitativos são medidos por meio de médias os variâncias, pode-se ter idéia da porcentagem do fenótipo do caractere que é explicado pelo marcador.
QTL• São regiões cromossômicas relacionadas com
variação fenotípicas das características quantitativas
• Limitações:• Dificuldade de avaliação dos caracteres quantitativos aliados
a necessidade de ligação dos marcadores com os QTL• Dificuldade de obtenção dos próprios marcadores • Estudo difícil e trabalhoso
• Obs: Há necessidade de mais pesquisas para tornar mais eficientes o emprego dos marcadores moleculares no estudo das características quantitativas
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