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Tecnologia de marcadores moleculares para o melhoramento genético de rebanhos bovinos Eliza Rossi Komninou.

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Apresentação em tema: "Tecnologia de marcadores moleculares para o melhoramento genético de rebanhos bovinos Eliza Rossi Komninou."— Transcrição da apresentação:

1 Tecnologia de marcadores moleculares para o melhoramento genético de rebanhos bovinos Eliza Rossi Komninou

2 Melhoramento genético de rebanhos bovinos MELHORAMENTO ANIMAL Busca a obtenção de animais dotados geneticamente de uma herança superior Baseia-se no estudo de diferentes métodos de cruzamento e seleção de animais. Robert Bakewell – Fundador dos padrões modernos de melhoramento animal e do desenvolvimento de técnicas de cruzamento O filho se parece com os pais ou com seus ascendentes Acasalar o melhor com o melhor ( )

3 Melhoramento genético de rebanhos bovinos Início do século XX Produção animal como atividade comercial: Demanda por animais com melhor desempenho e que fossem melhor adaptados; Seleção genética - caráter intuitivo, com base em características estéticas e produtivas; Aumento da freqüência de alelos favoráveis aprimorando características produtivas; Não havia conhecimento dos genes envolvidos, e dos mecanismos moleculares a eles associados;

4 Melhoramento genético de rebanhos bovinos Por meio de avanços nas áreas de estatística, do desenvolvimento de modelos de seleção mais elaborados e de softwares mais sofisticados, os programas de melhoramento tem conseguido progressos significativos. Limitações ??? Pela dificuldade para medir certas características em programas de melhoramento o incremento nas taxas de melhoramento dessas características fica limitado

5 Método de seleção clássica BASEADA NO FENÓTIPO A capacidade de produção de um animal (fenótipo) é o reflexo da interação de seu material genético (genótipo) com o ambiente. BASEADA NO FENÓTIPO A capacidade de produção de um animal (fenótipo) é o reflexo da interação de seu material genético (genótipo) com o ambiente.

6 Método de seleção clássica

7 Exemplo de ferramenta de seleção clássica:

8 Teste de progênie CENTRAIS DE COLETA DE SÊMEN

9 Machos com 8 meses são levados para as centrais de coleta de sêmen e com idade entre 11 a 14 meses começam a ser coletados; São coletadas 3000 doses de sêmen de cada touro jovem; Estas 3000 doses de cada um destes touros jovens são distribuídas aleatoriamente para fazendas colaboradoras; Cada novilha parida é avaliada (cerca de 80 novilhas são avaliadas por touro) e os dados entram nas avaliações dos touros Teste de progênie

10 As filhas resultantes são identificadas, quando parem são classificadas e passam pelo controle leiteiro Estes resultados são utilizados para calcular a prova de cada touro Apenas os melhores 5 a 10 % dos touros avaliados voltam a coletar sêmen para a comercialização pois são os Touros Melhoradores e o restante é abatido.

11 Muito tempo e dinheiro são gastos para se provar um touro. Em média gasta-se US$ para cada touro que entra em teste. Desde que o touro jovem chega a central (com 8 meses) até sair sua prova se passam 4 anos em que o animal permanece em estábulos recebendo alimentação e os cuidados necessários até que suas filhas sejam avaliadas. Aspectos importantes

12 Livros Genealógicos Registro genealógico das principais raças européias criadas no Brasil Informações a respeito de características de cada animal quanto a ascendência, conformação, função reprodutiva, produtividade, longevidade, etc.. Exemplo:

13 Principais caracteres produtivos para seleção de bovinos BOVINOS DE LEITE: - Produção de leite (Kg por lactação) - Produção de gordura e proteína no leite - Peso corporal -Tamanho - Velocidade de ordenha mecânica - Intervalo entre partos - Conformação de úbere - Estrutura correta das patas e dos aprumos - Temperamento (docilidade) - Resistência a doenças - Especificações da raça

14 Principais caracteres produtivos para seleção de bovinos BOVINOS DE CORTE - Fertilidade - Taxa de desmama - Idade á puberdade - Intervalo entre partos - Peso ao nascer e à desmama (205d) e ao ano de idade - Peso do bezerro desmamado e do animal maduro - Habilidade materna - Espessura de gordura subcutânea - Conformação, musculatura, tamanho, gordura, aprumos - Aproveitamento de carcaça ao abate, forma e proporções - Peso dos cortes comerciais, marmoreio da carne - Temperamento (docilidade) - Especificações da raça

15 Programas de melhoramento genético que aumentem a eficiência da produção e a padronização dos animais e de seus produtos. Agroindústria

16 Objetivos do melhoramento animal Agroindústria Direcionamento de cruzamentos entre animais geneticamente provados; Importação e disseminação de material genético (animais, sêmen e embriões) de rebanhos selecionados; Utilização de cruzamentos entre raças aumentando a heterose, geralmente refletida no aumento de produtividade. Novas exigências e demandas dos consumidores Necessidade de aumento da eficiência do processo produtivo Competitividade do mercado (produção com baixo custo e alta qualidade)

17 Biotecnologia no melhoramento de rebanhos bovinos Inseminação artificial/ IATF Tansferência de embriões (TE) Produção in vitro de embriões (PIVE) Sexagem de embriões Marcadores Moleculares - Marker Assisted Selection (MAS) Embriologia molecular Transgênese Animal Clonagem

18 Marcadores moleculares Marcadores moleculares são por definição todo e qualquer fenótipo molecular oriundo de um gene expresso ou de um segmento específico de DNA que diferencia dois ou mais indivíduos quanto a: desempenho, crescimento, precocidade, qualidade de carne, e mesmo doenças congênitas importantes dos bovinos O uso de marcadores moleculares principalmente de DNA, permite que o potencial genético de um animal seja determinado com maior precisão, antes mesmo da expressão do seu fenótipo.

19 Marcadores moleculares A partir de 1970: Possibilidade de incrementar a informação oriunda do fenótipo com aquela oriunda diretamente do DNA; Marcas na seqüência de DNA próximas à região de interesse (genes) permitiriam o acompanhamento da segregação de alelos por gerações e, por conseqüência, da característica de interesse a elas associada. Essas marcas são identificadas pela associação dos alelos segregantes com valores fenotípicos referentes à característica estudada. Além disso, mutações que ocorrem durante o processo de duplicação de um gene, dando origem a um novo alelo, tem um efeito diferente também, sobre a expressão do caráter (fenótipo) e também podem ser identificadas.

20 Polimorfismo genético Os alelos de genes ligados ocupam o mesmo locus em cromossomos homólogos Complexidade de bases genéticas para alguns caracteres em bovinos: (exemplos) - Presença ou ausência de aspas: controlado por um loco com dois alelos M ou m. - Grupos sanguíneos: Cerca de 25 a 30 alelos. Alelos múltiplos em um Locus = Polimorfismo genético São diferentes versões de uma certa seqüência de DNA em um determinado local cromossômico (locus)

21 Herança Poligênica Praticamente todas as características de interesse econômico (caracteres quantitativos) são de herança poligênica, ou determinadas por poligenes POLIGENE: Vários genes, cada um contribuindo com mais ou com menos efeito sobre o fenótipo. Afetam muitas vezes mais de uma característica e são fortemente influenciados pelo ambiente). A partir do desenvolvimento de marcadores polimórficos (especialmente microssatélites e SNP) capazes de identificar os alelos associados a essas características complexas nas populações, foi possível a construção do Mapeamento de locos de características quantitativas (QTL).

22 Herança Poligênica LOCOS DE CARACTERÍSTICAS QUANTITATIVAS (QTL). São os locais individuais no cromossomo que afetam a expressão da característica Quanto maiores os efeitos do QTL sobre uma característica, o tamanho da população e a herdabilidade e quanto mais próximo o marcador estiver do QTL, mais fácil será a sua detecção.

23 Identificação de genes de interesse zootécnico 1) Mapeamento de QTL: pode determinar as regiões genômicas que contém genes de interesse, mas o intervalo de confiança do QTL pode ser de milhares de pares de bases e conter muitos genes; 2) Genes candidatos: limitada ao nosso conhecimento atual da função de alguns genes; 3) Seqüenciamento de DNA e mRNA, incluindo expressão gênica: arranjos de DNA podem identificar vias metabólicas associadas à característica de interesse, mas não o gene responsável. Integração das técnicas: Identificação, compreensão do número, função, contribuição e localização dos genes envolvidos no controle das características quantitativas de interesse.

24 Seleção assistida por marcadores Seqüenciamento X seleção genômica : - O seqüenciamento de genoma complementa as estratégias e permite a identificação de novos marcadores, - Não exige prévio conhecimento de QTL - Apresenta a vantagem de identificar SNP em larga escala. - Delimita a menor região cromossômica que contém um QTL

25 Seleção assistida por marcadores Genome-wide association study Estudos visando à associação de SNPs com a variação fenotípica: seleciona aqueles SNPs que possam potencialmente modificar o gene ou QTL envolvido no controle da característica sob investigação, de forma a afetá-la. Chips de SNP - seqüenciamento de 2ª geração Detecção de milhares de SNP simultaneamente, a um menor custo e de maneira rápida Prometem uma revolução na genômica animal !

26 Seleção assistida por marcadores USDA EM JAN. DE 2009: ILLUMINA BOVINE SNP50 BEADCHIP; Genotipagem de touros provados; marcadores moleculares; tiveram relações com características econômicas; Acréscimo nos padrões de confiabilidade para touros jovens: - produção (65-70%) - tipo (30-60%) - saúde (30-60%)

27 Seleção assistida por marcadores FONTE: (Usda) No momento em que o terneiro nasce é possível predizer o mérito genético do possível reprodutor com aproximadamente 70% de confiabilidade

28 Seleção assistida por marcadores Embriologia Molecular X Seleção por marcadores Genotipagem ainda fase embrionária Só os embriões de elevado mérito genético são transferidos para fêmeas receptoras. Estabelecimento de critérios para a identificação e a seleção mais rápidas dos animais portadores de características de interesse comercial Redução do intervalo entre gerações e dos custos do processo de reprodução.

29 BovineSNP50 Genotyping BeadChip O avanço genético nos próximos 10 anos será superior ao obtido nas últimas cinco décadas!!!

30 Inovação O potencial produtivo dos animais pode ser estimado de acordo com as informações das características economicamente relevantes diretamente a partir de seqüências do DNA. As informações sobre o perfil genético do rebanho são obtidas rapidamente, permitindo que se antecipe em muito tempo o processo de tomada de decisões, o que reflete diretamente na redução de custos.

31 Inovação Produtores e pecuaristas podem selecionar seu rebanho para determinadas características sem sacrifício de outras, obtendo ganhos sistêmicos e quase que imediatos. As estimativas sobre o perfil produtivo, permitem aos produtores orientar o descarte, a reposição, os acasalamentos e o manejo.

32 Genes de interesse zootécnico bovino Genes e suas funções para produção na bovinocultura

33 Marcadores de interesse zootécnico para bovinos Marcadores para produção de leite: β-lactoglobulina e κ-caseína β-LACTOGLOBULINA Dependendo do genótipo pode estar relacionada a um efeito positivo na concentração de gordura, ou com menor concentração de proteína e redução na produção total do leite κ-CASEÍNA B Relacionada com maior produção de queijo, provavelmente por resultar em coagulação mais rápida e maior firmeza do coágulo

34 Marcadores de interesse zootécnico para bovinos Marcadores para produção de carne: miostatina e Leptina MIOSTATINA Gene da musculatura dupla controla o desenvolvimento da massa muscular. Alteração neste gene, que inicia sua função biológica ainda na fase embrionária, resulta em alterações no desenvolvimento muscular, gerando animais adultos com maior número de fibras musculares e maior deposição de músculo na carcaça. LEPTINA: Gene codifica a leptina, que é um hormônio produzido pelo tecido adiposo e age sobre os mecanismos energético, eficiência reprodutiva e até o sistema imune. Relacionado a peso corporal, deposição de gordura na carcaça, qualidade de cortes nobres, além de consumo de ração, área de olho de lombo.

35 Marcadores de interesse zootécnico para bovinos Outros marcadores: BLAD, DUMPS, CVM BLAD (Deficiência de Adesão Leucocitária Bovina) onde os animais afetados por esta patologia são mais susceptíveis às infecções bacterianas. DUMPS (Deficiência de Uridina Monofosfato Sintetase) os animais provenientes de cruzamentos heterozigotos de portadores deste gene podem apresentar morte embrionária de seus produtos em torno do 40º dia de gestação. CVM (Complexo de Má Formação Vertebral Cervical) bezerros homozigotos para este gene podem ser reabsorvidos, abortados ou natimortos. Já animais portadores de apenas um gene da CVM são normais, podendo apresentar baixas taxas de prenhez quando cruzados com outros portadores.

36 Perspectivas futuras em genômica de bovinos Aumento da eficiência do processo de seleção, por meio da seleção assistida por marcadores. Conhecimento da variabilidade genética, a nível molecular, das populações. Geração de um grande número de informações de seqüências de DNA. Identificação de genes candidatos para as características relacionadas a saúde animal e qualidade de produtos em bovinos.

37 Obrigada Med. Vet. Eliza Rossi Komninou Aluna PPGB - doutorado Lab. Embriologia Molecular e Transgênese


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