Melhoramento Animal

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Melhoramento Animal (ZOO 463) – P1
Conceitos Básicos:
- Estudo ligado a produção 
- o melhoramento genético implica na melhoria do ambiente 
- Desafio: aumentar a produção e a produtividades (produção por área) – não só a quantidade produzida, mas a quantidade produzida com o mesmo número de produtores da produção anterior. 
- Genética de populações: Estudo das propriedades genéticas das populações 
*Polulação: indivíduos de mesma espécie que ocupam o mesmo local num determinado tempo contínuo e que acasalam ao acaso (trocam alelos entre si).
- Características Qualitativas: Facilmente identificáveis, causadas por um ou poucos genes. 
 Ex. Presença ou ausência de chifres, Cor de Pelagem na raça Angus (Preto ou Vermelho)
*Epistasia (Penas de aves – Coloridas ou brancas)
- Frequências Genotípicas: São as proporções dos diferentes genótipos para o gene considerado na população. 
 Ex. Raça Shorthorn 
 A1A1 = Vermelho n1= 300 /A1A2 = Ruão n2= 500/ A2A2 = Branco n3= 200 TOTAL= 1000
 F1= 300/1000 = 0,3 / F2 = 500/1000= 0,5 / F3 = 200/1000 = 0,2 TOTAL = 1
- Frequências alélicas ou Gênicas: São as proporções dos diferentes alelos de um determinado gene na população 
 Ex (acima): 
FA1 = 300.2 + 500/2000 = 0,55 FA2 = 500+ 200.2/2000 = 0,45
- Equilíbrio de Hardy-Weinberg (1908): Frequências genotípicas e alélicas não se alteram, a não ser que ocorra Migração, Mutação ou Seleção (processos capazes de modificar a constituição genética da população, por influenciarem no processo de transmissão dos genes de uma geração para outra). 
Migração: Efeitos dependem da taxa de migração e das diferenças de frequência entre os migrantres e a população receptora.
Mutação: Qualquer alteração no material genético do indivíduo. 
Seleção: Ignora o princípio de seleção natural *Força mais importante para o aumento da frequência gênica em uma população. (Ex. Seleção de animais sem chifres no lugar dos com chifres – melhor manejo/ mais fácil)
- Genética Quantitativa: ***MELHORAMENTO: Características determinadas por muitos genes e que são influenciadas pelo ambiente. 
 Variação continua (não forma classes definidas), poligênica (controlada por muitos genes), influenciada por fatores ambientais (saúde, manejo, nutrição, alimentação...) , estudadas a nível de população, descritas através de parâmetros tais como média e variância. 
 Ex. Ganho de peso, conversão alimentar, idade a puberdade
Fenótipo = Genótipo + Ambiente (P = G + E )
Valor observado da característica = Agrupamento gênico que influencia a característica + Fatores não genéticos que influenciam a característica
Genótipo = Valor genético Aditivo + Desvio dominância ( G = A + D)
A= Soma dos efeitos médios dos genes que um indivíduo carrega/ Individuo carrega durante as sucessivas gerações 
D = Resulta da propriedade de dominância entre alelos de um loco
Ex. PRODUÇÃO DE LEITE A = 10 Kg a = 5Kg 
AA = 20 kg aa = 10 Kg Aa = Codominância :15 kg / Dominância : 17kg (+ 7 Kg de desvio de dominância) / 14 kg ( + 4kg de desvio de dominância)
 
P = A + D + E 
Seleção: Escolher os animais com os maiores valores genéticos aditivos 
Valor genético: soma dos efeitos médios dos genes que um indivíduo possui (Não é possível medir diretamente)
Valor fenotípico: Precisão pela qual o valor fenotípico representa o valor genético do indivíduo. 
Herdabilidade: Proporção da variância fenotípica que é explicada pela variância genética, ou seja, a proporção herdável da variabilidade total. Causada pela variação dos valores genéticos aditivos. Varia de 0 a 1 ou 0 a 100%. Esta proporção herdável é alterada pelo efeito do ambiente.
Alta: > 0,4 (40 ou mais % da característica é determinada por valores genéticos).
Média: 0,2 a 0,4 (Ganho de peso diário em Suínos)
Baixa: < 0,2 (Grande parte da variação da característica é devido a fatores ambientais)
*Usada apenas para a população usada no cálculo 
Repetibilidade: Um animal superior na sua primeira produção continuará sendo o melhor nas próximas produções? Isso dependerá da repetibilidade da característrica. 
Ex. Produção de leite e Leitegada em suínos.
 Ao saber-se a repetibilidade da característica, podemos usar para predição do desempenho do animal com base na produção anterior. 
 Repetibilidade Alta: única medida pode representar a real capacidade de produção do animal/ Agiliza o processo seletivo.
Repetibilidade Baixa: Seleção pelas médias de vários registros (Recomendado).
Correlação: Mede o grau de associação linear entra 2 variáveis 
 +: 2 variáveis Diretamente proporcionais (Produção de leite e Produção de gordura)
 -: 2 variáveis Inversamente proporcionais (% de gordura na carcaça e % de músculo na carcaça de suínos, perímetro escrotal e idade a puberdade *Fêmeas do Pedigree, produção de leite e porcentagem de gordura – no leite)
 Correlação fenotípica: Associação observada diretamente/ 2 componentes: Genético e Ambiente 
 Correlação genética: Correlação existente entre os efeitos genéticos aditivos dos genes, que influem em ambas características. 
 Correlação Ambiental
Causas da correlação genética:
 Ligação genética – Dependência estatística entre os genes que são incorporados aos gametas
Pleiotropia – Mesmo gene ou grupo de genes influenciando 2 ou mais características.
Importância da correlação genética: Predizer a resposta correlacionada em uma característica quando selecionada para outra.
Melhoramento Animal: 
- Busca constante por inovações biotecnológicas
 * Utiliza de : Marcadores moleculares, seleção assistida por marcadores, seleção genômica, teste de paternidade, rastreabilidade, caracterização e diversidade genética, diagnóstico de doenças hereditárias, transgenia, clonagem, edição gênica.
Valor genético do Animal (Pedigree para determinada característica): Valores que representam o mérito genético que será utilizado para escolher os pais para a próxima geração. *Suínos, gado de leite...
Marcador Molecular : Qualquer fenótipo molecular oriundo de um gene expresso como no caso das lisoenzimas, ou um segmento específico de DNA (correspondendo a regiões expressas ou não do DNA)
Marcador genético: Herança Mendeliana (é possível predizer o genótipo das próximas gerações), avaliação independente de idade e sexo, associação ou não com variação fenotípica. Seleção de genes melhores para determinada característica de interesse.
Ex. 
SNPs (Dialélicos ,codominantes, mais estáveis, menor taxa de mutação, genotipagem automática em larga escala, maior prevalência no genoma). 
Microssatélites (Multialélicos, codominantes)
SNPs: Polimorfismo de base Única (Resultante da alteração de uma única base para uma determinada sequência do genoma/cadeia, de maneira que o alelo alternativo tenha uma frequência igual ou superior a 1%). Baseiam-se nas alterações mais elementares da molécula de DNA. São a forma mais frequente de variação genética (90%). São extremamente abundantes nos genomas (amplamente distribuídos). 
Teste de paternidade: Corrige a paternidade de progênies de valor/ Identifica relações de parentesco entre dois animais.
Marcadores em Genes: 
Bovinos de corte: - Miostatina (GDF – 8) - Tiroglobulina - Calpaina - Calpastatina 
 - DGAT – Leptina
Bovinos de Leite: - BLAD - k-caseína - Beta-lactoglobulina -DGAT -GHR 
*Gene de efeito maior ( Miostatina GDF8):
Vantagens: Eleva 30% da massa muscular, diminui a deposição de gordura Desvantagens: Diminui o tamanho dos órgãos, reduz a fertilidade, Atraso da maturidade sexual.
Seleção genômica: Busca a diminuição do intervalo de geração e valores genéticos mais acurados.
*Animais de companhia > Estética 
* Animais de produção > Características que favorecem a produção de leite ou carne.
Diferencial de Seleção: É a diferença entre a média dos animais selecionados e a média da população.
 ΔS = Média Selecionados - Média população 
Diferencial de Seleção padronizado:Multiplicação da intensidade de seleção (i) pelo desvio padrão fenotípico da característica na população (σp). 
 ΔS = i. σp
Intensidade de seleção: Função da proporção de animais selecionados para reprodução. Quanto menor for a porcentagem de animais selecionados, maior será a intensidade de seleção. (TABELA).
 i = Média selecionado – Média população/ σp
Ganho genético esperado: A resposta a seleção depende da herdabilidade, da intensidade de seleção e da variabilidade da característica na população. 
 ΔG = h^2 . ΔS
 Ganho genético esperado da população: Média do diferencial de seleção dos machos e do diferencial de seleção das fêmeas
 *O número de machos é sempre menor do que o número de fêmeas selecionadas nos programas de melhoramento animal.
 ΔS = ΔSm – ΔSF/2 
Objetivos de seleção: Descreve a expectativa do que deve ser melhorado no rebanho. Depende do sistema de produção e do mercado. 
Ex. Produção de bezerros para sistemas extensivos de produção em ambiente tropical, aumento da precocidade sexual e da eficiência reprodutiva, obtenção de animais com melhor eficiência alimentar, melhor qualidade do produto final, maior bem estar animal.
Intervalo de Geração: 
-O progresso genético por intervalo de tempo é mais importante do que o progresso por geração, de modo que o intervalo de gerações é fator importante no cálculo da resposta a seleção. 
-Média de idade dos pais quando nascem os descendentes que são destinados a se tornarem os pais na próxima geração.
 ΔG = i . h^2 . σp / t * t= intervalo de geração
Resposta a seleção: 
 Resposta direta: Seleção -> Característica X -> Resposta em X
 Resposta correlacionada: é mais eficiente que a direta se:
A característica de interesse (Y) apresenta baixa herdabilidade, pode ser exercida maior intensidade de seleção na outra (X) característica do que na característica de interesse (Y), as duas características são altamente correlacionadas geneticamente e a herdabilidade da outra (X) é maior que daquela de interesse, é mais fácil e mais econômico medir a outra (X) característica do que a de interesse (Y) , a outra característica (X) pode ser medida mais cedo na vida do animal.
 Ex: Perímetro Escrotal X Precocidade Sexual em Bovinos (e fêmeas vindas do Pedigree)
Tipos de Seleção: 
- Individual ou massal: Os indivíduos são selecionados apenas de acordo com os seus valores fenotípicos próprios. Mais eficiente em características de média a alta herdabilidade. Os fenótipos são uma expressão mais segura do valor genético dos indivíduos.
 VG = média fenotípica todos indivíduos medidos na mesma época do indivíduo i + h^2 x (Valor fenotípico do indivíduo i – Média de todos os indivíduos medidos na mesma época do indivíduo i)
- Pedigree: É a seleção do animal baseada na informação dos seus ascendentes. É mais importante na avaliação de animais jovens ou de animais em cujo sexo a característica não se manifesta (só nos machos ou só nas fêmeas). Características de baixa herdabilidade. Útil como acessório a seleção individual, no caso da informação do indivíduo ser conhecida. Em características de baixa Herdabilidade, o pedigree pode receber maior ênfase, principalmente se os méritos dos pais e dos avós são mais conhecidos do que os do próprio indivíduo.
 Seleção baseada em uma única observação no ascendente: 
 ΔG = i . Rij . h^2 . σp 
 *Rij : coeficiente de parentesco entre o indivíduo e o ascendente 
 Pai ou mãe Rij = 0,5 / Avô ou avó = 0,25
Valor genético: VG = Pm + Rij . h^2 . ( Pj – Pm) 
 *Pm = Média da população a que pertence o ascendente Pj = Valor do fenótipo da característica no ascendente.
- Progênie: Seleção do animal baseada na informação de seus descendentes. O método consiste na comparação dos filhos ou filhas, netos ou netas de um reprodutor com os de outros reprodutores. O valore fenotípico de um único animal para avaliação do pai tem muito pouco valor, entretanto, quando a média de muitos filhos é usada, influências do meio são menores. Então, quanto maior o número de filhos, mais precisa é a avaliação do reprodutor.
 *TESTES DE PROGÊNIE: Número de filhos de um reprodutor é comparado com um número adequado de filhos de outros reprodutores, nas mesmas condições de manejo e criação. O Teste é válido nas seguintes circunstancias: 
1. Há condições de se avaliar um número expressivo de filhos do reprodutor.
2. O animal selecionado pela progênie vai ser usado intensamente.
3. A característica não se manifesta no próprio animal, como por exemplo seleção de touros para produção de leite.
4. A característica a ser avaliada só pode ser medida com abate do animal.
Programas de Seleção tradicionais: 
- Coleta de dados fenotípicos dos animais (Produção de leite, ganho de peso, conversão alimentar, etc)
- Predizer o mérito genético dos animais da população = Avaliação Genética
- Selecionar os animais superiores para pais da próxima geração 
Fenótipo + Pedigree -> Metodologia estatística -> Predição do mérito genético
Limitações da Avaliação genética: 
- Devagar: Testes de progênie para características de produção leva de 3 a 4 anos a partir da inseminação. Leva pelo menos 5 anos para que um touro tenha sua primeira avaliação.
- Caro: Teste de progênie custa 25.000-50.000 reais por touro, somente 1 entre 8-10 touros será aprovado no teste de progênie. São pelo menos 200.000 reais investidos em cada touro ativo.
Marcadores genéticos: Permitem que a herança seja seguida através das gerações. Milhares de marcadores no genoma.
Seleção genômica: Sistema de treinamento utilizando dados fenotípicos e genotípicos (Grande sistema de regressão). Predição do mérito logo após o nascimento do animal combinando o mérito de pedigree e o mérito predito utilizando os SNPs.
Em caso de irmãos completos, qual deve ser escolhido?
Em caso de genômica é preciso determinar qual recebeu os genes de interesse (Maior quantidade) -> Melhor valor genético genômico.
Genótipo de um SNP -> Informação equivalente a 34 filhos 
Em características de menos herdabilidade (ambiente muito expressivo), ao descobrir a característica é possível determinar uma quantidade maior. (Ganho maior em apurácea).