Fundamentos de melhoramento animal

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MELHORAMENTO ANIMAL
Melhoramento zootécnico Melhoramento genético + ambiental. Obtenção de melhor produção.
Melhoramento genético Processos para mudar na DIREÇÃO DESEJADA (Menor: parasitas, intervalo entre partos, idade ao primeiro parto, etc. Maior: quantidade de carne/ peso do animal). Causa um aumento da quantidade de animais com desempenho ótimo ou próximo disso e tem como consequência o aumento da uniformidade/ diminuição da variabilidade. Acasalamento dirigido (controlado).
Objetivo do melhoramento Alterar geneticamente a população, aumentando a frequência de alelos ou combinações alélicas favoráveis.
O que é população no ponto de vista da genética? Indivíduos da mesma espécie que se acasalam e por isso possuem propriedades numa dimensão de espaço e tempo.
O que é uma característica? Qualquer aspecto observável (cor da pelagem, presença de chifres...) ou mensurável (peso, produção de leite, altura da cernelha em equinos, quantidade de gordura subcutânea...) em um indivíduo.
Fenótipo (P) Uma categoria observada ou nível de desempenho medido para uma característica em um indivíduo.
Ex: 5kg leite/lactação, ovo vermelho, 350kg/dia...
Genótipo (G) Composição de genes em um indivíduo ou vários locos.
Ex: loco A (AA, Aa, aa) locos A, B e C (AaBBCC)
Efeito do ambiente (E) Efeitos de fatores externos (não genéticos) sobre o desempenho de um animal.
Ex: manejo, alimentação, temperatura, sanidade...
P = G + E + GE, sendo
 G= valor genotípico (alelo, dominância e epistasia)
Interação genótipo-ambiente Alguns genótipos se desenvolvem melhor em determinados ambientes. Por exemplo, vacas holandesas têm melhor desempenho em locais com temperaturas amenas.
Diferenças fenotípicas= Diferenças genotípicas + Diferenças ambientais 
), sendo variância.
(A contribuição do valor genotípico é menor que a contribuição do meio ambiente).
Na prática, existem numa população:
· Animais com mesmo fenótipo mas com genótipos diferentes Diferenças genéticas
AA (350kg de peso vivo) e Aa (350kg de peso vivo)
Amostragem mendeliana Grau de incerteza do resultado dos cruzamentos (hora passa A outras passa a).
· Animais com diferentes fenótipos mas genótipos iguais Diferenças ambientais
AA (450kg) e AA (300kg)
Linhagem Grupo de indivíduos da mesma raça que possuem características em comum. Locos em homozigose. Bem parecidos fenotipicamente.
Mestiços Animais oriundos de acasalamento de animais de diferentes raças ou diferentes linhagens. Animais “cruzados”.
Híbridos Oriundos do acasalamento de diferentes espécies.
Ex: jumento (62 cromossomos) + égua (64c) = burro ou mula (63 c. -1 sexual)
Porque aprender melhoramento genético animal?
Precisamos aprender pois o genótipo é herdável, então buscamos animais cada vez melhores para se ter um aumento da produção e produtividade dos animais domésticos e para atender a crescente demanda por produtos de origem animal. 
· Duas questões fundamentais enfrentadas pelo melhorista:
1) Qual o melhor animal? “Melhor” é um termo relativo. Não há um melhor animal para todas as situações. Depende do objetivo do criador, do consumidor, do sistema de produção. 
2) Quais animais da população você acasalaria para obter genes superiores aos pais? Definir quais características são interessantes para atingir o objetivo definido pelo produtor.
-É preciso procurar atender o consumidor final (base da pirâmide).
Para cães, gatos e equinos o termo produtor comercial não é utilizado pois carne e leite não são produzidos.
- Criadores de cada nível tentam produzir o animal que o próximo nível necessita, tendo em mente que o melhor animal que trará maiores lucros ao criador comercial.
Distorções nos objetivos de seleção: Os criadores de elite e multiplicadores começam a valorizar, por exemplo, certas características como padrão racial. 
Competição entre criadores: Exposições/sumário de touros faz com que deixem de atender as necessidades dos consumidores.
Como as populações podem ser melhoradas?
Métodos/ferramentas/processos de melhoramento:
· Seleção Escolha dos indivíduos que serão pais da próxima geração. Pode ser: Natural (sem controle) ou Artificial (escolher o animal em função do valor genético/da composição de alelos favoráveis). Com ela podemos melhorar, causar mudanças genéticas, incremento da proporção de alelos favoráveis/desejáveis a longo prazo (gerações futuras). Para a seleção ser eficaz o fenótipo tem que reproduzir o valor genético(A), o qual é herdável. Característica com alta herdabilidade possui alta correlação entre valor fenotípico e valor genético.
Critérios de seleção: Conjunto de características que serão mensuradas, analisadas e selecionadas para que o objetivo seja obtido.
-Características fáceis de medir a campo, herdáveis e que não tenham relações antagônicas com outras que também sejam importantes.
Ex prático: -Objetivo de seleção Alta produção de carne de boa qualidade, com menor custo em um curto espaço de tempo (34-32 meses).
 -Seleção para Precocidade sexual (curto tempo e reduzido custo): Idade ao primeiro parto, probabilidade de prenhez aos 14 meses, perímetro escrotal (característica altamente herdável, quanto maior o PE menor a idade de puberdade das filhas), intervalo entre partos (IEP), desmama e peso ao sobreano.
Precocidade de crescimento (quantidade de carne): Peso ao nascer, peso à desmama, peso ao ano e a sobreano, ganho médio diário.
Precocidade de terminação (deposição de gordura): 1) Escores visuais-> EPMURAS (Estrutura corporal, Precocidade, Musculosidade, Umbigo, caracterização Racial, Aprumo, Sexualidade). 2) Espessura de gordura de cobertura/subcutânea, área de olho de lombo, marmoreio, EPG8.
Qualidade da carne: Características como cor, palatabilidade, maciez. Outras como temperamento, resistência a ectoparasitas e tolerância ao calor.
· Acasalamento Combinar o material genético da melhor forma possível.
Objetivos: Acasalar para obter valor genético (A) extremo na progênie. 
Cruzamento: Fazer uso da complementariedade. 
Ex: Adaptação ao clima, obter vigor híbrido (heterose/Aa). Depende da interação alélica, quanto maior ela for melhor. 
Entretanto, animais com alto valor genético podem gerar filhos ruins Amostragem mendeliana (não sabemos qual alelo veio do pai e qual veio da mãe).
Assim sendo, para se estabelecer o melhoramento devemos:
-Identificar o sistema de produção;
-Definir os objetivos e critérios de seleção;
-Identificar os melhores animais (selecionar);
-Usar internamente (acasalar).
Ao longo das gerações observa-se a melhoria.
Resumo de estatística
São medidas individuais, sempre uma estimativa, com exceção da média. Por isso trabalhamos com amostras.
Variável aleatória Característica que pode assumir qualquer valor
-Discretas: Só assume valores inteiros. Ex: Número de leitões/leitegada
-Contínuas: Pode assumir qualquer valor dentro de um intervalo. Ex: produção de leite
Constante Ex: . Ele só assume esse valor. Não tem no melhoramento.
Características quantitativas com distribuição normal
A maioria dos animais se encontram na média(μ) para a característica. A medida que se afasta da média encontra-se menos animais. (Sofre influência de muitos genes e do ambiente).
Ambas são distribuições normais. A primeira curva nos mostra uma menor variabilidade (observa-se maior amplitude de variação característica de maior valor observado - característica de menor valor observado) enquanto a segunda nos mostra uma variabilidade maior, o que é melhor para o melhoramento. 
Quanto maior a variância() maior a variabilidade.
Média(μ) Localização de centro
Variância S². Medida de dispersão/variabilidade dos dados (diferença entre os fenótipos).
Desvio padrão . Medida de variação para fins descritivos. Quanto maior S, maior a amplitude de variação.
Excluiu-se os outliers (dados discrepantes) que representam uma porcentagem muito pequena da população. Mas é importante conhecer sobre o animal antes de excluí-lo.
Covariância 
 A covariância mede quanto x e y variam conjuntamente. Fornece a direção da associação linear entre asvariáveis aleatórias.
Em (b) as variáveis aleatórias andam no mesmo sentido. Em (d) andam em sentido oposto.
Entre -0,4 a 0,4 o grau de associação é fraco. 
Entre 0,4 e 0,7 (+ ou -) é moderado. 
 Maior que 0,7 (+ ou -) é alto.
Correlação rx,y= covx,y / Sx . Sy
Fornece a direção da associação linear e o grau(olhar o valor) entre as variáveis aleatórias. Pode variar de -1 a +1.
Regressão O coeficiente de regressão de y em função de x é usado para estimar o valor
de y quando se conhece o valor de x:
Ex de regressão: b (y,x) = cov (x,y)/ var (x)= 0,2684.
 Considerando que y= produção de leite e x= duração da lactação interpreta-se que:
- A cada dia aumentado na duração da lactação espera-se um aumento de 0,2684 kg de leite produzido.
bpl,dl= +0,5kg/dia 1 dia a mais na DL, espera-se um aumento de 0,5kg leite na PL.
bdl,pd= -0,5dias/kg 1 kg a mais na PL foi devido a uma redução de 0,5 dias na DL.
Coeficiente de variação: Utilizada para comparar a variabilidade das distribuições.
Exercício: Considere o peso ao nascer (PN) e à desmama (PD) em libras, de 12 bezerros de bovino de corte.
Calcular:
-Média e desvio-padrão para PN e PD.
-Covariância e correlação entre PN e PD.
-Regressão do PD em função do PN.
-Amplitude de variação do PN e PD. 
-Coeficiente de variação do PN e PD.
	BEZERRO
	PN(x)
	PD(y)
	1
	62
	515
	2
	74
	430
	3
	72
	475
	4
	98
	565
	5
	88
	630
	6
	80
	510
	7
	78
	495
	8
	72
	480
	9
	75
	555
	10
	86
	505
	11
	86
	470
	12
	78
	445
Função SD é estatística. (somar PN(x) e PD(y) e apertar M+ para armazenar)
mediaPN= 79,0833 lb mediaPD= 506,25 lb
Spn= 9,3950 lb Spd= 55,5192 lb
S²pn= 88,252 lb² S²pd= 3082,3864 lb²
SomatórioX= 949 somatórioY= 6075
covx,y= (somat.xXy)-(somat.x X somat.y/12) / n-1 somat.x X y=482915
COVpn,pd= 225,7955 
 Rpn,pd= COVpn,pd/ Spn X Spd= 0,43 +. grau de associação moderado
b= 2,56 lb/lb: A cada 1 lb que aumenta ao peso ao nascimento espero um aumento de 2,56 lb o peso à desmama.
Se resultado fosse -2,56 seria: A cada lb que aumenta no peso ao nascimento, espero uma diminuição de 2,56 no peso á desmama.
Apn= 98-62= 36 lb Apd= 630-430= 200 lb 
CVpn= 11,88% CVpd= 10,96%
Genética de populações 
Conhecer a estrutura genética e saber se existe variabilidade genética nas populações a partir do conhecimento das:
-Frequências genotípicas/ genótipo: AA, Aa, aa
-Frequências gênicas/alélicas: “A” e “a”
Conceito simples: Relacionava as frequências alélicas em uma população ideal.
Teorema de Hardy-Weinberg Uma população grande sob acasalamento ao acaso e na ausência de mutação, migração e seleção mantém as frequências alélicas e genotípicas inalteradas ao longo das gerações.
Acasalamento ao acaso: Cada indivíduo tem igual probabilidade de se acasalar com qualquer indivíduo do sexo oposto.
População panmídica: Panmixia é sinônimo de acasalamento ao acaso. Então é uma população em equilíbrio.
P² + 2pq + q² (p + q), sendo:
p²= homozigotos dominantes p + q = 1
2pq= heterozigotos q = 1 - p
q²= homozigotos recessivos p = 1 – q
H² = 4DR
A variabilidade é importante para que haja o melhoramento, o qual ocorre lentamente e a longo prazo.
 Propriedades de uma população em Equilíbrio de Hardy-Weinberg:
1) Quando há acasalamento ao acaso, o equilíbrio é atingido em uma geração independente das frequências genotípicas da geração paterna;
2) H (heterozigoto)= 2pq não excede 0,50. Se exceder não está em equilíbrio. 
1 locus 2 alelos A,a 
Frequências gênicas f(A)= p, f(a)= q
Frequências genotípicas f(AA)= p² = D ; f(Aa)= 2pq= H ; f(aa)= q²= R
3) H²= 4DR (equilíbrio), caso H²≠ 4DR a população não está em equilíbrio.
- As frequências genotípicas são influenciadas pelas frequências alélicas.
-Quando a frequência de um alelo (AA) é baixa, o alelo raro predominantemente no heterozigoto.
Genética Quantitativa
Estuda a herança e como se comportam as características quantitativas.
Característica quantitativa aquela cujos fenótipos têm expressão contínua (as vezes descontínua).
Ex: Produção de leite (contínua). Número de ovos (descontínuas).
Determinadas por muitos pares de genes e muito afetadas pelo ambiente.
-A distribuição de frequências da maioria das características quantitativas aproxima-se razoavelmente da curva normal.
Distribuição descontínua Pequeno número de classes, fácil de separar e identificar.
Distribuição contínua Grande número de classes, difícil de separar e identificar.
Característica qualitativa Fenótipos são expressos em categorias.
Ex: Presença ou ausência de chifres, cor da pelagem em Angus (preto ou vermelho).
Em geral são determinadas por poucos pares de genes (oligogênicas) e são pouco afetadas pelo ambiente.
Características de limiar São poligênicas que exibem fenótipos categóricos.
Ex: Dificuldade de parto, ocorrência de prenhês.
Parece característica qualitativa mas é controlada por muitos genes.
-O que características poligênicas e oligogênicas têm em comum? 
São sujeitas às leis de Mendel (são passadas) e as ferramentas do melhoramento são as mesmas (seleção e acasalamento).
Modos/tipos de ação gênica
-Genótipo representa o conjunto de genes de um indivíduo.
-Melhoramento avalia a ação deste conjunto de genes sobre o fenótipo.
-Num mesmo genótipo, os modos de ação gênica podem ser diversos: Dois ou mais genes podem cooperar, interagir quando juntos ou interferir na manifestação do outro.
Do ponto de vista quantitativo: efeito médio dos genes em relação ao fenótipo do indivíduo.
	
	
	TIPOS DE AÇÃO GÊNICA
	
	
	GENÓTIPO
	ADITIVA
	
	NÃO ADITIVA
	
	
	
	Dom. completo
	Dom. incompleto
	Sobredominância
	AA
	10
	10
	10
	10
	Aa
	8
	10
	9
	12
	aa
	6
	8
	6
	8
Os tipos de ação gênica são classificados de acordo com a forma como o heterozigoto se situa relativamente aos homozigotos.
Aditiva O valor genotípico do heterozigoto é igual à média dos homozigotos.
-Vários pares de genes atuam numa característica;
- Cada gene que constitui o genótipo tem seu efeito (individual e aditivo) sob a característica;
- Respondem melhor e mais rápido ao processo de seleção devido à contribuição de cada alelo, já que se soma todos os efeitos dos genes;
-Provoca acréscimo ou decréscimo, independente dos outros genes presentes.
-Ao acasalar indivíduos com valores mais elevados, esses efeitos dos genes aditivos são herdados. Consequentemente a ação gênica aditiva será aproveitável pela seleção pois não depende da interação e sim da contribuição de cada alelo (que é transmitido).
Não Aditiva Relacionada com a interação entre os genes. Essa interação pode ocorrer: 
No mesmo loco: 
 -Dominância total/completa: Heterozigoto/F1 tem fenótipo igual ao do dominante.
- Dominância parcial/incompleta: Heterozigoto/F1 tem fenótipo próximo ao do homozigoto dominante.
- Sobredominância/ Superdominância: Heterozigoto/F1 é superior a qualquer dos dois homozigotos.
Locos diferentes:
-Epistasia: A expressão fenotípica de um par de genes é influenciada pelos alelos presentes em outros “locus”. Em genótipos diferentes, se for substituído um gene por outro (a por A, por exemplo) pode gerar um valor fenotípico diferente para esses genes, devido à interação com genes não alélicos.
Ex: Zz ........ CcBbaa=6
 Zz ........ CcBbAa= 10, logo A=4.
Ex: coloração de cães da raça labrador.
B- determina a cor b- determina a extensão da cor
B_E_: preto 
bbE_: chocolate
__ee: amarelo (a homozigose do alelo e impede a expressão das cores preto e chocolate).
-Pleiotropia: Fenômeno causado pela epistasia. Efeito de um gene sobre diversas características do fenótipo.
Modelos genéticos para características quantitativas
P = µ + G + E, sendo que
P= valor fenotípico;
µ= média dos valores fenotípicos de todos os indivíduos da população;
G= valor genotípico (efeito de todos os genes que determinam a característica;
E= efeito do ambiente sobre o valor fenotípico da característica.
O modelo representa as condiçõesgenéticas e de ambiente para um único indivíduo. Os valores são específicos para cada característica.
· Decompondo o valor genotípico(G) e efeito do ambiente(E):
G = A + D + I, sendo que
A= valor genético (efeito individual do gene. Valor reprodutivo- o que é transmitido);
D= desvio de dominância;
I= efeito da epistasia. 
D + I = VCG (valor de combinação gênica)
G = A(herdável) + VCG(não herdável)
A(valor genético)= BV(breeding value)= Valor reprodutivo. O reprodutor com seu A vai passar para seus descendentes metade do seu patrimômio genético e essa metade é chamada DEP (diferença esperada na progênie). 
DEP usada para gado de corte e PTA para gado de leite. Ambas possuem o mesmo significado.
E = Et + Ep, sendo que
Et= efeito ambiental temporário. Atua sobre o P num determinado desempenho (dieta, clima, enfermidade...);
Ep= efeito ambiental permanente. Atua sobre o P em todos os desempenhos do indivíduo (perda de um teto, peso á desmama...).
Assim, de maneira geral temos que:
P = µ + A + D + I + Et + Ep + GE