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1 Melhoramento Animal ➔ Introdução e conceitos básicos No Brasil, o melhoramento animal é muito utilizado em animais de produção, no entanto, encontra uma grande dificuldade: encontrar e selecionar os genes para os diferentes ambientes brasileiros dado que, existem raças mais adaptadas a determinados locais e,cada característica, sofre mais ou menos intensamente a influência do ambiente.Isto posto, o melhoramento animal tem como base a seguinte equação: 𝐹 = 𝐺 + 𝐴 + 𝐺𝑥𝐴 Onde: F ↠ Fenótipo, sendo possível ver e mensurar, a exemplo do nível de produção e peso. G ↠ Genética A ↠ Ambiente obs 1: A interação Genética e Ambiente é a grande dificuldade dos produtores. obs 2: A grande desvantagem do melhoramento é o fato das condições de criação ficarem mais exigentes. Termos Básicos: - Dna: Junção de genes em fita dupla hélice, contém toda a informação genética. - Rna: Composto das bases nucleotídeas Adenina, Citosina, Guanina e Uracila. - Cromossomo: Dna enrolado com adição de proteína. - Genótipo/Genoma: Constituição genética do indivíduo. - Gene: É a menor parte, contém toda a informação transmissível. ↠ Letais: O indivíduo vem a óbito. ↠ Recessivo: Só se manifesta em homozigose.Não é possível prever sua ocorrência. ↠ Dominante: Se manifesta com a presença de um único gene. Não é possível prever sua ocorrência. ↠ Aditivos: O mais importante para o melhoramento, se ele está presente irá se manifestar. ↠ Modificadores: Importante para o melhoramento, modifica a ação de outros genes. - Pleiotropismo: É a capacidade de um mesmo gene ou um grupo de genes de influenciar mais de uma característica. Ou seja, se há alteração em uma característica, outra também será afetada. ↠ Explica a correlação genética. ↠ É necessário estar atento para ambas mudanças. exemplo: Ao aumentar a produção de leite, há uma diminuição na porcentagem de gordura deste leite. ➔ Termos Técnicos - Puro de origem: Animais que por diversas gerações pertenceram à mesma raça, possuindo registro genealógico que comprove. ↠ POI: Puro de origem que foi importado de outro país. 2 - Puro por cruza: Mesmo fenótipo de animais PO, ou seja, possui a aparência de um PO contudo, foi formado pelo acasalamento de diversas gerações. Seu registro é feito separadamente dos puros de origem. ↠ Puro por cruza de origem conhecida: Conhece todos os ascendentes. ↠ Puro por cruza de origem desconhecida: Não conhece todos os ascendentes. exemplo: 1- Vaca holândes com touro 31 32 outra raça. 1 32 2- holândes outra raça ( PC 63 64 1 64 geração cruza 1) 3- holândes outra coisa ( PC 127 128 1 128 geração cruza 2, muito semelhante ao PO). - Raça Sintética: Criação de uma raça pelos cruzamentos. exemplo: ⅝ europeu e ⅜ zebuínos. - Grau de sangue: Constituição de raça do animal. Um PO tem grau de sangue 100%. ➔ Como calcular o grau de sangue dos animais Dado que 50% dos genes da prole vem da parte paterna e 50% da parte materna, temos: Cruzamento de 1 macho PO (100% A) x 1 fêmea POC ½ A e ½ B 100%A x 50% + ½ A x 50% + ½ B x 50% ½ A + ¼ A + ¼ B ↠ Soma-se as mesmas raças ¾ A ¼ b ↠ Prole 1 do cruzamento. A somatória final sempre tem que dar 100%. ➔ Estatística aplicada ao melhoramento animal Curva de distribuição normal A maioria dos dados estão ao redor da média, logo, poucos animais estão muito acima ou muito abaixo deste valor. Além disso, esta curva é simétrica ( os valores abaixo da média e acima da média são praticamente iguais), portanto, a média coincide com a mediana, que divide a população ao meio, e com a moda, que evidencia a classe de maior frequência. Para que ocorra a avaliação mais precisa, é necessário avaliar um grande número de dados. Graficamente: Em curvas mais estreitas há uma variabilidade menor no rebanho posto que os extremos estão mais próximos da média. Em curvas mais largas, há uma maior variabilidade no rebanho pois os extremos estão longe da média. Variância É uma medida de dispersão ou variabilidade em que, quanto maior o valor, maior a variância. Seu cálculo é feito por meio do desvio padrão. Desvio padrão: É a raiz quadrada da variância, ou seja, a distância entre a média e os extremos. É expresso na mesma unidade da medida original e significa instabilidade na média. Logo: ↑ o desvio padrão = ↑ a variância = ↑ aberta a curva = ↓ uniformidade. Curva normal x Desvio padrão Quando calculamos o desvio padrão obedecendo a curva normal, temos que o desvio positivo significa que está acima 3 da média e,o desvio negativo, que está abaixo da média. Para realizar este cálculo, temos três expressões: 𝑋 ± 1𝑆 = 68%𝑁 𝑋 ± 2𝑆 = 95%𝑁 𝑋 ± 3𝑆 = 99, 7%𝑁 Onde: X ↠ Média. S ↠ Desvio Padrão. N ↠ População observada. Exemplo: N = 50 cães X altura = 50 cm S = 1 cm 1° 𝑋 ± 1𝑆 = 68%𝑁 50 1 x 1 = 68% N± 50 1 = 68%N± Logo, 68% dos cães tem altura: 49<X<51. Dado que 100%cães --------- 50 68%cães----------- y y = 34 cães. R: Portanto, 34 cães têm altura entre 49 e 51cm. 2° 𝑋 ± 2𝑆 = 95%𝑁 50 2x 1 = 95%N± 50 2 = 95%N± Logo, 95% dos cães tem altura: 48<x<52. Dado que 100%cães----------- 50 95% cães----------- y y = 48 cães. R: Portanto, aproximadamente 48 cães têm altura entre 48 e 52 cm. 3° 𝑋 ± 3𝑆 = 99, 7%𝑁 50 3x 1 = 99,7%N± 50 3 = 99,7%N± Logo, 99,7% dos cães tem altura: 47<x<53. Dado que 99,7% são aproximadamente 50 cães, temos que o valor mínimo de altura nesse canil é 47cm e o valor máximo de altura é 53cm. Coeficiente de Variação Utilizado quando as médias são diferentes, é um valor relativo fornecido em porcentagem, sendo usado para comparar dados de experimentos semelhantes e visualizar a instabilidade na média. É possível encontrá-lo por meio da seguinte equação: x𝐶𝑉 = 𝑆 𝑋 100 Onde: CV ↠ Coeficiente de variação. S ↠ Desvio padrão. X ↠ Média. Logo: ↓ cv = ↓ variância = ↓ desvio padrão = ↑ uniformidade e estabilidade. Exemplo: Rebanho A ↠ X = 12,5Kg leite/dia Sa 1,25 Kg± CVA = 1,25/12,5 x 100 CVA = 10% Rebanho B ↠ X = 40 Kg leite/dia Sb = 2Kg leite/dia± CVB = 2/40 x 100 CVB = 5% R: Portanto, o rebanho B tem uma produção mais uniforme já que seu coeficiente de variação é mais baixo. Correlação É a associação entre variáveis sem dependência uma da outra. A correlação não quantifica, mas observa o que acontece com a característica A se modificar a característica B. Seu resultado é dado em porcentagem, podendo ser positiva ou negativa, 4 indicando em qual sentido varia, e indo de 0 a 100%, indicando se a correlação é alta ou baixa. Diante disso, temos as seguintes correlações: Correlação Alta: Acima de 70%. Correlação Baixa: Abaixo de 30%. Correlação Média: Entre 30 e 70%. Correlação Nula ou zero: Uma característica não influencia na outra. Correlação Positiva: Quando as características variam no mesmo sentido, isto é, se aumenta uma característica, a outra também aumenta e, se diminui uma característica, a outra também diminui. Correlação Negativa: Quando as características variam em sentidos opostos,isto é, se aumenta uma característica, a outra diminui e vice-versa. exemplo: ↑ ganho diário de peso = ↓ idade da primeira cria. obs: Conhecendo as correlações, é possível saber o que esperar no processo de melhoramento animal. Graficamente: Quanto mais espalhados os dados, mais fraca a correlação e, quanto mais próximo de uma reta os dados estão,mais forte a correlação. Há também como indicar graficamente se esta correlação é negativa ou positiva,evidenciando também a força desta correlação. Negativa: Positiva: Regressão É o termo estatístico que expressa o quanto se pode esperar na mudança de uma variável por mudança unitária da outra variável. A regressão mostra qual é a dependência funcional entre duas ou mais variáveis aleatórias, quantificando-as. É possível encontrá-la por meio da seguinte equação: 𝑌 = 𝐴 + 𝑏𝑋 Onde: Y ↠ Característica 1. A/b ↠ Variáveis estatísticas.X ↠ Característica 2. ➔ Modos de ação gênica Em primeiro lugar, é importante lembrar que toda ação gênica está pautada na herança, ou seja, sempre virá metade paterna e metade materna. Contudo, o macho acaba tendo uma maior importância no melhoramento animal pois ele deixa mais descendentes no rebanho e sofre melhor a seletividade. 5 Logo, num mesmo genótipo podem existir diferentes modos de ação gênica, sendo importante o efeito médio dos genes em relação ao fenótipo do indivíduo. Ação gênica aditiva Neste tipo de ação, se o gene está presente ele terá efeito no fenótipo do indivíduo independente dos outros genes,sendo possível prever sua ocorrência.Além disso, não há dominância entre os alelos, o efeito de cada gene adiciona-se aos demais. exemplo: Uma característica X com 100% de ação aditiva possui o fenótipo aabb, produzindo 2000 kg de leite. A cada substituição de a por A e b por B acrescenta-se 100 kg de leite. Com isso, temos: aabb = 2000 kg AABB = 2400 kg 1° Cruzamento entre AABB e aabb F1: 100% AaBb 2000 + 2400/ 2 (50% pai e mãe) F1: 2200 kg (média de produção). 2° Cruzamento entre F1 ( AaBb e AaBb) macho fêmea A a A AA Aa a Aa aa macho fêmea B b B BB Bb b Ba bb BB Bb Bb bb Aa BBAa BbAa BbAa bbAa Aa BBAa BbAa BbAa bbAa AA BBAA BbAA BbAA bbAA aa BBaa Bbaa Bbaa bbaa Diante dos 16 genótipos formadores de F2 temos: 1 AABB = 1 x 2400 = 2400 kg 2 AABb = 2 x 2300 = 4600 kg 1 AAbb = 1 x 2200 = 2200 kg 2 AaBB = 2 x 2300 = 4600 kg 4 AaBb = 4 x 2200 = 8800 kg 2 Aabb = 2 x 2100 = 4200 kg 1 aaBB = 1 x 2200 = 2200 kg 2 aaBb = 2 x 2100 = 4200 kg 1 aabb = 1 x 2000 = 2000 kg Total: 3600 kg Média de F2: 3600/16 (Número de indivíduos) Média de F2: 2200 kg. 3° Observando os valores Dado que só existe um indivíduo aabb produzindo 2000 kg e um AABB produzindo 2400 kg, é possível afirmar que são, respectivamente, os valores mínimos e máximos do rebanho. Ademais, 6 indivíduos produzem o valor da média (2200 kg) enquanto que, os outros 8 indivíduos ficam em torno deste valor. Logo, o cruzamento de F2 obedece a uma curva normal. Conclusões importantes: Quando a característica for 100% aditiva temos: 1- A média fenotípica de F1 = a média dos pais = a média de F2. 6 2- O valor fenotípico de F1 é sempre intermediário ao dos pais, quando estes são diferentes. 3- F2 sempre originará uma curva normal. 4- A descendência sempre terá média igual ao valor do fenótipo. 5- A seleção de indivíduos superiores permite o acasalamento entre eles, produzindo descendentes superiores também. Logo, esta seleção é muito eficiente no melhoramento animal. 6- O cruzamento de indivíduos heterozigotos gera maior variabilidade, sendo necessário fazer uma seleção dos indivíduos. Esta seleção permite um aumento do valor da média. ↪ Nunca perder a variabilidade se não, no futuro, não terá como melhorar mais. Ação gênica não aditiva A ação gênica não aditiva não é muito utilizada no melhoramento animal pois não é possível prever sua ocorrência, contudo, é subdividida em ação de dominância e de epistasia. Dominância: Ocorre devido a interação alélica, ou seja, de genes no mesmo local do cromossomo. Esta ação gênica gera dificuldades no melhoramento posto que há uma confusão fenotípica, não sendo possível saber se o indivíduo é homozigoto dominante ou se o indivíduo é heterozigoto dominante. No entanto,para tentar descobrir, é possível fazer a avaliação do genótipo, que possui um alto custo, ou a observação de cruzamentos. A dominância pode ser subdividida em: ↪ Dominância completa: Não importa se o indivíduo é AA ou Aa pois, como o gene é dominante, basta somente um para expressar o fenótipo. Ademais, o fenótipo do filho heterozigoto sempre será igual ao fenótipo do progenitor homozigoto dominante (de maior valor). ↪ Dominância Parcial: O gene dominante domina parcialmente o gene recessivo. Logo, há uma interação dos genes dos pais, fazendo com que o fenótipo do filho intermediário (heterozigoto) seja a média dos fenótipos dos pais. exemplo: Galinha preta x Galo branco F1: Galo cinza ( mistura dos dois). ↪ Sobre ou superdominância: O heterozigoto resultante do acasalamento de dois homozigotos ( AA e aa) possui o valor genótipo superior ao do homozigoto dominante (de maior valor). Esta ação pode não ser transmitida para a progênie. Epistasia: Ocorre devido a interação de genes que não estão no mesmo local no cromossomo, fazendo com que a expressão fenotípica de uma par de genes seja influenciada por alelos presentes em outros locais. Atualmente, usa-se o conceito de epistasia para se referir a qualquer situação que haja interação entre os efeitos de diferentes pares de alelos. exemplo: Crista do galo - Crista Rosa: Se há o genótipo R_ee - Crista ervilha: Se há o genótipo rrE_ 7 - Crista simples: Se há o genótipo rree. - Crista noz: Se há o genótipo R_E_. Tipos de Variância Variância genotípica: É a variância existente em uma população devido às diferenças genotípicas dos indivíduos, não levando em consideração a variação ambiental. A variância genotípica depende da variação da ação aditiva, da dominância e da epistasia. A soma destas três variâncias fornece a variância genotípica total. 𝑉𝐺 = 𝑉 𝐴𝑑𝑖𝑡𝑖𝑣𝑎 + 𝑉 𝐷𝑜𝑚𝑖𝑛â𝑛𝑐𝑖𝑎 + 𝑉 𝐸𝑝𝑖𝑠𝑡 Variância fenotípica: É a variância que mostra a variação total da população, dependendo da variação genotípica e da variação ambiental. 𝑉𝐹 = 𝑉 𝐺𝑒𝑛𝑜𝑡í𝑝𝑖𝑐𝑎 + 𝑉 𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 ➔ Genética de populações A genética de populações observa o que acontece com os genes de uma população (frequência) ao longo das gerações. Este estudo é difícil posto que o pool gênico, ou seja, o conjunto de genes, estão em constante evolução, o que gera mudanças com o tempo. Estas mudanças constantes promovem o menor risco de extermínio de um rebanho todo devido a variabilidade genética dele. Ademais, esta mudança na estrutura gênica pode ocorrer de maneira natural ou artificial. Conceitos básicos A genética de populações se baseia basicamente no estudo de dois fatores: Frequência gênica: É a frequência de um gene na população. Frequência genotípica: É a frequência da combinação dos genótipos na população. Controle da genética de população Controle natural: Usualmente, os genes indesejáveis ficam em baixa frequência nas populações, contudo, algumas populações podem conter estes genes e aumentar a frequência de ocorrência. O controle da ocorrência destes genes está atrelado se ele é dominante ou recessivo. Ademais, há também um controle natural perante os genes desejáveis, o que faz com que eles cheguem a um limite de expressão. Diante disso, temos: ↪ Gene indesejável dominante; A natureza é capaz de selecionar estes genes e excluir indivíduos portadores. ↪ Gene indesejável recessivo: O homozigoto recessivo é excluído pela natureza contudo, o heterozigoto não visto que ele é normal. No entanto, o heterozigoto é portador do gene indesejável recessivo, logo, ele continua a perpetuar o gene. ↪ Gene desejável: Por vezes, não é possível aumentar mais uma característica desejada pois o rebanho pode ter chegado ao limite pelos genes que possuem, ou seja, a frequência gênica está muito baixa. Para resolver isso, é possível inserir um reprodutor superior aos indivíduos já presentes, o que gerará uma maior variabilidade genotípica. Genética de populações em equilíbrio Primeiramente,uma população em equilíbrio é uma população na qual a 8 frequência de genes e de genótipos se mantém com o tempo. Isto posto, na prática é impossível termos uma genética ocorrendo assim principalmente pelo fato de realizarmos seleção artificial, contudo, o estudo teórico dela nos permite tirar conclusões importantes para o uso na genética de populações reais. Diante disso, para uma população estar em equilíbrio temos: 1- Ela deve ser infinitamente grande para permitir a visualizaçãode um alto número de expressão gênica. 2- É panmítica, ou seja, há cruza entre todo e qualquer indivíduo, aumentando a chance dos genes se espalharem no plantel. 3- É fechada ao movimento migratório para que não haja a ocorrência de novos genes. 4- Não ocorre mutações entre organismos visto que, se ocorrer, um gene que antes era nulo começa a aparecer, acabando com o equilíbrio. 5- Não há seleção natural, portanto, não há mortalidade diferencial. Frequência gênica e genotípica É possível realizar cálculos para encontrar esta frequência na população. Para este cálculo, é vital o conhecimento se há dominância ou não do gene. ↪ Quando não há dominância: Para encontrar as frequências, basta a realização de uma regra de 3. exemplo: Uma população possui 240 indivíduos brancos (AA), 600 indivíduos rosilhos e 360 indivíduos vermelhos (aa). 1º- Cálculo da frequência genotípica: total da população: 240 +600+360 = 1200 1.1 - Indivíduos Brancos 1200-----------100% da população 240 ----------- X% da população X= 20% dos indivíduos são brancos (AA) 1.2 - Indivíduos Rosilhos 1200-----------100% da população 600------------ Y% da população Y= 50% dos indivíduos são rosilhos (Aa) 1.3 - Indivíduos Vermelhos 1200-----------100% da população 360------------ Z% da população Z= 30% dos indivíduos são vermelhos (aa) 2º- Cálculo da frequência do gene: 2.1 Frequência do gene A Dado que a população total tem 1200 indivíduos, sendo que os brancos (AA) só têm o gene A. Portanto, os 240 indivíduos brancos só possuem o gene A. Já os 600 indivíduos rosilhos possuem tanto o gene A quanto o a, na proporção de metade (50%) de cada um. Logo, há nos indivíduos rosilhos 300 genes A. Não há gene A na população vermelha. Diante disso temos: 1200-------------------100% 540 (240+300)-------- X% X= 45% de genes A na população. 2.2 Frequência gene a Dado que a população tem 1200 indivíduos, sendo que os brancos (AA) não têm o gene a. Já os 600 indivíduos rosilhos possuem tanto o gene A quanto o a, na proporção de metade (50%) de cada um. Logo, há nos indivíduos rosilhos 300 genes a. Os 360 indivíduos 9 vermelhos só possuem o gene a. Diante disso temos: 1200------------------100% 660 (300+360)------ Y% Y= 55% dos genes a na população. ↪ Quando há dominância: Utiliza-se o teorema de Hardy- Weinberg, expresso pelas seguintes equações: Frequência do gene: 𝑝 + 𝑞 = 1 Onde: p ↠ É a frequência do gene dominante = F(A) q ↠ É a frequência do gene recessivo = F(a) Posto que o gene pode tanto ser transmitido pela mãe quanto pelo pai, seja ele dominante ou recessivo, temos uma variação desta equação para encontrar a frequência genotípica: 𝑝2 + 2𝑝𝑞 + 𝑞2 = 1 Onde: ↠ É a frequência do genótipo do𝑝2 homozigoto dominante. 2pq ↠ É a frequência do genótipo do heterozigoto. ↠ É a frequência do genótipo do𝑞2 homozigoto recessivo. exemplo: Se o fenótipo albino ocorre em 1 para 10.000 indivíduos de uma população em equilíbrio, e o albinismo é causado por um alelo autossômico recessivo a (aa), a frequência aproximada de heterozigotos na população será de? ↠ q= = 0,01 =𝑞2 = 𝑎𝑎 = 110.000 0, 0001 1% 2pq =? 1º- Encontrar frequência do dominante (p) Dado que: p + q = 1 p + 0,01 = 1 p = 0,99 = 99% 2º - Encontrando frequência do heterozigoto (2pq) Dado que: 𝑝2 + 2𝑝𝑞 + 𝑞2 = 1 0, 992 + 2( 0, 99𝑥 0, 01) + 0, 012 = 1 0,981 + 0,0198 + 0,0001 = 1 ↓ ↓ ↘ Logo, a frequência aproximada de heterozigotos na população será de 1,98%. ↪ Consequências do teorema de Hardy- Weinberg 1) Se os acasalamentos se fazem ao acaso, não há variação genética na população, uma vez que as frequências dos genótipos e dos genes serão sempre as mesmas, geração após geração. 2) Os genes recessivos não tendem a desaparecer por serem mais fracos, uma vez que a frequência gênica não se altera se os acasalamentos são ao acaso. 3) Não é possível a existência de raça pura (homogênea geneticamente em seus componentes). Só é possível em organismos que se reproduzem por autofecundação Fatores que afetam a frequência gênica 1) Mutações : extremamente raras, não possuem muita importância no melhoramento. 10 2) Migração: Seu efeito depende da proporção de migrantes e das diferenças de frequências gênicas entre as populações. 3) Deriva genética: Importância em populações pequenas. Ocorre quando há uma alteração do gene/genótipo ao acaso. 4) Seleção: É o principal fator pois altera a frequência gênica de forma definitiva. ➔ Herança e o meio Características Qualitativas São controladas por poucos pares de genes, cada um exercendo um efeito grande, ou seja, há a influência de menos genes numericamente falando, contudo, estes genes possuem grande efeito. Estas características sofrem pouca ou nenhuma ação do meio, tendo ação predominantemente genética. O fato da genética ser o fator determinante da característica faz com que ela tenha alta herdabilidade e uma seleção visual eficiente, pois o fenótipo é o reflexo direto do genótipo. exemplo: Cor da pelagem, características raciais e etc. Características Quantitativas São controladas por muitos pares de genes, cada um com pequeno efeito. Dessa forma, estas características sofrem muita influência do meio, não possuindo uma genética determinante. Logo, não possuem uma boa herdabilidade e a seleção visual não é efetiva já que, o fenótipo, está refletindo a interação da característica com o meio e não somente sua expressão genotípica. exemplo: A maioria das características de produção (leite,engorda,produção de ovo e etc) e as características reprodutivas que, com exceção da idade ao 1ºparto, todas possuem baixa herdabilidade. Herdabilidade É a fração das diferenças fenotípicas existentes entre os pais, que é de natureza genética, e que será transmitida aos filhos. Ou seja, a herdabilidade mede a ação aditiva da característica, sendo mensurada em porcentagem, não sendo um valor fixo pois ela tem relação com o plantel, com a característica e de acordo com cada raça.Ademais, como a herdabilidade está diretamente ligada com a ação aditiva, quanto maior a herdabilidade mais próximo da média fenotípica dos pais a prole ficará. Isto posto, temos: 𝐻2 = 𝑆 2𝐴𝐷𝐼𝑇𝐼𝑉𝐴 𝑠2𝐺+𝑠2𝐴+ 𝑠2𝐺𝑥𝐴 onde: ↠ herdabilidade𝐻2 aditiva ↠ Desvio da ação aditiva.𝑆2 G ↠ Desvio da genética.𝑆2 A ↠ Desvio do ambiente.𝑆2 ↠ Desvio interação genética/ambiente.𝑆2 Diante da equação, é possível mensurar o quanto a ação aditiva irá interferir no fenótipo como um todo, onde se houver ↑ aditiva = ↑ herdabilidade = ↓fenótipo𝑆2 geral. Do mesmo modo,se houver A= ↑𝑆2 ↓ herdabilidade. Além disso, a equação nos fornece o nível de herdabilidade,sendo subdivida em: 11 Herdabilidade alta: Quando há forte influência da variação aditiva na expressão da característica, valendo a pena a seleção. Características >30% possuem alta herdabilidade. Herdabilidade média: A característica fica entre 10% e 30%. Herdabilidade baixa: Quando há baixa influência da variação aditiva na expressão da característica ou a presença da ação dos outros modos de ação gênica (dominância, sobredominância e epistasia). Nestes casos, a influência do meio é muito alta na característica, não sendo muito indicada a seleção. Características < 10% possuem baixa herdabilidade. OBS: Nenhum animal possui valor de herdabilidade, somente as características possuem. ↪Como interpretar a herdabilidade A interpretação da herdabilidade é universal e é feita sob o valor percentual,nos mostrando o valor da ação genética. exemplos: 1- Produção de leite tem herdabilidade de 0,25 ( )ℎ2 = 0, 25 Logo, no fenótipo da produção de leite 25% é em decorrência de ação genética aditiva e 75% por ação ambiental, 2- Característica racial tem herdabilidade de 0,78 ( )ℎ2 = 0, 78 Logo, 75% da característica é devido ao fator genético e 22% devido ao ambiente. Dessa forma, mesmoquando a herdabilidade é alta, o fator ambiental também está presente, sendo necessário observar qual dos fatores influencia mais na característica. obs: No geral, a herdabilidade dos bovinos de corte é maior que a dos bovinos de leite, logo, a seleção é mais eficiente em bovinos de corte já que eles sofrem mais ação genética. ➔ Grau de parentesco e endogamia Grau de parentesco (R) 2 indivíduos são parentes quando entre eles existe pelo menos 1 ascendente em comum. Ademais, quanto mais distante o ascendente, menor o grau de parentesco e, por consequência, menor a proporção de genes em comum. Diante disso, o grau de parentesco mede a porcentagem de genes em comum entre os indivíduos, podendo apresentar um grau de parentesco direto ou colateral. Para calcularmos o grau de parentesco temos a seguinte fórmula: 𝑅 = (𝑂, 5)𝑋 onde: R ↠ Grau de parentesco X ↠ Número de gerações existentes entre indivíduos (é o número de setas). Grau de parentesco direto: Ocorre quando o indivíduo descende diretamente do outro, a exemplo de bisavôs, avôs, pais e etc. exemplo: A → B → C → D onde: - A é pai de B, avô de C e bisavô de D - →: corresponde a 0,5 de grau de parentesco. 1º Cálculo do grau de parentesco A e B 12 R(AB)= (0, 5)𝑋 R(AB)= (0, 5)1 R(AB)= 0,5 = 50% Logo, existem, em média, 50% de genes em comum entre A e B. 2º Cálculo do grau de parentesco A e C R(AC)= (0, 5)𝑋 R(AC)= (0, 5)2 R(AC)= 0,25 = 25% Logo, existem, em média, 25% de genes em comum entre A e C. 3º Cálculo do grau de parentesco A e D R(AD)= (0, 5)𝑋 R(AD)= (0, 5)3 R(AD) = 0,125 = 12,5 % Logo, existem, em média, 25% de genes em comum entre A e D. Grau de parentesco colateral: É aquele que tem ascendente em comum mas não são gerados diretamente do outro, como por exemplo primos, irmãos, meio irmãos, tios e etc. Ademais, para a representação deste grau de parentesco usa-se o diagrama de chaves, onde a linha superior representa o ascendente paterno (reprodutor) e a linha inferior representa o ascendente materno (matriz). exemplo: Onde: A é pai de X B é mãe de X C é avô paterno de X D é avó paterna de X E é avô materno de X F é avó materna de X 1º Interpretando: Dado que os pais de X são iguais aos pais de Y, estes dois indivíduos são irmãos completos. Dado que o pai de W é o mesmo do pai de X e Y, temos que os 3 são irmãos paternos. 2º Conclusão: Logo, X é parente colateral de Y e W, da mesma forma que Y é parente colateral de X e W e W é parente colateral de X e Y. 13 3º Cálculo do grau de parentesco: Para calcular, é preciso observar o parente mais próximo de ambos. 1- Grau de parentesco X e Y Temos em comum entre ambos os seguintes parentes: X → A → Y : R(XY) = (0, 5)𝑋 R(XY) = (0, 5)2 R(XY) = 0,25 X → B → Y: R(XY) = (0, 5)𝑋 R(XY) = (0, 5)2 R(XY) = 0,25 R(XY) = 0,25 + 0,25 R (XY)= 0,5 = 50% Logo, existem, em média, 50% de genes em comum entre X e Y. obs: O grau de parentesco entre pais e filhos sempre será igual ao grau de parentesco entre irmãos completos. 2- Grau de parentesco X e W Temos em comum entre ambos o seguinte parente: X → A → W: R(XW) = (0, 5)𝑋 R(XW) = (0, 5)2 R(XW) = 0,25 Logo, existem, em média, 25% de genes em comum entre X e W. obs: O grau de parentesco de irmãos completos sempre será o dobro do grau de parentesco de meio irmãos. Endogamia (F) É quando os pais do indivíduo são parentes, ou seja, há parente na linha materna e paterna. Este tipo de cruzamento consanguíneo pode aprimorar características positivas, contudo, aumenta as chances de prejuízo produtivo por homozigose recessiva. Isto posto, uma endogamia até 7% usualmente não gera prejuízos. Quando excede este valor há um aumento da chance de ocorrência de prejuízo. Para calcularmos o valor da endogamia temos: 𝐹 = 𝑅 2 onde: F ↠ Endogamia. R ↠ Grau de parentesco. exemplo: onde: X é pai de T W é mãe de T A é avô paterno e materno de T B é avó paterna de T C é bisavô paterno e materno de T D é bisavó paterna e materna de T E é bisavô paterno de T F é bisavó paterna de T G é avó materna de T H é bisavô materno de T I é bisavó materna de T 14 1º Interpretando: X e W são meio irmãos, posto que A é pai de ambos, portanto, temos uma endogamia na formação de T. 2º: Cálculo da endogamia onde R(XW) é o grau de𝐹(𝑇) = 𝑅(𝑋𝑊)2 parentesco dos pais. 𝐹(𝑇) = 0,252 F(T)= 12,5% Logo, em média 12,5% dos genes que estão em heterozigose em A, passaram a ser homozigotos em T pelo fato de X e W serem parentes. Exemplo cálculo real 1) De acordo com o diagrama de chaves abaixo, responda: 1º- Qual o grau de parentesco entre caju e nata? Entre caju e nata, temos como parente em comum mais próximo o touro vale ouro de Brasília. caju → vale ouro → rocar → nata R(Caju e nata) = 0, 53 R(Caju e nata) = 0,125 = 12,5% Logo, entre Caju e Nata existem, em média, 12,5% de genes em comum. 2º - O touro X é endogâmico? Justifique Sim, pois seus pais (Caju e nata) são parentes, Caju é tio de Nata. Logo, o touro X é endogâmico. 3º - Qual o grau de endogamia do touro X? F(X)= 𝑅(𝐶𝑎𝑗𝑢 𝑒 𝑛𝑎𝑡𝑎) 2 F(X)= 12,5 2 F(X)= 6,25% Logo, 6,25% dos genes que eram heterozigotos em Vale Ouro passaram a ser homozigotos em X pelo fato dos seu pais (Caju e Nata) serem parentes. 2) De acordo com o diagrama de chaves abaixo, responda: 1º- O touro Major dos poções é consanguíneo? Justifique Sim, pois seus pais ( Espantoso e Paquera) são parentes, Espantoso é pai de Paquera. Logo, o touro Major dos poções é endogâmico. 2º- Qual o grau de endogamia do touro Major? 15 Para calcularmos a endogamia, primeiro devemos encontrar o grau de parentesco de seus pais (Espantoso e Paquera). Espantoso → Paquera R(Espantoso e Paquera)= 0,5 = 50% ↪Espantoso é pai de paquera. F(M)= 𝑅(𝐸𝑠𝑝𝑎𝑛𝑡𝑜𝑠𝑜 𝑒 𝑃𝑎𝑞𝑢𝑒𝑟𝑎) 2 F(M)= 0,5 2 F(M) = 0,25 = 25% Logo, 25% dos genes que eram heterozigotos em Espantoso passaram a ser homozigotos no touro Major dos Poções. Dessa forma, Major possui um alto índice endogâmico. ↪Endogamia na prática É fato que a endogamia aumenta a probabilidade de homozigose recessiva, o que aumenta a chance de doenças, e aumenta a chance de homozigose dominante, que por sua vez aumenta a chance de criação de um indivíduo melhor em termos genéticos. O resultado do cruzamento endogâmico depende do genótipo da família,contudo, quanto maior o grau de parentesco maior a probabilidade de problemas Isto posto, temos que: 1º- Animais produzidos em cruzamentos endogâmicos ficam mais semelhantes: Há uma diminuição nas diferenças genotípicas,fenotípicas e, por consequência, na herdabilidade e variabilidade. 2º- A endogamia não altera frequência gênica (não destrói ou cria novos genes),ela altera a frequência genotípica, aumentando a frequência de homozigose e diminuindo a de heterozigose. 3º- De maneira geral, é prejudicial: Sempre preferir cruzamento exogâmico. Caso fizer o endogâmico, realizar altos estudos e acompanhamento. ➔ Heterose em cruzamentos A heterose, por definição, é o termo utilizado para caracterizar a superioridade média dos filhos em relação aos pais, independente da causa. Isto posto, a heterose pode ocorrer em todas as espécies, tendo uma tendência de melhorar o indivíduo e corrigir a depressão endogâmica. Nível de heterose: O nível de heterose é inversamente proporcional à herdabilidade, ou seja, quanto maior a herdabilidade menor a heterose. Isto ocorre porque a herdabilidade por definição afirma que os filhos são fenotipicamente iguais aos pais devido a ação aditiva enquanto que, a heterose, afirma que o filho tem média fenotípica superior a dos pais, utilizando, portanto, de outros modos de ação gênica que não a aditiva. Ademais, devido a esta correlação, podemos afirmar também que quanto maior a influência do meio, menor a herdabilidade e, por consequência, maior a heterose. exemplo: Composição da carcaça ↑herdabilidade =↓heterose= ↓influência do meio. exemplo: Fertilidade ↓herdabilidade = ↑heterose=↑ influência do meio. Conceitos importantes Mestiço ou cruzado: Este termo é usado para denominar animais resultantes do 16 cruzamento de 2 raças ou linhagens genéticas diferentes. F1: Também chamado de meio sangue, são os animais da primeira geração de cruzamento, possuindo 50% dos genes do pai de uma raça e 50% dos genes da mãe de outra raça. F2: São os animais de segunda geração de cruzamento, ou seja, são o resultado do cruzamento entre F1. Bases genéticas Na heterose, não é 100% definida, contudo, pode se afirmar que não é a ação aditiva. Nesse contexto, as principais ações que atuam nesse caso são, respectivamente em grau de importância, de dominância, sobredominância e, em alguns casos, epistasia. Logo, a heterose é causada pela dominância dos genes situados no mesmo local dos cromossomos de origem paterna e materna ou pela interação de genes situados em diferentes locais dos cromossomos. Fatores que afetam 1º- Distância genética entre as raças envolvidas: Quanto maior a distância, maior a heterose pois há poucos genes em comum, gerando animais bem diferentes geneticamente. 2º- Tipo de característica e sua interação com o ambiente: Quanto maior a influência do meio, menor a herdabilidade e, por consequência, maior a heterose. 3º- Frequência gênica na população: É necessário que os reprodutores sejam de boa qualidade. obs: A heterose pode ter valor negativo e ser vantajosa, a exemplo da redução da idade da puberdade pois, quanto mais precoce, mais rápido os animais irão para a produção. Tipos de heterose 1º- Individual: É aquela que gera o maior desempenho no indivíduo mestiço. Ou seja, o animal tem, individualmente, mais vigor do que a média de seus pais. Ademais, este tipo de heterose não é atribuido aos efeitos maternos e paternos ou ligada ao sexo, é uma função das combinações gênicas presentes na geração corrente. 2º- Materna: É a diferença entre uma fêmea F1 e uma de raça pura na criação de filhotes cruzados. Ou seja, é a mãe que consegue desenvolver melhor seus filhotes, sendo, geralmente, a mãe mestiça. 3º- Paterna: É qualquer vantagem de um reprodutor cruzado frente a um reprodutor puro na geração dos filhotes. Ou seja, é qualquer vantagem do reprodutor que irá gerar uma progênie melhor. Complementaridade entre raças Consiste-se em buscar, no mestiço, as vantagens das duas raças que o geraram. Nesse contexto, é vital conhecermos a raça pura amplamente para sabermos qual qualidade queremos explorar e qual é preciso complementar já que cada raça apresenta características próprias e se diferem na capacidade produtiva. Ademais,este processo busca fazer uma junção das vantagens da linhagem paterna e materna. Dessa forma, 17 deve-se cruzar fêmeas de raças férteis com machos das raças de melhor taxa de crescimento, conversão alimentar e rendimento de carne magra. Cruzamentos Cruzamento é quando realizamos o acasalamento entre indivíduos de raças diferentes, gerando um indivíduo fértil. obs: Hibridação é o acasalamento de duas espécies diferentes, gerando um indivíduo quase 100% estéril, a exemplo da mula. Estratégia de cruzamento: Para um bom cruzamento, é necessário alguns pré requisitos: - Observar o ambiente: Ver a interação do mestiço com o meio. - Selecionar as raças mais adequadas aos objetivos da exploração. - Definir o objetivo da cruza: Definir quais características quero melhorar geneticamente. - Ter controle zootécnico rígido: Realizar o descarte dos não produtivos. - Avaliar os reprodutores: Preferencialmente no mesmo ambiente onde a progênie ficará. - Utilizar diferentes alternativas de cruzamentos envolvendo raças cujo potencial genético seja superior: Ver o grau sanguíneo necessário de cada raça conforme o objetivo. Objetivos do cruzamento: O principal objetivo é a produção de heterose, o que representa a recuperação da depressão endogâmica. Outros objetivos são: - Otimizar o mérito genético aditivo de diferentes raças por meio da exploração genética da variabilidade entre elas. - Gerar complementaridade. - Produção de raças novas que apresentam uma alta versatilidade genética para utilização em diferentes ambientes ou sistemas de produção. Estas novas raças criadas são subdivididas em sintéticas e compostas. ↪ Sintéticas: Há o uso de 2 raças para criação, sendo geralmente constituídas de europeu e zebuínos. 5 8 3 8 ↪ Compostas: Há o uso de 4 raças, sendo geralmente são constituídas de uma fração europeia continental, uma europeia britânica, uma zebuína e uma europeia adaptada. obs: Quando temos uma raça pura sintética ou pura composta significa dizer que houve um cruzamento de machos e fêmeas de mesma composição racial. Sistemas de cruzamento: Existem 3 sistemas de cruzamento, sendo eles: - 1º Sistema simples: É o mais utilizado pois por meio dele é possível obter a maior heterose possível. Constitui-se em pegar um macho puro da raça A e cruzar com uma fêmea pura da raça B, gerando uma progênie meio sangue AB. Esta cruza pode ser feita tanto por inseminação quanto por monta. Nesse sistema, usualmente os machos obtidos desta cruza são destinados para o abate enquanto que, as fêmeas, são utilizadas para outros sistemas de cruzamento. Ademais, para o funcionamento do sistema simples é necessário sempre manter uma parcela das fêmeas PO (geralmente de 20 a 30%) para cruzar com machos PO da 18 mesma raça e gerar novas fêmeas PO que irão substituir estas matrizes quando ficarem idosas. ↪Composição genética do sistema simples: 1 - Pai PO A x Mãe PO B 100% A x 100% B F1: 50% A + 50% B → Heterose máxima (100%) 2- F1 x F1 50% A + 50%B x 50% A + 50%B Logo, quando cruzamos F1 a heterose cai para 50% devido aos diferentes genes de ambos os lados, o que faz com que uma parcela de F2 possa puxar para os extremos. Estes indivíduos dos extremos irão sofrer seleção e serem eliminados. Para tentar evitar a perda da heterose neste cruzamento, há a realização do tricross, isto é, pega uma terceira raça PO e cruza com o mestiço pois, quanto maior o número de genes, menor a variação em F2. ↪ Perda de heterose: Depende das diferenças genéticas entre as raças parietais e do número de genes envolvidos com a expressão da característica. - 2- Sistema contínuo ou absorvente: Esse sistema é utilizado para a formação de puros por cruza (PC). Nesse contexto, esse sistema consiste em selecionar um reprodutor puro e cruzá-lo até obtermos um indivíduo praticamente igual a ele geneticamente. No entanto, a cada geração a heterose cai pela metade. - 3- Sistema rotacional: Esse sistema consiste no uso alternado de reprodutores de raças diferentes a cada geração, ou seja, a cada geração há uma alteração na raça pura do macho. Para isso, usualmente há a utilização de 2 ou 3 raças. Esse sistema possui como vantagem o fato de deixar a heterose muito elevada, contudo, como necessita de um alto controle, é mais utilizado em centro de pesquisa para a criação de novas raças. ➔ Seleção Seleção é escolha. No caso do melhoramento animal, a seleção implica em determinar quais indivíduos serão os reprodutores e as matrizes da próxima geração e por quanto tempo e em qual intensidade eles irão atuar no rebanho. Logo, a seleção permite determinar as taxas de reprodução diferenciadas para cada indivíduo, variando de 0% (os descartes) até 100% (os usados massivamente), o que, por sua vez, permite uma alteração muito alta na frequência dos genes na população de acordo com o interesse. Ademais, esta seleção pode ser para uma única característica ou para múltiplas características simultâneamente. Seleção simultânea: Quanto maior o número de características a serem selecionadas, menor será a intensidade de seleção de cada uma se estas características não forem correlacionadas. Dessa forma, temos matematicamente que: 𝐼= 1 𝑁 19 onde: I ↠ Intensidade de seleção N ↠ Número de características a serem selecionadas. obs: Quanto maior o N, menor será o I. obs: As características reprodutivas são as mais importantes de sofrer seleção pois, quanto maior a quantidade, maior a possibilidade de escolha, melhor a intensidade de seleção e, por consequência, melhor a seleção. Métodos e tipos de seleção Para uma boa seleção, é vital uma avaliação combinada destes fatores sendo que a combinação mais utilizada é o método genômico + pedigree para a escolha de quem vai para a reprodução e avaliar o resultado por meio do índice de seleção.. Métodos: ↪ Pedigree: Consiste-se na seleção dos indivíduos de acordo com informações de seus ancestrais. Dado que, quanto mais distante o grau de parentesco menor a frequência de genes em comum, a observação dos ancestrais limita-se até o bisavô. Além disso, este método é empregado para características de baixa/média herdabilidade, não sendo possível realizar uma seleção fenotípica (visivelmente). A partir do momento que conseguimos as informações do próprio indivíduo, não usamos mais o pedigree. ↪ Indivíduo: Método muito utilizado em características de herdabilidade média a alta, sendo possível uma seleção fenotípica. Ademais, este método permite uma seleção rápida, sendo muito utilizado para uma seleção inicial do rebanho. Outro ponto positivo é que ela permite uma alta taxa de reposição por meio do descarte dos piores indivíduos e da seleção dos melhores. No entanto, ela pode ser substituída, complementada ou aperfeiçoada com informações adicionais de meio-irmãos ou irmãos completos. ↪ Progênie: É a seleção pela avaliação dos filhotes do reprodutor/matriz posto que, se o filho é de alta qualidade, os pais também tem uma boa qualidade. Isto posto, este método é utilizado em características de baixa herdabilidade que não podem ser medidas no próprio indivíduo ou que só se manifestam em um único sexo. Contudo, possui a desvantagem de ser demorada, podendo ocorrer uma sobreposição de populações, isto é, a formação de novas gerações sem saber se o reprodutor/matriz primário é bom, além de ter um maior custo. exemplo: É utilizada na medição da produção de leite já que o touro não produz leite, avaliando essa característica, portanto, em suas filhas. ↪ Genômica: É o método mais moderno e é feito com base em um grande número de marcadores moleculares, isto é, ela analisa quais grupos genéticos os animais de maior produção possuem. Nesse contexto, ela busca determinar se um animal possui genes de interesse na seleção, sendo muito preciso em características influenciadas por poucos genes. Contudo, em características quantitativas, não há uma explicação 20 precisa da variabilidade genética existente. Tipos de seleção: ↪ Tandem: Há a seleção de uma característica por vez, selecionando a próxima somente depois de obter o sucesso pretendido na primeira. Este tipo de seleção possui a vantagem de permitir altas taxas de ganho genético na característica em foco, contudo, pode ocasionar o chamado “efeito gangorra” se alguma dessas características tiver correlação negativa, gerando um desequilíbrio na população. ↪ Níveis independentes de descarte: Há a seleção de todas as características analisadas de uma só vez, estipulando um valor mínimo comum a elas que o animal deve atingir. Isto posto, devido a sua praticidade é o método mais utilizado, no entanto, possui a desvantagem de que um animal excepcional em uma característica pode ser descartado somente por não se enquadrar no valor mínimo de uma única característica. ↪ Índice de seleção: É, em âmbitos técnicos, o tipo de seleção mais adequado. Neste contexto, este tipo de seleção pega todas as características a serem analisadas, estabelece uma ordem de importância, conferindo peso a estas características de acordo com o grau de importância e, por fim, estabelece o valor mínimo. Logo, só haverá o descarte do animal que não for efetivo nas 3 características. Sua maior dificuldade é estabelecer e manter um índice que seja bioeconômico adequado com o passar das gerações. Selecionando os animais ↪ Grupos contemporâneos: Para que a seleção seja justa, é vital que a escolha dos animais seja dentro dos grupos contemporâneos. Isto posto, grupos contemporâneos são animais separados por sexo que apresentam o seu desempenho no mesmo local e tempo, possuem idade semelhante e são manejados da mesma forma. Dessa forma, este grupo padroniza as condições dos animais, sendo que, o animal que se destacar, será puramente por fatores genéticos. ↪ BLUP: É o método de seleção animal mais moderno, utilizando de toda a informação disponível dos parentes para maximizar a herdabilidade e obter os valores genéticos do animal para a determinação da característica. Dessa maneira, o BLUP utiliza a álgebra matricial, fazendo a avaliação genética de vários animais ao mesmo tempo, permitindo a comparação entre animais de uma raça de diferentes rebanhos por meio da inclusão dos dados da matriz de parentesco. Ademais, por meio desses dados há a estimação mais precisa possível da tendência do rebanho Conceitos básicos na seleção Intensidade de seleção (i): A intensidade de seleção depende da fertilidade do rebanho, do método de reprodução e do número de animais. Isto posto, quanto mais rigorosa for a seleção, maior será o descarte de animais, menos animais ficarão para a 21 reposição resultando, portanto, em uma maior intensidade de seleção. Nesse contexto, matematicamente temos: 𝑖 = 1 𝑛 onde: i ↠ Intensidade de seleção n ↠ Número de características obs: A intensidade de seleção em machos sempre será maior que em fêmeas pois na propriedade há uma menor retenção de machos, fazendo com que a exigência de seleção (i) no reprodutor que restou seja muito alta. Além disso, os machos irão deixar mais descendentes que as fêmeas. Diferencial de seleção (DS): É o resultado da diferença da média dos indivíduos selecionados para a reprodução da média da população. Nesse contexto, este valor é muito influenciado pela reprodução pois, quanto maior a quantidade de indivíduos, maior o poder de escolha e, com isso, maior o DS. Diante disso, matematicamente temos que: →𝐷𝑆 = 𝑋𝑆− 𝑋𝑃 𝐷𝑆 = 𝑖 𝑋 𝑠𝑓 onde: DS ↠ Diferencial de seleção ↠ Média dos indivíduos selecionados 𝑋𝑆 para a reprodução ↠ Média da população 𝑋𝑃 i ↠ Intensidade de seleção sf ↠ desvio fenotípico obs: O indivíduo reprodutor sempre tem que ter a média maior do que a população para que a seleção seja efetiva. Resposta a seleção/ Acréscimo genético: A resposta à seleção é a diferença entre o valor fenotípico médio dos descendentes dos pais selecionados e a média da geração paterna antes da seleção, ou seja, é a média dos filhos frutos dos pais diferenciais. Isto posto. para calcularmos o acréscimo genético temos: △𝐺 = 𝐷𝑆 𝑋 ℎ2 onde: ↠ Ganho genético.△𝐺 DS ↠ Diferencial de seleção ↠ herdabilidadeℎ2 Logo, quanto maior a herdabilidade e o diferencial de seleção, maior será a resposta à seleção. Em um cenário ideal, o ganho genético máximo seria obtido em um rebanho grande (melhor DS), com baixa mortalidade e com uma característica de alta herdabilidade. No entanto, como no dia a dia a maioria das características de interesse econômico possuem baixa herdabilidade, é vital fazer uma seleção rigorosa para aumentar o DS e, por consequência, o ganho genético. obs: O resultado do ganho genético mostra a diferença do ganho em decorrência de fatores genéticos. obs: Se houver endogamia há um prejudicamento do G com o tempo pois∆ a endogamia aumenta a homozigose, diminuindo a herdabilidade e a diferença entre os pais. Ganho genético anual ( GA): É o ganho∆ genético dividido pelo intervalo médio de gerações, ou seja, é a idade média dos pais na época que tiveram os filhos. Neste contexto, matematicamente temos:22 → I =∆𝐺𝐴 = 𝐷𝑆 𝑥 ℎ 2 𝐼 𝐼𝑀𝑎𝑐ℎ𝑜 + 𝐼 𝑓ê𝑚𝑒𝑎 2 onde: ↠ Ganho genético anual∆𝐺𝐴 DS ↠ Diferencial de seleção I ↠ Intervalo médio entre gerações (sempre em anos). Logo, se a herdabilidade for zero, todo o ganho não tem fatores genéticos envolvidos. Com isso, temos que o DS, a herdabilidade e o intervalo de gerações influenciam o :∆𝐺𝐴 - DS: Se ele aumenta, aumenta o . Ademais, o DS é∆𝐺𝐴 influenciado pela intensidade de seleção e pelo desvio fenotípico. - Herdabilidade: Se aumenta, aumenta o .∆𝐺𝐴 - Intervalo de gerações: Quanto maior o I, maior o tempo para se obter o resultado e, por consequência, menor a resposta. → Dica de cálculo nos rebanhos ← Forma indireta: Descubro DS do macho e da fêmea, dividindo-os por 2 obtendo o DS do rebanho. Esse Ds do rebanho multiplico pela herdabilidade dará o Ga.∆ Forma direta: Descubro o G do macho∆ e da fêmea. Somo os dois G e divido∆ por dois, chegando ao G médio.∆ ➔ Avaliação genética Método utilizado para classificar os animais em termos de produtividade utilizando, para isso, todas as informações disponíveis. Nesse contexto, a avaliação genética tem como intuito a seleção de animais superiores e o descarte dos inferiores com base em seus respectivos valores genéticos. Ademais, usualmente esta avaliação é feita no macho devido a facilidade de disponibilização de material genético. Conceitos básicos Valor genético: É o mérito genético do indivíduo como reprodutor ou matriz, sendo calculado para cada característica de interesse e possuindo a mesma unidade da característica avaliada. Ademais, o valor genético transmitido para a progênie sempre é 50% do valor genético do reprodutor ou matriz. PTA ou DEP: É a habilidade prevista de transmissão do reprodutor, ou seja, é o que o indivíduo transmite em termos da característica escolhida, sendo, portanto, metade do valor genético. ↪ PTA: Utilizada para se referir a características de gado de leite. ↪ DEP: Utilizada para se referir a características de gado de corte ou de outras espécies. Nesse contexto, para calcularmos a PTA ou a DEP temos: ou𝑃𝑇𝐴/𝐷𝐸𝑃 = 𝑉𝐺2 𝑉𝐺 = 2𝑃𝑇𝐴/𝐷𝐸𝑃 Avaliação linear ou de tipo: É a avaliação daquilo que o reprodutor pode melhorar ou piorar fenotipicamente na prole sendo, portanto, uma mensuração visual (morfológica). exemplo: Altura da garupa, tamanho de úbere e etc. Acurácia: É o grau de confiança das avaliações onde, quanto mais informações e maior a herdabilidade da característica, maior a acurácia. Este dado é fornecido em porcentagem. Repetibilidade: Correlação entre medidas repetitivas de uma 23 característica em um mesmo animal. Dessa maneira, quanto mais constante o rebanho for ao longo dos anos, maior a repetibilidade. Métodos Toda avaliação genética é gerada com base em dados das características que quero avaliar dos reprodutores, sendo aferidas em todos os indivíduos parentes, onde, quanto maior a avaliação dos aparentados, maior a confiabilidade. Hoje em dia, associa-se os métodos de avaliação genética com a avaliação genômica. Métodos do índice de seleção: Criação de índices matemáticos envolvendo várias características. Método dos modelos mistos (MMM): Sistema estatístico de avaliação de reprodutores e matrizes que inclui o valor genético aditivo do animal, sendo o mais utilizado. Nesse contexto, para sua criação são utilizadas informações de desempenho do próprio animal e de seus parentes onde quanto maior o grau de parentesco maior a relevância. Logo, por meio do MMM é possível separar o que são fatores genéticos, o que são ambientais e o que são erros, obtendo, assim, uma PTA ou DEP. obs 1 : Modelo animal - Uma forma de MMM que utiliza o método BLUP para obter a avaliação genética de cada animal. obs 2: BLUP - Maximiza a acurácia e, por consequência, gera uma melhor estimativa da DEP e PTA. Etapas da avaliação genética Para uma avaliação genética coerente e precisa, é vital a sequência de algumas etapas para sua formulação, sendo elas: 1ª- Geração de informações na fazenda. 2ª- Encaminhamento dessas informações para o centro de avaliação. 3ª- Formação dos grupos contemporâneos visando obter a relação entre os filhos do touro/matriz avaliada e os demais do rebanho. 4ª- Formação dos arquivos de dados. 5ª- Realização do cálculo de grau de parentesco de todos os indivíduos. 6ª- Formação de equações com as informações que serão avaliadas simultâneamente e obtendo as respectivas soluções. Para esta solução, o método mais utilizado é o modelo animal. 7ª- Obtenção das PTAs ou DEPs. Formas de avaliação genética Teste de progênie: Teste utilizado para avaliação dos pais com base no desempenho de seus filhos em uma determinada característica. Dessa maneira, esse teste é indicado para características de baixa a média herdabilidade e em características que não se manifestam em ambos os sexos.Logo, essa forma de avaliação possui a vantagem da alta confiabilidade, que aumenta conforme o número de filhos, e a desvantagem do alto tempo de espera para o resultado e do alto custo devido ao envolvimento de uma série de instâncias. Exemplo: Produção de leite - Só verá o valor genético do macho em suas filhas, 24 sendo recomendado, no mínimo, a avaliação de 30 filhas. Teste de performance: É feita a avaliação do indivíduo com base em seu próprio desempenho. Dessa maneira, esse teste é indicado para características de alta herdabilidade. Como vantagem dessa forma de avaliação temos a rapidez que se obtém as informações, contudo, como desvantagem tem o fato de ser restrita a características de alta herdabilidade pois, se tiver alta influência do meio, já não é eficaz. Este fato é uma desvantagem muito grande posto que a maioria das características de produção possuem baixa herdabilidade. DEPs e PTAs As DEPs e PTAs são as diferenças esperadas na progênie, ou seja, são comparações e predições visualizadas nos filhos. Dessa maneira, quanto maior a DEP/PTA, melhor a qualidade desse reprodutor nessa característica avaliada. Contudo, só este dado não basta sendo que, para o animal ser usado com alta intensidade, além da alta DEP ele também deve ter alta acurácia. Podemos obter esse dado por intermédio da seguinte equação: 𝑉𝐺 𝑝𝑟𝑜𝑔ê𝑛𝑖𝑒 = 𝐷𝐸𝑃𝑝𝑎𝑖 + 𝐷𝐸𝑃𝑚ã𝑒 Como são geradas: Há a coleta de dados das progênies a campo, dados esses que serão confrontados com a base genética. Com base nesse confrontamento, haverá a estipulação se o animal é inferior a essa base, ou seja, não irá agregar valor genético, ou se é superior a essa base, ou seja, irá agregar valor genético. ↪ Base genética: É um ponto de referência no qual o valor genético é expresso. Para isso, um grupo de animais é selecionado em uma determinada data e a média de suas avaliações se fixa no zero, o valor de referência. Como interpretar: A interpretação sempre é feita com base na comparação da mesma característica e no mesmo índice de seleção. Touro A x Touro B DEP 365: +10Kg x DEP 365: -5Kg - 1º: Interpretando os dados Touro A: Dado que sua DEP 365 é +10 Kg isto significa que ele está 10kg acima da base genética, tendo, portanto, uma DEP positiva. Logo, o touro A produziu filhos, em média, 10 Kg mais pesados em comparação à base genética. Touro B: Dado que sua DEP 365 é -5Kg isto significa que ele está 5Kg abaixo da base genética, tendo, portanto, uma DEP negativa. Logo, o touro B produziu filhos, em média, 5 Kg mais leve em comparação à base genética. - 2º: Diferença entre os touros Touro A - Touro B 10 - (-5) = 15Kg Logo, a diferença entre touros é de 15 Kg, o que indica que: Os filhos do touro A terão, em média, 15 Kg a mais que os filhos do touro B. Reprodutor velho x Reprodutor novo: Um reprodutor velho possui a vantagem de possuir mais dados (maior DEP e PTA), possuindo, por consequência, maior acurácia e segurança. Já os animais mais jovens não possuemessa segurança, contudo, se o melhoramento 25 animal está sendo feito, usualmente eles têm um ganho genético/valor genético anual maior. Logo, por enquanto os animais mais velhos possuem mais acurácia mas, com avanço da tecnologia genômica, animais jovens podem passar a ser tão seguros quanto. Confiabilidade: A confiabilidade dos valores de DEP e PTA dependem da acurácia, tendo acurácia baixa se forem menores que 50% e acurácia alta se forem maiores que 70%. Dessa forma, quanto ↑acurácia = ↓variação = ↑ confiança na DEP/PTA= ↑ informação de dados. Exemplo na prática 1: Pai de A: VG = + 20Kg DEP = +10Kg Mãe de A: VG = + 5Kg DEP = + 2,5Kg Touro A: VGA = DEPpai + DEPmãe VGA = 10 Kg + 2,5Kg VGA = 12,5KG Dado que a DEP é a metade do VG, temos que a DEPA = + 6,25 Kg. Exemplo na prática 2: Touro PTA - Leite Acurácia 1 +800Kg 0,85 2 +750Kg 0,60 3 +450Kg 0,92 4 -150Kg 0,99 1- Qual o melhor touro para o aumento futuro na produção de leite? R: O touro 1 dado que ele possui alta PTA e alta acurácia. Após ele, como mais seguro seria o touro 3 devido a maior acurácia. 2- Qual touro não utilizar? R: O touro 4 posto que é 99% de certeza que sua PTA é -150Kg, ou seja, que é negativa. 3- A filha do touro 4 pode vir a ser melhor que a filha de um touro 1? R: Pode posto que as avaliações nos fornecem um valor médio, logo, apesar de não esperado, pode ocorrer. 4- Qual seria o touro recomendado para uma alta intensidade de uso? R: O touro 1 já que ele possui alta PTA e acurácia. 5- O uso do touro 2 é recomendado? R: Sim dado que ele possui alta PTA e uma acurácia média. Logo, é possível que sua PTA possa aumentar nas gerações, sendo um uso arriscado porém que pode dar certo. 6- Qual seria a diferença média da progênie do touro 1 x touro 2? R: Touro 1: +800Kg Touro 2= +750Kg Touro 1 - Touro 2 = 800-750= 50Kg Logo, assim como nos reprodutores, espera-se que a diferença de +50Kg se mantenha. Ou seja, o valor de DEP pode mudar, mas a diferença não. Índices de seleção É composto pela avaliação de diversas características com base nas avaliações genéticas, evidenciando animais equilibrados. Nesse contexto, temos como principais índices: - Índice ABCZ/PMGZ - Índice ANCP: MGTe - Índice EMBRAPA: IQGb 26 Marcadores moleculares Utilizado para descobrir genes em comum em animais de alta produção. Nesse contexto, os marcadores moleculares evidenciam os genes associados a uma característica, havendo divergências entre espécies e raças. obs: Avaliação fenotípica - Utilizada em conjunto com os métodos de avaliação genética pois há casos que somente o visual pode definir, a exemplo da qualidade do corpo. Contudo, sempre priorizar avaliação genética, somente utilizar a fenotípica como complemento. Núcleos MOET Dado que “MOET” significa ovulação múltipla e transferência de embriões, a avaliação pelo núcleo moet é a avaliação genética do indivíduo através da produção das suas irmãs completas ou meio irmãs. Nesse contexto, esse tipo de avaliação é feito com base no pressuposto de que irmãos completos/meio irmãos compartilham de 50% dos genes, sendo mais rápida do que o teste de progênie, por exemplo, e mais utilizados, no Brasil, em gado leiteiro, especialmente da raça Guzerá. Metodologia: Há a seleção das melhores fêmeas com base em dados de produção e pedigree, formando um rebanho núcleo. Dentre esse rebanho, seleciona-se os melhores animais e, em cima das fêmeas, é feita uma fecundação in vitro com o esperma dos melhores machos, realizando uma pressão de seleção alta, fazendo uma massificação de reprodução, gerando inúmeros filhos e, por consequência, diversos irmãos completos. Dessa maneira, os machos nascidos serão avaliados com base no desempenho das fêmeas nascidas, suas irmãs completas. Tipos de MOET ↪ Original: Contava apenas com a avaliação do indivíduo, ou seja, pela avaliação fenotípica de produção ou pelo seu pedigree. Em casos de animais jovens, a seleção era feita somente com base no pedigree, enquanto que os adultos eram selecionados pelo seu próprio desempenho + pedigree. ↪ Misto: Conta com resultados do teste de progênie, realizando o MOET para acelerar o processo. Dessa forma, em fêmeas jovens ainda se faz a seleção por pedigree já que ela ainda não teve a 1ª lactação enquanto que, em fêmeas adultas, utiliza-se a avaliação fenotípica de produção e o pedigree. Já em machos, a seleção é feita pelo teste de progênie. Vantagens: Devido a reprodução massiva de fêmeas elite de uma raça, há um grau de seleção muito alta e uma alta velocidade de obtenção de dados, permitindo, portanto, um ganho genético mais alto. Desvantagens: Como há uma alta produção de irmãos completos e meio irmãos há um alto risco de endogamia. Se caso não tiver atenção, a depressão endogâmica pode comprometer todo o ganho genético. ➔ Principais alterações genéticas em bovinos e caninos 27 De forma geral, alterações genéticas não são comuns, contudo, se manifestadas é vital sabermos as principais doenças que acometem estas espécies. Além disso, como forma de prevenção, quanto menos cruzamentos endogâmicos forem feitos,menor a probabilidade do surgimento destas doenças. Bovinos BLAD: Conhecida como deficiência de adesão leucocitária bovina, essa doença é uma enfermidade autossômica recessiva, ou seja, só se manifesta em homozigose recessiva, sem predisposição por sexo. Dessa forma, esta doença ocorre por uma mutação no gene CD18, que atua no processo de adesão celular, causando, portanto, prejuízos da função imunológica. ↪ Sinais clínicos: Surgem entre 2 e 8 semanas de vida. Nesse contexto, como essa doença afeta o sistema imune, os animais apresentam infecções bacterianas recorrentes, demora na cicatrização de feridas, má condição corporal e baixo desenvolvimento. Logo, grande parte dos bezerros morrem antes de 1 ano de vida. ↪ Diagnóstico: Feito por exclusão já que seus sinais podem ser confundidos com outras enfermidades, como pneumonia, falta de colostro e etc. Ademais, hoje em dia, pela avaliação genética é possível encontrar a mutação no gene antes da manifestação dos sintomas , detectando se os animais são portadores ou não do gene para BLAD. obs: Se um animal for portador do gene, isso não impede de seu semen ser transmitido, no entanto, no catálogo estará fornecida essa informação. CVM: Doença do complexo de malformação vertebral, esta enfermidade é autossômica recessiva e letal, pois os animais doentes possuem um processo muito grave da formação da coluna vertebral, sendo ou abortados ou morrendo após o nascimento (natimortos). Além disso, 50% dos animais doentes têm anomalias cardíacas, não sendo viável seu desenvolvimento. Dessa forma, os sintomas da malformação já manifestam-se durante o desenvolvimento embrionário. DUMPS: Doença da deficiência de uridina monofosfato sintetase. Nesse contexto, a uridina monofosfato sintetase é uma enzima relacionada à síntese de DNA e RNA, e, animais com DUMPS, possuem uma deficiência parcial nessa enzima . Logo, essa enfermidade é autossômica recessiva letal, onde os homozigotos recessivos sofrem morte embrionário e, os heterozigotos (portadores do gene) são normais, contudo possuem um aumento na excreção de orotato no leite (Vit B13) e uma diminuição da UMP sintetase eritrocitária, o que permite um diagnóstico por meio desses sinais clínicos. ↪ Diagnóstico: Por marcadores moleculares na avaliação genotípica ou por sinais clínicos no caso de animais portadores. Ademais, em rebanhos com 28 animais portadores há um aumento no número de abortos e cios irregulares. Dupla musculatura: Mutação hereditária recessiva que ocorre no gene da miostatina, proporcionando uma dupla musculatura. Dessa maneira, há uma hiperplasia das fibras musculares, havendo um aumento do número de fibras musculares esqueléticas. ↪ Predisposição: Animais das raças charolês, belga azul e piemontês.↪ Vantagens: Maior rendimento de carcaça e melhor conversão alimentar, fazendo com que o animal engorde com mais facilidade e tenha um volume muscular maior. ↪ Problemática: Redução da fertilidade nas fêmeas e maior susceptibilidade ao estresse, produzindo carnes de pior qualidade no momento do abate, e deformidades corporais. obs: O gene da miostatina possui dominância incompleta, logo, alguns animais não manifestam esse fenótipo característico mesmo possuindo o mesmo genótipo de animais que manifestam este fenótipo. Caninos Astenia cutânea: Também conhecida como dermatosparaxia ou síndrome de ehlers-danlos. ↪ Sinais clínicos: Hiperextensibilidade e fragilidade da pele, favorecendo lacerações espontâneas e ferimentos ao menor arranhão. Surdez congênita: Determinada por um gene autossômico dominante, frequentemente está associada a alterações de pigmentação, tais como cor branca e olhos azuis. ↪ Raças com predisposição: Dálmatas. Criptorquidismo: Característica autossômica recessiva que pode ser temporária e corrigível, contudo, não é recomendado utilizar estes animais para a reprodução. Dessa maneira, sua correção é feita com tratamento hormonal e, se este tratamento não surtir efeito, fica comprovado a anomalia congênita. ↪ Consequência: Aumenta probabilidade cancerígena devido ao posicionamento errado do testículo. Doença de christmas: Também chamada de hemofilia tipo B, essa enfermidade é uma doença hemorrágica hereditária decorrente da deficiência quantitativa ou qualitativa do fator IX de coagulação. Dessa forma, essa doença é herdada como uma condição recessiva ligada ao cromossomo X, acometendo, portanto, majoritariamente indivíduos do sexo masculino. Displasia coxofemoral:Doença hereditária,recessiva, intermitente e poligênica,não sendo recomendado o cruzamento endogâmico por aumentar a probabilidade de homozigotos recessivos (doentes) ↪ Raça com predisposição: Pastor alemão. Atrofia progressiva da retina: Doença recessiva localizada no cromossomo X que tende a levar a cegueira, não tendo cura. ↪ Raças com predisposição: Poodle, setter irlândes, labrador, akita, collie, 29 dachshund, samoieda labrador, cocker spaniel, schnauzer miniatura e golden retriever. Melhoramento genético em cães Varia de acordo com a intensidade de seleção, acurácia e variabilidade genética. Dessa forma, quanto maior esses fatores, melhor o melhoramento. Características de interesse: Geralmente características de reprodução, comportamento, conformação corporal e doenças específicas. ↪ Geralmente características com melhor herdabilidade possuem maior acurácia. - Reprodutivas: Herdabilidade baixa, com alta influência do ambiente. - Conformação corporal: Alta herdabilidade, sendo muito influenciadas pela genética. - Peso: Herdabilidade alta, sendo muito influenciada pela genética. - Comportamento: Possui uma influência genética significativa, onde o nervosismo está mais associado a fatores genéticos (h = 0,58), a desconfiança e distração do olfato mais associada ao ambiente ( h= 0,1 e h=0), o sucesso em programas de treinamento por fatores genéticos ( h= 0,44) e a afabilidade, ou seja, se é dócil, tem influências genéticas e ambientais (h = 0,37). Doenças comuns: Temos como doenças comuns a displasia coxofemoral, epilepsia, arritmia cardíaca e espondiloses deformantes em boxers, calcificação do disco invertebral em basset e glaucoma em samaioeda, onde cada um possui uma predisposição genética diferente, sendo elas: - Displasia coxofemoral: Herdabilidade entre 0,26 a 0,35, tendo uma herança razoável. - Epilepsia: Herdabilidade de 0,71,tendo uma herança altíssima. - Arritmia cardíaca e espondiloses deformantes em boxers: Herdabilidade de 0,41. tendo uma herança alta. - calcificação do disco invertebral em basset: Herdabilidade de 0,22, sendo baixa a herança. - Glaucoma em samoieda: Herdabilidade de 0,58, tendo herança alta. ➔ Resumão Objetivos: Aumentar o lucro e alimento produzido pelo rebanho. Para isso, utiliza-se a genética aditiva, a complementaridade entre raças e a heterose. Princípios de seleção: Processo de reprodução diferencial determinado pelo produtor, sendo necessária uma precisão da avaliação genética. Principais problemas: Descobrir quais componentes do fenótipo possuem base genética e será transmitida a progênie. Ademais, é vital saber a influência do ambiente na manifestação da característica. 30 .↪ Para solucionar, deve haver diversas fontes de informações com qualidade e quantidade. Fontes de informação: Dados de produção, recolhendo do próprio indivíduo, de parentes ou de outros métodos, como o marcador molecular. ↪ Performance individual: Má indicadora do marcador genético devido a baixa herdabilidade, dependendo, portanto, mais da atuação do ambiente. Dessa maneira, usualmente em gados de corte é utilizada devido as maiores herdabilidades da característica desses animais, aumentando, portanto, a precisão. Já em gados de leite, esse tipo de seleção não é eficiente. - Herdabilidade = 50% → Precisão de 71%. obs: Maior herdabilidade = maior precisão. Informação de parentes: Complementa a performance individual sendo que, quanto mais próximo o parentesco, maior a correlação genética. - Pais e filhos = 50% de correlação - Irmãos completos = 50% de correlação - Meio irmãos = 25% de correlação Teste de progênie: Indicado para características de baixa a média herdabilidade e para avaliação de características que não se manifestam em ambos os sexos. - Quanto menor a herdabilidade, maior o número de progênie necessária para assegurar a acurácia. obs: Atualmente, não avalia somente as filhas do reprodutor, mas sim todos os parentes possíveis. Teste de performance: Indicada para características de alta herdabilidade, sendo muito rápido, preciso e um menor intervalo entre gerações já que avalio nele mesmo. obs: Toda comparação no melhoramento genético só tem fundamento se for feito dentro de grupos contemporâneos. Seleção: Pré selecionar as características que quero selecionar, não selecionando diversas para não diminuir a intensidade de seleção. ↪ A seleção tende a reduzir as variâncias genéticas e fenotípicas do rebanho, tendo tendência a realizar cruzamentos endogâmicos. Para que isso não ocorra, recomenda-se pegar machos superiores fora do rebanho e fertilizar as fêmeas com esse material genético. Estimativa de efeito genético: Busca descobrir os melhores genes para serem transmitidos. Para descobrir, utiliza-se o teste de performance, avaliação pedigree, teste de progênie ou, como mais recente, o método BLUP. ↪ Método dos modelos mistos: Utilizado para estimação simultânea dos efeitos genéticos e ambientais daquela característica, gerando as propriedades BLUP e, como principal modelo misto, temos o modelo animal, que gera as DEPs e PTAs. DEPs e PTAs: Estimativa da metade do valor genético do indivíduo, sendo expressas na mesma medida da característica e realizada entre 31 características avaliadas no mesmo teste com a mesma base genética. Dessa forma, a DEP fornece os efeitos da genética aditiva. ↪ Uso maciço: Alta DEP e alta acurácia. ↪ Uso médio: Alta DEP e acurácia mediana - poder vir a ser bom. ↪ Não utilizar: Baixa dep e alta acurácia.
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