Seleção Genômica em bovinos da raça Nelore. Roberto Carvalheiro

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Tânia Affonso Barateiro
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1 Seleção Genômica em bovinos da raça Nelore Roberto Carvalheiro Workshop Internacional - Porto Alegre/RS - 9/8/2012

2 Tópicos (1) Modelo atual de seleção (2) A seleção genômica pode auxiliar? (3) Projetos Unesp CDG Norte (4) Considerações adicionais

3 Modelo atual de Seleção Descarte Sobreano Venda/engorda novilhos(as) com piores índice final (~50%M; ~10%F) Reprodução Desmame Venda/engorda novilhas vazias (~10%) Nascimento Venda bezerros(as) com piores índice desmame (~50%M; ~20%F) Venda/engorda vacas vazias (~20%)

4 Modelo atual de Seleção Novilhas reposição Touros CEIP reposição (top 20% índice final) Teste de progênie (top 1% índice final) Sobreano Venda touros CEIP (top 20% índice final) Reprodução Desmame Touros externos (índice final > 12) Nascimento

5 Ponderação (%) sdep Ind. Desmame Ind. Final D Conformação_d 8 4 Precocidade_d 16 8 Musculatura_d 16 8 D Conformação_s 4 Precocidade_s 8 Musculatura_s 8 Perímetro escrotal 14

6 Categoria Bezerra Critério de Seleção Índice desmame Acurácia Proporção Selecionada* ~ 0,45 ~ 80% Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90% Vaca Diag. gest. - ~ 80% Bezerro Índice desmame ~ 0,45 ~ 50% Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40% Teste de progênie Touro provado Índice final ~ 0,45 < 1% Índice final > 0,80 < 10% * Em relação à fase anterior (exceto touro provado).

7 Tendência Genética Índice Desmame Boligon et al. (2012)

8 Tendência Genética Índice Final Boligon et al. (2012)

9 A Seleção Genômica pode auxiliar? Onde? Como?

10 Cost of proving bulls were reduced by 92% and genetic change was increased by a factor of 2.

11 Schaeffer (2006)

12 Categoria Bezerra Critério de Seleção Índice desmame Acurácia Proporção Selecionada* ~ 0,45 ~ 80% Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90% Vaca Diag. gest. - ~ 80% Bezerro Índice desmame ~ 0,45 ~ 50% Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40% Teste de progênie Touro provado Índice final ~ 0,45 < 1% Índice final > 0,80 < 10% * Em relação à fase anterior (exceto touro provado).

13 Modelo atual de Seleção Novilhas reposição Touros CEIP reposição (top 20% índice final) Teste de progênie (top 1% índice final) Sobreano Venda touros CEIP (top 20% índice final) Reprodução Desmame Touros externos (índice final > 12) Nascimento Como? Quantos animais genotipar?

14 Mudança de modelo? 1) Outras características? 2) Mães de touros? 3) Doadoras? 4) Seleção de touros em rebanhos comerciais? 5) Explorar variabilidade genética fora do programa?

15 Projetos Genômica

16 Aplicação de ferramentas genômicas no melhoramento genético da eficiência reprodutiva em bovinos da raça Nelore. Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque Ferramentas genômicas no melhoramento genético de características de importância econômica direta em bovinos da raça Nelore. Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque Estudo da variabilidade genética do perfil de acidos graxos da carne de bovinos da raça Nelore terminados em confinamento. Coordenação: Prof. Dr. Fernando Baldi

17 Aprimoramento do programa de seleção e melhoramento genético em bovinos de corte através do desenvolvimento e aplicação da seleção genômica. Coordenador: Prof. Dr. José Fernando Garcia

18 Equipe de Trabalho UNESP José Fernando Garcia (coordenador) Yuri Tani Utsunomiya Adriana Santana do Carmo Ludmilla Zavarez Haroldo H. R. Neves Conexão Delta G Daniel Biluca Guilherme Penteado ARS/USDA Curt Van Tassell Tad Sonstegard John Cole BOKU Hans Soelkner Ana María Pérez O Brien AGResearch John McEwan Univ. Guelph Flávio Schenkel Embrapa Marcos Vinícius Barbosa Silva GenSys Roberto Carvalheiro

19 Objetivos 1. A Seleção Genômica pode auxiliar a CDG a aprimorar seu programa de melhoramento genético? 2. Como implementá-la da forma mais apropriada?

20 Desafios Onde está o nosso banco de DNA?

21 Desafios nº touros avaliados Característica acc >= 0,7 acc >= 0,9 GND CPMd GPD CPMs PE População Referência

22 Amostras 685 touros (após QC) Acurácia média das DEPs: 0,81 a 0,88 Equivalente fenótipo: 3.487

23 SNPs 777,962 total SNPs -42,669 non-autosomal -54 same position -174,532 MAF only -1,539 HWE only -98,472 SNP call rate only -1,577 both MAF and HWE -15,058 both MAF and call rate -12,810 both call rate and HWE -1,561 MAF, call rate and HWE -109,452 r2 > ,238 SNPs after QC

24 Marcadores estão capturando variabilidade genética? marcador associação fenótipo desequilíbrio de ligação QTL relação causal

25 Marcadores estão capturando variabilidade genética? Desequilíbrio de ligação entre marcadores

26 Desequilíbrio de Ligação Pérez O Brien (2012)

27 Desequilíbrio de ligação (r 2 ) médio entre SNPs adjacentes (painel HD) r 2 = 0,292

28 Desequilíbrio de ligação (r 2 ) médio entre SNPs adjacentes (painel 50K) r 2 = 0,11

29 Treinamento x Validação População referência População validação

30 Passos Necessários (Validação) População referência genótipos equação de predição

31 População validação DEP VGD corr(vgd,dep) habilidade de predição

32 Aplicação (pós validação) F + P + G DEP genômica

33 Aplicação (pressupondo boa equação de predição) G valor genômico direto

34 Exemplo Gado de Leite

1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995

2007 2008 2009 2010 2011 n o de bezerros Treinamento:

35 n o de bezerros Treinamento: Sumário 2007 Validação: Sumário

36 ntr nte (28%) GND - Ganho de peso do nascimento ao desmame (29%) Cd - Conformação ao desmame (29%) Pd - Precocidade ao desmame (29%) Md - Musculatura ao desmame (29%) Ud - Umbigo ao desmame (20%) GPD - Ganho de peso do desmame ao sobreano (21%) Cs - Conformação no sobreano (21%) Ps - Precocidade no sobreano (22%) Ms - Musculatura no sobreano (22%) Us - Umbigo no sobreano (26%) Temp - Temperamento (22%) PEi - Perímetro escrotal (ajustado para idade) (22%) PEip - Perímetro escrotal (ajustado para idade e peso) (29%) PN - Peso ao nascer (31%) Gest - Período de gestação (29%) Idesm - Índice ao desmame (24%) Ifinal - Índice final IPP e PV não foram consideradas (n touros < 200)

39 Habilidade de Predição: corr(vgd,dep2011) cor(dgv,ebv2011) exp_accuracy 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

40 Cuidado com erro de predição! Erbe et al. (2010)

41 corr(ifinal,dgv) = 0,63 Acurácia média DGV = 0,45

42 Pouca diferença entre Métodos! BayesC(pi=0.99) RR (without polygenic effect) GBLUP 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

43 Pouca diferença entre pseudo fenótipos! EBV 0,8 debv(garrick's method) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

44 Grande diferença entre estratégias de validação! 2) Validação cruzada 5 fold (aleatória) 3) Validação cruzada 5 fold (parentesco genôm.) 4) CPM x demais (e vice versa)

45 Validação Cruzada ( 3-fold )

46 Habilidade de Predição Validação Cruzada train:ebv2007,test:ebv fold(aleatório)* 5-fold(G)* 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal * média 5 folds

47 Parentesco genômico máximo treinamento-validação (original: 2011 x 2007) média = 0,42 x 465 (teste)

48 Amostras (touros) por programa de origem 194 CDG 73 prog_a 29 prog_b CPM 2 prog_c 1 prog_d 23 prog_e 349 prog_f demais 14 prog_g

49 Componentes Principais Parentesco Genômico CPM demais

50 Persistência Fase de Ligação subgrupos Nelore

51 Habilidade de Predição subgrupos Nelore train = EBV2007; test = EBV2011 train = CPM; test = demais train = demais; test = CPM 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

52 Considerações Adicionais (1) Estamos no momento de aplicar a SG? (2) Qual o modelo de trabalho? (3) Qual a eficiência de Imputação?

53 As informações moleculares não aumentaram a confiabilidade (acurácia 2 ) das provas dos touros provados nem dos touros jovens. Ainda não é o momento de aplicar a SG no modelo atual de seleção!

54 Expectativa 0,80 0,75 Acurária Índice Final 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 esperado (touros) esperado (vacas) 0, Tamanho Treinamento

55 Modelo Seleção Genômica Angus Americana Associação Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P) F + P DEP genômica F + P DEP genômica Criadores DNA AGI valor molecular Pfizer/ Merial Base dados: DNA + genótipo + equação predição Unsustainable model (Jerry Taylor, 2012)

56 Modelo Seleção Genômica CDG Norte genótipo (G) DNA Deoxi CDG Norte Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P) + genótipo (G) + DNA F + P + G GenSys DEP genômica F + P DEP genômica Criadores Unesp & col. Parceiros Pesquisa Desenvolvimento e Inovação Tecnologica

57 Imputação 50K 770K

58 Estudo 814 touros genotipados HD 716 mais erados referência 98 mais jovens teste imputação Painéis baixa densidade: 3k, 6K, 10K e 50K(v2) 3K, 6K e 10K com SNPs igualmente espaçados FImpute (Sargolzaei et al., 2012)

59 Eficiência de Imputação Neves (2012)

60 Agradecimentos Zebu Genomic Consortium

61 Promoção: Agradecimentos

62 Perguntas?

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