Strategies to improve the efficiency of genomic selection in animal breeding programs

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Poluentes marinhos como fatores de estresse em esponjas e mexilhões

A biota marinha está exposta a uma elevada quantidade de substâncias tóxicas que podem causar graves problemas ao ambiente. As esponjas (Porifera) e os mexilhões (Mollusca) por serem sésseis e filtradores são utilizados como bioindicadores de poluição. A experimentação com aquários permite a realização de ensaios controlados, acompanhamento da resposta a diversos poluentes, concentrações e tempo de exposição. Os objetivos deste estudo foram: I). avaliar a imunocompetência através da expressão de proteínas do sistema imune Fator Inflamatório de Enxerto AIF -1 e pP38 por teste de ELISA (do inglês, Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) em esponjas expostas a poluentes, II) acompanhar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas cinco espécies de esponjas marinhas: Aplysina fulva (Pallas, 1766), Chondrilla aff. nucula Schimidt, 1862, Dysidea robusta Vilanova e Muricy 2001, Polymastia janeirensis (Boury-Esnault, 1973) e Hymeniacidon heliophila (Parker, 1910) após exposição a lipopolisacarídeo (LPS) de E. Coli III) avaliar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas espécies C. aff. nucula e P. janeirensis após exposição a dodecil sulfato de sódio (SDS) IV) avaliar a mortalidade de mexilhões quando expostos ao dispersante Triton X-100 e esgoto doméstico in natura. Os resultados indicam que as esponjas A. fulva, C. aff. nucula, D. robusta e P. janeirensis expostas a 20 μg/mL de LPS por 30 minutos, uma, três, 24 e 48 horas apresentaram aumento de expressão da proteína AIF-1 em relação ao controle, com diferentes tempos de resposta para cada espécie. A esponja H. heliophila exposta a 30 μg/mL de LPS apresentou diferença significativa na expressão de AIF-1 em relação ao controle na exposição por 30 min, uma, quatro, 24 e 48 horas. Contudo, não houve diferença significativa na expressão de outra proteína, a quinase pP38, nesses ensaios. As esponjas C. aff. nucula e P. janeirensis foram expostas a 0,25 mg/L de dodecil sulfato de sódio (SDS) por 24 e 48 horas. C. aff. nucula apresentou aumento da expressão de AIF -1 quando comparada ao controle em 24 e 48 horas, mas para P. janeirensis não houve diferença significativa. Os mexilhões Perna perna foram expostos a poluentes de duas maneiras a detergente Triton X-100 0,10 g/L por três, seis, 12 e 18 horas que induziu diferença significativa na mortalidade em seis, 12 e 18 horas em comparação com o controle e a a esgoto doméstico in natura diluído na proporção de 1:50 não houve mortalidade no tratamento ou no controle. A variação da expressão da proteína AIF-1 observada nas cinco espécies de esponjas marinhas confirma a utilização dessa proteína como eficiente biomarcador de estresse. Os mexilhões foram bons bioindicadores da poluição por detergente.

Estrutura populacional e filogeografia de Panulirus argus (Latreille, 1804)

Panulirus argus (Latreille, 1804) é uma das principais espécies de lagosta no Atlântico, sendo um dos maiores recursos pesqueiros do Atlântico Ocidental, onde apresenta um alto valor comercial. A forte explotação da espécie resulta em uma grande pressão sobre suas populações. Recentemente, foi descoberto que sob o binômio P. argus estão contidas duas espécies crípticas que ocorrem em alopatria, uma na região do Caribe e outra na costa brasileira. Esta tese tem como objetivo estudar como se estruturam geneticamente as populações dessas duas espécies, com o propósito de fornecer mais informações para a determinação de estoques e um correto manejo das espécies, e analisar os processos históricos evolutivos que moldaram suas histórias demográficas. Para tal, foram estudados dois marcadores mitocondriais (região controle e o gene da Citocromo Oxidase I) e loci de microssatélites de indivíduos de 7 regiões do Caribe (Florida, Bahamas, Turks e Caicos, Porto Rico, Cuba, Colômbia e Venezuela) e 11 estados do Brasil (Pará, Maranhão, Piauí, Ceará, Rio Grande do Norte, Pernambuco, Alagoas, Bahia, Espírito Santo, Rio de Janeiro e São Paulo). Dentro de cada espécie foram observadas duas linhagens mitocondriais diferentes, que co-ocorriam, de maneira homogênea, ao longo de suas distribuições. Hipotetiso que essas linhagens foram formadas a partir de um evento de vicariância com contato secundário ou como consequência de um efeito gargalo seguido de expansão. As duas linhagens são evidentes nas sequências da região controle mitocondrial, mas no gene da COI foram evidentes apenas em P. cf. argus do Caribe. As linhagens do Brasil se separaram há aproximadamente 233 - 288 mil anos e cada uma sofreu expansão em tempos diferentes, a primeira se expandiu há 100 mil anos e a segunda linhagem há 50 mil anos. As linhagens do Caribe se separaram cerca de 1 milhão de anos atrás e possuem o mesmo tempo de expansão, 50 mil anos. Os microssatélites não revelaram subdivisão populacional para nenhuma das duas espécies, porém os marcadores, juntos, sugeriram um fluxo gênico diferenciado entre localidades expostas a diferentes correntes marítimas. Considerando que essas lagostas são intensamente explotadas, é importante ser cuidadoso no momento de definir estoques pesqueiros. Para a espécie do Brasil, dois estoques pesqueiros foram sugeridos, o primeiro do Pará à Bahia e o segundo do sul da Bahia a São Paulo. Para a espécie do Caribe, foi mantida e reforçada a hipótese de quatro estoques sugerida pela FAO (Norte, Sul, Centro-Norte e Centro-Sul).

Filogeografia e evolução molecular de lagostas sapateiras (Scyllarides spp.) da América do Sul

Nos últimos anos, duas espécies de lagostas sapateiras, Scyllarides brasiliensis e S. deceptor, vêm se destacando nos desembarques pesqueiros de lagostas do Atlântico Sul Ocidental. Para espécies comercialmente importantes, o desenvolvimento de estudos que permitam conhecer a variabilidade e entender a dinâmica populacional é fundamental. Assim, o objetivo do primeiro capítulo desta tese foi avaliar a diversidade genética e a estrutura populacional dessas duas lagostas ao longo de aprox. 2.800 km da costa da América do Sul. Para as análises, foram empregados marcadores mitocondriais (citocromo oxidase I: COI; e a região controle: RC) e marcadores nucleares (13 loci de microssatélites desenvolvidos nesta tese). As duas espécies apresentaram altos níveis de variabilidade (S. deceptor: N = 200, mtDNA: h > 0,841, π > 0,005; microssatélites: He = 0,685; S. brasiliensis: N = 211, He = 0,554), distribuídos homogeneamente entre as localidades (S. deceptor: ΦST < -0,004, ΦCT < 0,016, FST global = 0,001, Dest global = 0,003, FCT < 0,002, P > 0,05, K = 1; S. brasiliensis: FST global = 0,004, Dest global = 0,001, FCT < 0,004, P > 0,05, K = 1). A ausência de estruturação nas duas espécies pode estar relacionada a características biológicas que promovem a conectividade entre localidades geograficamente distantes, como alta fecundidade e alto potencial de dispersão das larvas planctônicas. Além disso, os dados mitocondriais sugerem que a história demográfica de S. deceptor foi marcada por eventos de expansão populacionais e geográficos possivelmente relacionados às condições ambientais favoráveis dos episódios interglaciais do Pleistoceno Médio-Tardio. Diversos estudos têm mostrado que os fenômenos de inserção de regiões mitocondriais no DNA nuclear (NuMts) e heteroplasmia limitam a correta amplificação e identificação dos marcadores mitocondriais. Em estudos filogenéticos e de genética de populações, a presença inadvertida de sequências de diversas origens viola o principio de ortologia, o que pode resultar em inferências evolutivas erradas. Assim, o objetivo do segundo capítulo desta tese foi identificar e caracterizar os possíveis NuMts e sequências heteroplásmicas de três regiões mitocondriais (COI, RC e o gene da subunidade maior do RNA ribossomal: 16S) em quatro espécies do gênero Scyllarides (S. aequinoctialis, S. brasiliensis, S. deceptor e S. delfosi). A clonagem e sequenciamento de extratos de DNA genômico e DNA enriquecido com mtDNA revelaram que os genomas destas espécies podem exibir NuMts (que divergem entre 0,6 e 17,6% do mtDNA) e heteroplasmia (que divergem < 0,2% do mtDNA prevalente). Os NuMts surgiram possivelmente de vários eventos independentes de integração ao núcleo ao longo da história evolutiva do gênero Scyllarides. Dependendo do seu grau de similaridade com o mtDNA, a presença de NuMts nas análises filogenéticas no nível de gênero pode causar superestimativa do número de espécies e alterações nos comprimentos dos ramos e nas relações filogenéticas entre espécies.

Implementacao da amostragem de Gibbs para estimacao de componentes de co-variancia e parametros geneticos em dados de campo de bovinos Nelore.

2001

Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.

Estudios de asociación genómica en poblaciones animales independientes

En mejoramiento genético animal, uno de los principales enfoques para explicar la arquitectura genética de caracteres de importancia económica son los estudios de asociación del genoma completo (GWAS), que no suelen ser particularmente potentes dado el reducido tamaño muestral. Un enfoque para aumentar la potencia de detección de QTL es combinar datos de poblaciones diferentes en un análisis conjunto de asociación (JA). Sin embargo, este enfoque tiene limitaciones tales como la definición de efectos a ser modelados entre poblaciones y la dificultad en el acceso a los genotipos de poblaciones comerciales. Alternativamente, se pueden combinar resultados obtenidos de GWAS independientes mediante el meta-análisis (MA-GWAS). El objetivo central de esta tesis es describir e implementar métodos para GWAS a nivel poblacional y también, combinando datos de varias poblaciones (JA), así como combinando resultados de GWAS independientes (MA-GWAS). La aplicación en datos reales mostró que MA aumentó la potencia para detectar QTL significativos en contraste con los GWAS poblacionales y el JA, considerando la estructura genética, la heterogeneidad de los componentes de varianza entre poblaciones y evitando problemas del JA tales como el acceso a los datos y definición de los efectos fijos. Los resultados del MA fueron usados en la búsqueda de genes candidatos, identificando nuevas posiciones para algunos de los caracteres de calidad de carne porcina evaluados. En conclusión, el trabajo describe métodos novedosos para integrar resultados de evaluaciones genómicas independientes, a fin de detectar asociaciones significativas entre poblaciones e identificar nuevos genes asociados con caracteres de importancia económica.

Parâmetros genéticos para a produção de leite em caprinos das raças Saanen e Alpina

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Isolamento e caracterização de marcadores de DNA associados ao sexo e segmentos de DNA repetitivo em espécies do gênero Brycon (Characidae, Bryconinae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Construção de um mapa comparativo preliminar do cromossomo 6 do búfalo de rio (Bubalus bubalis) utilizando um painel de células somáticas hídricas irradiadas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise da variabilidade genética e do padrão de atividade esterásica no hepatopâncreas de camarões palemonídeos expostos a diferentes pesticidas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização molecular da estrutura genética de populações e espécies camarões palemonídeos Macrobrachium do gênero Macrobrachium

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Isolamento e caracterização de microssatélites em Búfalo de rio (Bubulus bubalis) a partir da construção de bibliotecas genômicas parciais com hibridização seletiva

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise da ocorrência de transposição em regiões reguladoras dos genes da família Cyp em espécies de Drosophila

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)