Application of molecular markers on genetic improvement and reproduction in the post-genomic Era: Emerging biotechnologies and perspectives in livestock

Background: New challenges are rising in the animal protein market, and one of the main world challenges is to produce more in shorter time, with better quality and in a sustainable way. Brazil is the largest beef exporter in volume hence the factors affecting the beef meat chain are of major concern in countrýs economy. An emerging class of biotechnological approaches, the molecular markers, is bringing new perspectives to face these challenges, particularly after the publication of the first complete livestock genome (bovine), which has triggered a massive initiative to put in practice the benefits of the so called the Post-Genomic Era. Review: This article aimed at showing the directions and insights in the application of molecular markers on livestock genetic improvement and reproduction as well at organizing the progress so far, pointing some perspectives of these emerging technologies in Brazilian ruminant production context. An overview on the nature of the main molecular markers explored in ruminant production is provided, which describes the molecular bases and detection approaches available for microsatellites (STR) and single nucleotide polymorphisms (SNP). A topic is dedicated to review the history of association studies between markers and important trait variation in livestock, showing the timeline starting on quantitative trait loci (QTL) identification using STR markers and ending in high resolution SNP panels to proceed whole genome scans for phenotype/genotype association. Also the article organizes this information to reveal how QTL prospection using STR could open ground to the feasibility of marker-assisted selection and why this approach is quickly being replaced by studies involving the application of genome-wide association using SNP research in a new concept called genomic selection. Conclusion: The world's scientific community is dedicating effort and resources to apply SNP information in livestock selection through the development of high density panels for genomic association studies, connecting molecular genetic data with phenotypes of economic interest. Once generated, this information can be used to take decisions in genetic improvement programs by selecting animals with the assistance of molecular markers.

La ganadería en América Latina: situación, problemas y perspectivas. 1. Colombia, México, Uruguay y Venezuela = Livestock in Latin America: status, problems and prospects. 1. Colombia, Mexico, Uruguay and Venezuela

Incluye los documentos: E/CN.12/557, E/CN.12/558 y E/CN.12/594

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

Pós-graduação em Zootecnia - FCAV

Prevalência de patologias no trato genital de machos bubalinos (Bubalus bubalis) nos estados do Pará, Amapá e baixo Amazonas, Brasil

Distúrbios reprodutivos estão associados a problemas adquiridos (estresse, manejo inadequado e de origem infecciosa), e genéticos (alta consangüinidade existente em alguns rebanhos do Brasil). Embora mostre o grau do potencial de fertilidade do macho, o exame andrológico e, em particular, o teste de funcionalidade, tem sido pouco utilizado, principalmente na seleção dos touros, embora, estes mesmos estudos, mencionem a importância do sêmen para avaliar a eficiência reprodutiva do macho. O objetivo do estudo foi determinar a prevalência de patologias clinicamente notáveis, através de palpação e inspeção e caracterizar o perfil espermático de búfalos criados em sistemas de produção, intensivo e extensivo. O estudo foi realizado em propriedades do Estado do Pará, nos Municípios de Belém, Ipixuna, Mojú, Nova Timbotéua, Paragominas, Santarém Novo e São Caetano de Odivelas, Muaná, Soure, Chaves e Ponta de Pedras. No estado do Amapá, nos Municípios de Cutias, Itaubal, Tartarugalzinho e no Arquipélago do Bailique. Os animais eram criados no sistema intensivo e extensivo, respectivamente. O período do estudo foi de março de 2008 a março de 2009. Foram utilizados 305 touros da raça Murrah, Mediterrânea e mestiços, com idade variando entre 2 a 15 anos, sendo que 160 no Estado do Pará, e 145 no Estado do Amapá. Os dados dos exames clínicos - andrológicos, assim como o espermiograma foram documentados em fichas especiais. A obtenção de sêmen foi realizada pela massagem das ampolas a avaliação física do sêmen contou da cor, aspecto, volume, motilidade, vigor, concentração e a avaliação morfológica e pH. A concentração foi aferida por espectrofotômetro da Central de Biotecnologia Animal (CEBRAN). Para a morfologia espermática foi utilizado o método de Cerovsky. Foram analisadas 200 espermatozóides em microscópio óptico em objetiva de imersão. Para análise estatística, foi empregado o programa estatístico BIOESTAT 5.0, estatísticas descritivas para todas as variáveis estudadas, biometrias testiculares, patologias do sistema reprodutor e características físicas e morfológicas do sêmen, registrando-se as médias, os desvios padrões e a distribuição de freqüências para as características de classes andrológicas. Os dados quantitativos referentes às idades dos touros, biometrias testiculares, avaliações físicas e morfológicas do sêmen foram submetidos à ANOVA, e quando houve efeito significativo pelo teste F, às médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5 % de probabilidade de erro. Dos 305 búfalos, nos animais do Estado do Amapá a media e o desvio padrão da circunferência escrotal foi superior ao do Estado do Pará independente do tipo de manejo. Indiferente de idade e sistemas de criação não foi encontrado nenhuma alteração no pênis. A bolsa escrotal bífida (fenda escrotal) foi a alteração mais prevalente. A maior freqüência de alterações no epidídimo foi epididimite granulomatosa tipo tuberculóide, observada nos animais de criação extensiva no estado do Amapá, com uma tendência aos touros de mais de quatro anos. Entre as alterações do testículo a mais prevalente foi à torção testicular e de causas infecciosa destacamos a ocorrência de casos de orquite interticial crônico ativa, orquite granulomatosa tipo tuberculóide, hipoplasia testicular grau I, hipoplasia testicular grau III associada à orquite tuberculóide e hipoplasia grau II (parcial). Outra observação bem evidente é com relação às percentagens de espermatozóide com defeitos maiores e menores que se apresentam muito altas as recomendadas pelo CBRA. Deste estudo pode-se concluir que os reprodutores criados de forma extensiva apresentam patologias de origem genética e infecciosa muito prevalente.

Physical quality of an Oxisol under an integrated crop-livestock-forest system in the Brazilian Cerrado

Soil physical quality is an important factor for the sustainability of agricultural systems. Thus, the aim of this study was to evaluate soil physical properties and soil organic carbon in a Typic Acrudox under an integrated crop-livestock-forest system. The experiment was carried out in Mato Grosso do Sul, Brazil. Treatments consisted of seven systems: integrated crop-livestock-forest, with 357 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF357-30); integrated crop-livestock-forest with 357 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF357-45); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 30 cm (CLF227-30); integrated crop-livestock-forest with 227 trees ha-1 and pasture height of 45 cm (CLF227-45); integrated crop-livestock with pasture height of 30 cm (CL30); integrated crop-livestock with pasture height of 45 cm (CL45) and native vegetation (NV). Soil properties were evaluated for the depths of 0-10 and 10-20 cm. All grazing treatments increased bulk density (r b) and penetration resistance (PR), and decreased total porosity (¦t) and macroporosity (¦ma), compared to NV. The values of r b (1.18-1.47 Mg m-3), ¦ma (0.14-0.17 m³ m-3) and PR (0.62-0.81 MPa) at the 0-10 cm depth were not restrictive to plant growth. The change in land use from NV to CL or CLF decreased soil organic carbon (SOC) and the soil organic carbon pool (SOCpool). All grazing treatments had a similar SOCpool at the 0-10 cm depth and were lower than that for NV (17.58 Mg ha-1).

Microsatellite analysis supports clonal propagation and reduced divergence of Trypanosoma vivax from asymptomatic to fatally infected livestock in South America compared to West Africa

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

The Genetic Architecture of Climatic Adaptation of Tropical Cattle

Adaptation of global food systems to climate change is essential to feed the world. Tropical cattle production, a mainstay of profitability for farmers in the developing world, is dominated by heat, lack of water, poor quality feedstuffs, parasites, and tropical diseases. In these systems European cattle suffer significant stock loss, and the cross breeding of taurine x indicine cattle is unpredictable due to the dilution of adaptation to heat and tropical diseases. We explored the genetic architecture of ten traits of tropical cattle production using genome wide association studies of 4,662 animals varying from 0% to 100% indicine. We show that nine of the ten have genetic architectures that include genes of major effect, and in one case, a single location that accounted for more than 71% of the genetic variation. One genetic region in particular had effects on parasite resistance, yearling weight, body condition score, coat colour and penile sheath score. This region, extending 20 Mb on BTA5, appeared to be under genetic selection possibly through maintenance of haplotypes by breeders. We found that the amount of genetic variation and the genetic correlations between traits did not depend upon the degree of indicine content in the animals. Climate change is expected to expand some conditions of the tropics to more temperate environments, which may impact negatively on global livestock health and production. Our results point to several important genes that have large effects on adaptation that could be introduced into more temperate cattle without detrimental effects on productivity.

Prospection of genomic regions divergently selected in cutting line of quarter horses in relation to racing line

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

Genetic analysis for gestation length, birth weight, weaning weight, and accumulated productivity in Nellore beef cattle

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

Socio-eco-efficiency of integrated and non-integrated systems of crop, forestry and livestock in the Ipameri city, at brazilian Cerrado

Pós-graduação em Ciências Ambientais - Sorocaba