Modelos matemáticos utilizados para descrever curvas de crescimento em aves aplicados ao melhoramento genético animal

A utilização de funções matemáticas para descrever o crescimento animal é antiga. Elas permitem resumir informações em alguns pontos estratégicos do desenvolvimento ponderal e descrever a evolução do peso em função da idade do animal. Também é possível comparar taxas de crescimento de diferentes indivíduos em estados fisiológicos equivalentes. Os modelos de curvas de crescimento mais utilizados na avicultura são os derivados da função Richards, pois apresentam parâmetros que possibilitam interpretação biológica e portanto podem fornecer subsídios para seleção de uma determinada forma da curva de crescimento em aves. Também pode-se utilizar polinômios segmentados para descrever as mudanças de tendência da curva de crescimento animal. Entretanto, existem importantes fatores de variação para os parâmetros das curvas, como a espécie, o sistema de criação, o sexo e suas interações. A adequação dos modelos pode ser verificada pelos valores do coeficiente de determinação (R2), do quadrado médio do resíduo (QM res), do erro de predição médio (EPm), da facilidade de convergência dos dados e pela possibilidade de interpretação biológica dos parâmetros. Estudos envolvendo modelagem e descrição da curva de crescimento e seus componentes são amplamente discutidos na literatura. Porém, programas de seleção que visem a progressos genéticos para a forma da curva não são mencionados. A importância da avaliação dos parâmetros dos modelos de curvas de crescimento é ainda mais relevante já que os maiores ganhos genéticos para peso estão relacionados com seleção para pesos em idades próximas ao ponto de inflexão. A seleção para precocidade pode ser auxiliada com base nos parâmetros do modelo associados à variáveis que descrevem esta característica genética dos animais. Esses parâmetros estão relacionados a importantes características produtivas e reprodutivas e apresentam magnitudes diferentes, de acordo com a espécie, o sexo e o modelo utilizados na avaliação. Outra metodologia utilizada são os modelos de regressão aleatória, permitindo mudanças graduais nas covariâncias entre idades ao longo do tempo e predizendo variâncias e covariâncias em pontos contidos ao longo da trajetória estudada. A utilização de modelos de regressões aleatórias traz como vantagem a separação da variação da curva de crescimento fenotípica em seus diferentes efeitos genético aditivo e de ambiente permanente individual, mediante a determinação dos coeficientes de regressão aleatórios para esses diferentes efeitos. Além disto, não há necessidade de utilizar fatores de ajuste para a idade. Esta revisão teve por objetivos levantar os principais modelos matemáticos frequentistas utilizados no estudo de curvas de crescimento de aves, com maior ênfase nos empregados com a finalidade de estimar parâmetros genéticos e fenotípicos.

Programa de melhoramento genético da raça Girolando: teste de progênie: Sumário de Touros 2009.

2009

Melhoramento genético: a nova arma no controle de doenças.

2000

Inseminação artificial: tecnologias para acelerar o melhoramento genético dos rebanhos leiteiros.

2008

As metodologias de índices de seleção aplicadas ao melhoramento de plantas forrageiras

Existe a necessidade da sustentação da produção vegetal no período de inverno no Rio Grande do Sul para a produção animal, e há duas espécies potenciais para isto, o trevo vermelho e a alfafa. No entanto, vários são os fatores que são necessários para a implantação destas culturas cujo custo, por ser elevado, deve ser justificado. O melhoramento genético vegetal é uma das áreas que pode contribuir na maior produção destas espécies principalmente de matéria seca e de produção de sementes. Especificamente, os índices de seleção que associam diversas características de interesse na seleção são ferramentas importantes. Desta forma, o objetivo deste trabalho é verificar a eficiência da utilização de diferentes metodologias de índices de seleção na escolha das melhores plantas cultivadas à campo. Os dados sobre características agronômicas de duas populações de trezentas plantas, uma de trevo vermelho (Trifolium pratense L.) e outra de alfafa (Medicago sativa L.) avaliadas a campo de forma individualizada, dispostas em seis blocos, com cinqüenta plantas em cada bloco, foram investigadas. Utilizou-se a análise de correlações residuais entre as variáveis analisadas, para se determinar quais seriam as características que seriam incluídas nos índices, eliminando-se uma de cada duas altamente correlacionadas. Foram construídos seis índices de seleção: o multiplicativo de Elston, o base de Baker, os base de Williams via componentes principais e via função discriminante canônica, um índice construído através da correlação canônica e o de soma de postos de Mulamba e Mock. Estudos de concordância, entre os diferentes índices, foram realizados através da correlação de Sperman. A concordância quanto às plantas selecionadas, pelos diferentes índices de seleção, foi procedida sob uma seleção de 20% das plantas. As metodologias de seleção de plantas individuais foram eficientes, na escolha de plantas promissoras, levando em consideração simultaneamente às várias características. Os índices de seleção apresentaram alta concordância em relação às plantas selecionadas.

Seleção assistida por marcadores para o melhoramento do desempenho de equinos em corridas

Although equines have participated in the forming and development of several civilizations around the world since their domestication 6,000 years ago in comparison to other species that have zootechnical interest, few researches have been done related to animal breeding area, especially in Brazil. Some reasons for that are difficulties associated with the species as well as operational aspects. However, developments in genetics in the last decades contributed to a better understanding of the traits related to reproduction, heath, behavior and performance of domestic animals, including equines. Recent technologies as next generation sequencing methods and the high density chips of SNPs for genotyping allowed some advances in the researches already done. These researches used basically the candidate gene strategy, and identified genomic regions related to diseases and syndromes and, more recently, the performance in sport competition and specific abilities. Using these genomic analysis tools, some regions related to race performance have been identified and based on this information; genetic tests to select superior animals for racing performance have started to be available in the market.

Melhoramento genético na apicultura comercial para produção da própolis

O melhoramento genético de abelhas Apis mellifera é uma ferramenta essencial e de caráter obrigatório para o sucesso e desenvolvimento da indústria apícola. Práticas de manejo, troca das rainhas e inseminação instrumental constituem os pilares fundamentais de um programa que vise o aumento de determinada característica quantitativamente. A diversidade de climas no Brasil, junto com a possibilidade de direcionar a produção de diferentes produtos, fazem deste um país com oportunidades no campo internacional da apicultura. Programas de melhoramento genético, em grande escala, precisam ser feitos a partir de populações em massa, ou seja, um programa de melhoramento deverá iniciar-se a partir de um grande número de colmeias para serem selecionadas, com a finalidade de desenvolver e estruturar um programa de melhoramento genético que tenha como objetivo incrementar os níveis de produção e assim aumentar as médias de produção por colmeia em geral. Algumas características podem ser utilizadas para selecionar as colmeias, como: produção de própolis; a qualidade da própolis coletada; comportamento higiênico; taxa de infestação de varroa e incidência de Nosema. Isso garante a seleção das melhores colmeias como base do programa de melhoramento genético. Adicionalmente, padronização de práticas de manejo, troca constante de rainhas, produção de zangões, avaliação contínua da produção e a inseminação instrumental são práticas constantes nos apiários do programa de melhoramento em própolis.

Biological performance of a polycaprolactone-based scaffold used as fusion cage device in a large animal model of spinal reconstructive surgery

A bioactive and bioresorbable scaffold fabricated from medical grade poly (epsilon-caprolactone) and incorporating 20% beta-tricalcium phosphate (mPCL–TCP) was recently developed for bone regeneration at load bearing sites. In the present study, we aimed to evaluate bone ingrowth into mPCL–TCP in a large animal model of lumbar interbody fusion. Six pigs underwent a 2-level (L3/4; L5/6) anterior lumbar interbody fusion (ALIF) implanted with mPCL–TCP þ 0.6 mg rhBMP-2 as treatment group while four other pigs implanted with autogenous bone graft served as control. Computed tomographic scanning and histology revealed complete defect bridging in all (100%) specimen from the treatment group as early as 3 months. Histological evidence of continuing bone remodeling and maturation was observed at 6 months. In the control group, only partial bridging was observed at 3 months and only 50% of segments in this group showed complete defect bridging at 6 months. Furthermore, 25% of segments in the control group showed evidence of graft fracture, resorption and pseudoarthrosis. In contrast, no evidence of graft fractures, pseudoarthrosis or foreign body reaction was observed in the treatment group. These results reveal that mPCL–TCP scaffolds could act as bone graft substitutes by providing a suitable environment for bone regeneration in a dynamic load bearing setting such as in a porcine model of interbody spine fusion.

The evaluation of a biphasic osteochondral implant coupled with an electrospun membrane in a large animal model

Conventional clinical therapies are unable to resolve osteochondral defects adequately, hence tissue engineering solutions are sought to address the challenge. A biphasic implant which was seeded with Mesenchymal Stem Cells (MSC) and coupled with an electrospun membrane was evaluated as an alternative. This dual phase construct comprised of a Polycaprolactone (PCL) cartilage scaffold and a Polycaprolactone - Tri Calcium Phosphate (PCL - TCP) osseous matrix. Autologous MSC was seeded into the entire implant via fibrin and the construct was inserted into critically sized osteochondral defects located at the medial condyle and patellar groove of pigs. The defect was resurfaced with a PCL - collagen electrospun mesh that served as a substitute for periosteal flap in preventing cell leakage. Controls either without implanted MSC or resurfacing membrane were included. After 6 months, cartilaginous repair was observed with a low occurrence of fibrocartilage at the medial condyle. Osteochondral repair was promoted and host cartilage degeneration was arrested as shown by the superior Glycosaminoglycan (GAG) maintenance. This positive morphological outcome was supported by a higher relative Young's modulus which indicated functional cartilage restoration. Bone in growth and remodeling occurred in all groups with a higher degree of mineralization in the experimental group. Tissue repair was compromised in the absence of the implanted cells or the resurfacing membrane. Moreover healing was inferior at the patellar groove as compared to the medial condyle and this was attributed to the native biomechanical features.

Monitoring animal behaviour and environmental interactions : GPS collars and satellite remote sensing within a satellite remote sensing context

Remote monitoring of animal behaviour in the environment can assist in managing both the animal and its environmental impact. GPS collars which record animal locations with high temporal frequency allow researchers to monitor both animal behaviour and interactions with the environment. These ground-based sensors can be combined with remotely-sensed satellite images to understand animal-landscape interactions. The key to combining these technologies is communication methods such as wireless sensor networks (WSNs). We explore this concept using a case-study from an extensive cattle enterprise in northern Australia and demonstrate the potential for combining GPS collars and satellite images in a WSN to monitor behavioural preferences and social behaviour of cattle.

Monitoring animal behaviour and environmental interactions using wireless sensor networks, GPS collars and satellite remote sensing

Remote monitoring of animal behaviour in the environment can assist in managing both the animal and its environmental impact. GPS collars which record animal locations with high temporal frequency allow researchers to monitor both animal behaviour and interactions with the environment. These ground-based sensors can be combined with remotely-sensed satellite images to understand animal-landscape interactions. The key to combining these technologies is communication methods such as wireless sensor networks (WSNs). We explore this concept using a case-study from an extensive cattle enterprise in northern Australia and demonstrate the potential for combining GPS collars and satellite images in a WSN to monitor behavioural preferences and social behaviour of cattle.

The design and evaluation of a mobile sensor/actuator network for autonomous animal control

This paper investigates a mobile, wireless sensor/actuator network application for use in the cattle breeding industry. Our goal is to prevent fighting between bulls in on-farm breeding paddocks by autonomously applying appropriate stimuli when one bull approaches another bull. This is an important application because fighting between high-value animals such as bulls during breeding seasons causes significant financial loss to producers. Furthermore, there are significant challenges in this type of application because it requires dynamic animal state estimation, real-time actuation and efficient mobile wireless transmissions. We designed and implemented an animal state estimation algorithm based on a state-machine mechanism for each animal. Autonomous actuation is performed based on the estimated states of an animal relative to other animals. A simple, yet effective, wireless communication model has been proposed and implemented to achieve high delivery rates in mobile environments. We evaluated the performance of our design by both simulations and field experiments, which demonstrated the effectiveness of our autonomous animal control system.

Animal behaviour understanding using wireless sensor networks

This paper presents research that is being conducted by the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) with the aim of investigating the use of wireless sensor networks for automated livestock monitoring and control. It is difficult to achieve practical and reliable cattle monitoring with current conventional technologies due to challenges such as large grazing areas of cattle, long time periods of data sampling, and constantly varying physical environments. Wireless sensor networks bring a new level of possibilities into this area with the potential for greatly increased spatial and temporal resolution of measurement data. CSIRO has created a wireless sensor platform for animal behaviour monitoring where we are able to observe and collect information of animals without significantly interfering with them. Based on such monitoring information, we can identify each animal's behaviour and activities successfully

Animal Control - What constitutes a reliable cue to stop animal movement ?

Controlling free-ranging livestock requires low-stress cues to alter animal behaviour. Recently modulated sound and electric shock were demonstrated to be effective in controlling free-ranging cattle. In this study the behaviour of 60, 300 kg Belmont Red heifers were observed for behavioural changes when presented cues designed to impede their movement through an alley. The heifers were given an overnight drylot shrink off feed but not drinking water prior to being tested. Individual cattle were allowed to move down a 6.5 m wide alley towards a pen of peers and feed located 71 m from their point of release. Each animal was allowed to move through the alley unimpeded five times to establish a basal behavioural pattern. Animals were then randomly assigned to treatments consisting of sound plus shock, vibration plus shock, a visual cue plus shock, shock by itself and a control. The time each animal required to reach the pen of peers and feed was recorded. If the animal was prevented from reaching the pen of peers and feed by not penetrating through the cue barrier at set points along the alley for at least 60 sec the test was stopped and the animal was returned to peers located behind the release pen. Cues and shock were manually applied from a laptop while animals were observed from a 3.5 m tower located outside the alley. Electric shock, sound, vibration and Global Position System (GPS) hardware were housed in a neck collar. Results and implications will be discussed.