Production systems - An example from Brazil

Important information about the Brazilian agribusiness, population and economy are presented in this paper, as well as details of beef production, market, industry and production system, to inform people involved in meat industry about details on demography, production, economy and production systems of a country that is the largest player in beef exports in the world and that uses, mostly, Bos indicus based bovine population, reared under pasture conditions, for meat production purposes. Herd size, genetic evaluation programs, quantity of beef produced and market is informed, with figures about the global and major players` production. Some discussion related to environmental concerns, methane emission and carbon fixation is also presented, as well as meat quality. Meat quality of fed animals is also compared with beef from animals that are raised in pasture conditions. (c) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Viable Calves Produced by Somatic Cell Nuclear Transfer Using Meiotic-Blocked Oocytes

Somatic cell nuclear transfer (SCNT) has had an enormous impact on our understanding of biology and remains a unique tool for multiplying valuable laboratory and domestic animals. However, the complexity of the procedure and its poor efficiency are factors that limit a wider application of SCNT. In this context, oocyte meiotic arrest is an important option to make SCNT more flexible and increase the number of cloned embryos produced. Herein, we show that the use of butyrolactone I in association with brain-derived neurotrophic factor (BDNF) to arrest the meiotic division for 24 h prior to in vitro maturation provides bovine (Bos indicus) oocytes capable of supporting development of blastocysts and full-term cloned calves at least as efficiently as nonarrested oocytes. Furthermore, the procedure resulted in cloned blastocysts with an 1.5- and twofold increase of POU5F1 and IFNT2 expression, respectively, which are well-known markers of embryonic viability. Mitochondrial DNA (mtDNA) copy number was diminished by prematuration in immature oocytes (718,585 +/- 34,775 vs. 595,579 +/- 31,922, respectively, control and treated groups) but was unchanged in mature oocytes (522,179 +/- 45,617 vs. 498,771 +/- 33,231) and blastocysts (816,627 +/- 40,235 vs. 765,332 +/- 51,104). To our knowledge, this is the first report of cloned offspring born to prematured oocytes, indicating that meiotic arrest could have significant implications for laboratories working with SCNT and in vitro embryo production.

Characterization of proteinases from the midgut of Rhipicephalus (Boophilus) microplus involved in the generation of antimicrobial peptides

Background: Hemoglobin is a rich source of biologically active peptides, some of which are potent antimicrobials (hemocidins). A few hemocidins have been purified from the midgut contents of ticks. Nonetheless, how antimicrobials are generated in the tick midgut and their role in immunity is still poorly understood. Here we report, for the first time, the contribution of two midgut proteinases to the generation of hemocidins. Results: An aspartic proteinase, designated BmAP, was isolated from the midgut of Rhipicephalus (Boophilus) microplus using three chromatographic steps. Reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction revealed that BmAP is restricted to the midgut. The other enzyme is a previously characterized midgut cathepsin L-like cysteine proteinase designated BmCL1. Substrate specificities of native BmAP and recombinant BmCL1 were mapped using a synthetic combinatorial peptide library and bovine hemoglobin. BmCL1 preferred substrates containing non-polar residues at P2 subsite and polar residues at P1, whereas BmAP hydrolysed substrates containing non-polar amino acids at P1 and P1`. Conclusions: BmAP and BmCL1 generate hemocidins from hemoglobin alpha and beta chains in vitro. We postulate that hemocidins may be important for the control of tick pathogens and midgut flora.

Aplicação de microssatélites (STR) de bovinos em animais de raças zebuínas

O gado zebu (Bos indicus) é predominante em todo o mundo. Atualmente, no Brasil, o rebanho de bovinos e zebuínos é composto por aproximadamente 170 milhões de indivíduos, no qual, 80% são zebuínos ou animais de raças cruzadas com zebu. O principal objetivo deste estudo foi determinar a possibilidade da utilização de marcadores moleculares de bovinos na identificação genética de zebuínos. A confirmação desta possibilidade seria de extrema valia, já que a quantidade de informações sobre o genoma zebuíno é limitada e metodologias específicas de identificação de marcadores genéticos para raças zebuínas são raras. Assim, o DNA de 65 zebus, de 4 raças diferentes (Gir, Tabapuã, Nelore e Brahman), foi extraído a partir de sangue aplicado em papel filtro, utilizando o “kit” DNA IQTM SYSTEM (Promega®). Após a extração de DNA, foi feito um PCR Multiplex utilizando o “kit” StockMarks® (Applied Biosystems®), o qual amplifica um total de 11 loci (BM1824, BM2113, ETH10, ETH225, ETH3, INRA023, SPS115, TGLA122, TGLA126, TGLA227 e TGLA53). Os fragmentos gerados pela PCR foram analisados por eletroforese capilar utilizando o analisador genético ABI Prism 3100 (Applied Biosystems®) e o programa GeneScan® v.3.7 (Applied Biosystems®). A freqüência dos marcadores e os índices de variabilidade genética foram calculados utilizando o programa Microsatellite Toolkit v.3.1 e o equilíbrio de Hardy-Weinberg foi determinado através do programa GENEPOP v.3.4. Através destas técnicas foi possível demonstrar que os marcadores moleculares utilizados para identificação genética de bovinos podem também ser utilizados para a realização da técnica de identificação genética de zebuínos Além disso, foi possível demonstrar a freqüência alélica na população de zebuínos analisada como um todo, assim como foi determinada a freqüência alélica para os diferentes marcadores moleculares dentro das 4 raças estudas. Considerando o total de 100 diferentes alelos identificados entre os 11 STR (Short Tandem Repeats) analisados, foi possível observar que a heterozigosidade esperada (He) foi relativamente alta na população analisada, assim como na análise por raça. Estes dados indicam alto grau de diversidade genética nas diferentes raças. Neste sentido, a raça Brahman apresentou a menor diversidade (0,60) e a raça Tabapuã, a maior (0,69). Contudo, estudos complementares são necessários, a fim de confirmar as freqüências alélicas estabelecidas, uma vez que os resultados encontrados no presente trabalho referem-se a um número relativamente pequeno de zebuínos, quando comparados com o total de zebus encontrados no rebanho brasileiro.

Characterization and polymorphism screening of IGF-I and prolactin genes in Nelore heifers

Insulin growth factor I (IGF-I) and prolactin (PRL) are peptide hormones that exert complementary effects on reproductive traits by acting on folliculogenesis. In view of the lack of information about the IGF-I and PRL genes in Bos indicus, the objective of this study was to partially characterize the promoter regions of these genes and to screen animals of different ages at first pregnancy for the presence of polymorphisms in these regions. In addition, we determined whether polymorphisms influence the regulation of the two hormone genes, evaluating their association with sexual precocity.The animals were divided into three groups according to age at first pregnancy: 1) 100 heifers considered to be sexually precocious that became pregnant at 15-16 months of age, 2) 100 heifers that became pregnant during the normal breeding season at 24 months of age, and 3) 100 heifers that did not become pregnant until 24 months of age. For the IGF-I gene, PCR-RFLP-SnaBI analysis showed the presence of genotypes AB and BB at frequencies of 0.02 and 0.98, respectively. Sequencing of the IGF-I gene fragment revealed a single nitrogen base change from cytosine to thymine, corresponding to the restriction site of SnaBI. The polymorphisms identified in the 5'-flanking region of the IGF-I gene may serve as a basis for future studies of molecular markers in cattle. For the PRL gene, PCR-RFLP-HaeIII analysis showed the presence of only one migration pattern, a finding characterizing the region studied as monomorphic. The study of other regions in the IGF-I and PRL genes might provide molecular data that can be used in the future for the selection of sexually precocious animals.

Abordagem multivariada envolvendo características físicas e morfológicas do sêmen bovino, idade dos touros e época de colheita de sêmen

Avaliaram-se as relações entre características físicas e morfológicas do sêmen de bovinos das subespécies Bos taurus taurus e Bos taurus indicus com a idade dos touros e a época de colheita do sêmen. Utilizaram-se observações feitas durante o período de 1993 a 1999, em 42 touros com 12 a 174 meses de idade, divididos em cinco classes: Bos taurus taurus - 12 a 36 meses; 37 a 60 meses; 61 a 84 meses; 85 a 108 meses; e 109 a 138 meses; e Bos taurus indicus - 12 a 42 meses; 43 a 72 meses; 73 a 102 meses; 103 a 132 meses; e 133 a 174 meses. As características analisadas foram: volume, turbilhonamento espermático, concentração espermática, motilidade espermática, vigor espermático, anormalidades espermáticas e integridade do acrossoma. No processamento das análises, utilizaram-se as médias das características em cada classe de idade e o mês de colheita de sêmen durante o período de 1993 a 1999. As técnicas estatísticas multivariadas de componentes principais e de agrupamento hierárquico mostraram resultados que podem contribuir na escolha de sêmen de melhor qualidade. As classes 103 a 132 meses e 133 a 174 meses para a subespécie Bos taurus indicus e a classe de idade 109 a 138 meses para a subespécie Bos taurus taurus foram as mais contrastantes. Para ambas as subespécies, nos meses mais úmidos, o sêmen apresentou menor qualidade, principalmente na subespécie Bos taurus taurus. As características do sêmen mais contrastantes no estudo por classes e no período de coleta de sêmen foram: vigor espermático, motilidade espermática, concentração espermática, integridade do acrossoma e anormalidades terciárias no sêmen.

Genetic analysis on growth and carcass traits in Nelore cattle

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Digestibilidade dos nutrientes de uma ração completa, em bovinos de diferentes grupos genéticos

Avaliou-se a digestibilidade dos nutrientes de uma ração completa fornecida a bovinos de diferentes grupos genéticos. A digestibilidade foi estimada pela Lignina em Detergente Ácido, em delineamento de blocos ao acaso, com repetição no tempo. Foram efetuadas análises químicas da ração e das fezes, a cada 28 dias. de cada grupo genético foram colhidas fezes de 16 animais, no mínimo, a cada 28 dias. Observaram-se diferenças no aproveitamento dos nutrientes, destacando-se o Guzerá em todas as variáveis, com exceção da proteína bruta e da fibra em detergente ácido. Por outro lado, o Caracu mostrou-se menos eficiente na digestibilidade dos nutrientes, com exceção da proteína bruta e da fibra em detergente ácido.

The kinetics of donor cell mtDNA in embryonic and somatic donor cell-derived bovine embryos

The mechanisms controlling the outcome of donor cell-derived mitochondrial DNA (mtDNA) in cloned animals remain largely unknown. This research was designed to investigate the kinetics of somatic and embryonic mtDNA in reconstructed bovine embryos during preimplantation development, as well as in cloned animals. The experiment involved two different procedures of embryo reconstruction and their evaluation at five distinct phases of embryo development to measure the proportion of donor cell mtDNA (Bos indicus), as well as the segregation of this mtDNA during cleavage. The ratio of donor cell (B. indicus) to host oocyte (B. taurus) mtDNA (heteroplasmy) from blastomere- (NT-B) and fibroblast- (NT-F) reconstructed embryos was estimated using an allele-specific PCR with fluorochrome-stained specific primers in each sampled blastomere, in whole blastocysts, and in the tissues of a fibroblast-derived newborn clone. NT-B zygotes and blastocysts show similar levels of heteroplasmy (11.0% and 14.0%, respectively), despite a significant decrease at the 9-16 cell stage (5.8%; p < 0.05). Heteroplasmy levels in NT-F reconstructed zygotes, however, increased from an initial low level (4.7%), to 12.9% (p < 0.05) at the 9-16 cell stage. The NT-F blastocysts contained low levels of heteroplasmy (2.2%) and no somatic-derived mtDNA was detected in the gametes or the tissues of the newborn calf cloned. These results suggest that, in contrast to the mtDNA of blastomeres, that of somatic cells either undergoes replication or escapes degradation during cleavage, although it is degraded later after the blastocyst stage or lost during somatic development, as revealed by the lack of donor cell mtDNA at birth.

Mitochondrial genotype segregation and effects during mammalian development: Applications to biotechnology

Mitochondria are endosymbiotic organelles responsible for energy production in practically every eukaryotic cell. Their uniparental fashion of inheritance, maternally inherited in mammals, and the homogeneity of mitochondrial DNA (mtDNA) within individuals and matrilineages, are biological phenomena that remain unexplained. This paper reviews some of the recent findings on mitochondrial influences on the manner in which embryos develop and how their genotypes are inherited in mammals, with particular emphasis on the genetic bottleneck effect. Animal models carrying a mix of mtDNAs (heteroplasmic) have been produced by karyoplast and cytoplast transplantation to analyze the segregation patterns at different stages during embryogenesis, in fetuses and offspring. Comparisons performed between murine and bovine reveal interesting changes in segregation and replication of transplanted mtDNAs. We have recently obtained Bos indicus and Bos taurus fetuses and calves from embryos reconstructed using enucleated polymorphic oocytes of Bos taurus origin. These and other findings on mitochondrial biology will have important implications in determining the cytoplasmic genotype of clones and in the preservation of endangered breeds and species. (C) 1999 by Elsevier B.V.

Concentrações séricas hormonais em vacas azebuadas submetidas à baixa e alta ingestão alimentar

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da ingestão alimentar nas concentrações séricas de hormônios reprodutivos e metabólicos em vacas azebuadas. Dezoito vacas foram divididas em dois grupos: 170% (alta ingestão = A) e 66% (baixa ingestão = B) da dieta de manutenção. Com 21 dias nas dietas experimentais, as vacas tiveram o estro sincronizado. Posteriormente, os ovários foram avaliados por ultra-sonografia transretal e sangue foi coletado diariamente até o dia 7 do ciclo (ovulação = dia 1). Na análise estatística, utilizou-se o teste t. As vacas ganharam 1,1 kg por dia no grupo A e perderam 1,5 kg por dia de PV no grupo B. Apesar de não ter havido diferença entre os grupos no diâmetro máximo do folículo ovulatório, o grupo A apresentou pico pré-ovulatório de estradiol sérico menor. Não foi observada diferença entre os grupos quanto ao volume luteal e concentração sérica de progesterona no dia 7 do ciclo e de FSH, IGF-I e insulina séricos no período peri-ovulatório. As dietas experimentais não alteraram a função ovariana e as concentrações séricas de hormônios reprodutivos e metabólicos, com exceção do estradiol, sugerindo que, no grupo de alta ingestão, ocorreu maior metabolismo desse hormônio.

Pronounced Segregation of Donor Mitochondria Introduced by Bovine Ooplasmic Transfer to the Female Germ-Line

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

Evolução de títulos sorológicos, nas provas de soroaglutinação em placa, antígeno acidificado tamponado e fixação de complemento, em bezerras Nelore vacinadas aos 18 meses de idade com Brucella abortus amostra B 19

Com o objetivo de estudar a persistência da resposta sorológica, através das provas de soroaglutinação em placa, rosa Bengala e fixação de complemento, 108 bezerras, com idade ao redor de 18 meses, foram vacinadas com uma dose padrão da vacina preparada com Brucella abortus amostra B 19. Foram obtidas amostras de soro sangüíneo antes da vacinação e após 45 dias, 6, 12 e 18 meses. Antes da vacinação, todas as bezerras apresentaram resultados negativos nos três testes. Após 45 dias, todas apresentaram título a partir de 1/100 na prova de soroaglutinação em placa e todas apresentaram resultado positivo no teste rosa Bengala, ao passo que dois animais apresentaram título 1/2 e os demais apresentaram título a partir de 1/4 na reação de fixação de complemento. Após um ano de vacinação, a grande maioria das bezerras já não apresentava título sorológico significativo. Considerando o risco a que estão sujeitos animais que vivem em áreas endêmicas e em propriedades onde a doença ocorre, e considerando a acentuada redução de título sorológico observada na grande maioria dos animais, pode-se concluir que, no caso bezerras de raças zebuínas em áreas endêmicas e que não tenham sido vacinadas na idade regulamentar, é mais vantajoso vaciná-las com a amostra B 19 aos 18 meses de idade do que deixá-las expostas a um elevado risco de infecção por Brucella.

Polimorfismo da transferrina e albumina e as associações com precocidade sexual em bovinos da raça Nelore doadores de sêmen

O presente estudo utilizou 16 animais Bos taurus indicus da raça Nelore doadores de sêmen. Estes animais foram divididos em grupos de acordo com a idade em que o sêmen congelou pela primeira vez. O grupo I, considerado precoce, apresentou animais com sêmen passível de congelação com idade inferior a 20 meses. O grupo II, composto por animais que tiveram o sêmen congelado com idade entre 21 e 26 meses. E o grupo III, tido como tardio, composto por animais com sêmen congelável com idade superior a 27 meses. Para análise dos padrões eletroforéticos da transferrina e albumina, amostras de sangue foram colhidas em tubos heparinizados e submetidos a centrifugação de 2.500 G por 15 minutos para separação do plasma sangüíneo. As amostras de plasma sangüíneo foram processadas para que a corrida eletroforética em gel de poliacrilamida pudesse ser realizada. Para a coloração do gel, usou-se Coomasie Brilliant Blue. Após análise dos padrões eletroforéticos da transferrina e albumina, observou-se que não houve relação detectável entre os fenótipos da albumina e precocidade sexual de touros doadores. Entretanto, em relação à transferrina, foi possível sugerir uma associação entre o alelo TfD com touros portadores de sêmen congelável precocemente ou medianamente em termos de idade à congelação.

Effect of breed and corpus luteum on pregnancy rate of bovine embryo recipients

The objective of this study was to evaluate pregnancy rates of recipients of different breed groups (Nellore and crossbreed), as well as the effects of size and type of the corpus luteum (CL) on plasmatic concentrations of progesterone and pregnancy rates of embryo recipients. A total of 152 heifers were synchronized with progesterone implants and on the day of embryo transfer, previously obtained by superovulation and frozen in ethylene glycol, the diameter and type of the corpus luteum (cavitary and compact) was measured and blood was collected for progesterone measurement. The pregnancy rate was 44.1%, with a diameter of corpus luteum higher in recipients that became pregnant (2.03±0.41) compared with non-pregnant ones (1.86±0.34 cm). Plasmatic concentrations of progesterone did not differ between pregnant (1.50±1.05) and non-pregnant (1.31±0.91 ng/mL) animals. The type of corpus luteum did not influence the pregnancy rates. Only Angus and crossbred Marchigiana differ among themselves in pregnancy rates (33.3 and 59.2%, respectively). The pregnancy probability was affected only by CL diameter, but not by P4 plasmatic concentration. Selection of the corpus luteum size at the time of embryo transfer is an important factor to increase pregnancy rates in recipients, and compact and cavitary corpora lutea do not influence the pregnancy rates of bovine embryo recipients. Nellore recipients have pregnancy rates that are satisfactory and comparable to crossbred (Bos taurus × Bos indicus) recipients.