Caracterização genética da raça bovina Crioulo Lageano por marcadores moleculares RAPD

O objetivo deste trabalho foi a caracterização genética da raça bovina Crioulo Lageano por marcadores RAPD em comparação com as raças Holandesa e Nelore. Foram selecionados 43 primers, que geraram 77 bandas polimórficas. Os animais foram distribuídos em cinco subgrupos de Crioulo Lageano (I a V), e um subgrupo em cada uma das raças Holandesa (VI) e Nelore (VII). A maior parte da variância genética total (65,05%) foi causada pela diferença de indivíduos dentro dos grupos, e o restante pelas diferenças entre grupos. A análise conjunta dos grupos I a V apresentou variabilidade genética entre grupos de 25,28% e dentro dos grupos de 74,72%. A diversidade gênica vem se mantendo ao longo das gerações no núcleo de conservação do Crioulo Lageano. A raça Holandesa apresentou a menor diversidade gênica (0,1204), e a Crioulo Lageano a maior (0,3154). A maior distância genética (0,3747) foi entre as raças Nelore e Holandesa. Os grupos de Crioulo Lageano apresentaram diferenças entre si e apenas alguns indivíduos de cada grupo posicionaram-se junto a outros grupos. A técnica RAPD é capaz de estimar a distância genética entre raças ou populações e de auxiliar na escolha de indivíduos, visando aos trabalhos de conservação de recursos genéticos.

Diversidade genética em cultivares locais e comerciais de feijão baseada em marcadores RAPD

O objetivo deste trabalho foi caracterizar a diversidade genética dentro e entre cultivares locais e comerciais de feijão, por meio de marcadores RAPD, e avaliar a capacidade destes em agrupar genótipos de feijão de acordo com o centro de domesticação e coloração de semente. Foram avaliadas 35 cultivares, 13 comerciais e 22 locais, de diversas regiões do Rio Grande do Sul. As distâncias genéticas foram obtidas pelo complemento do coeficiente de similaridade de Sorensen-Dice e a representação simplificada destas distâncias realizada mediante um dendrograma. Marcadores RAPD foram eficientes ao agrupar cultivares de acordo com o centro de domesticação, mas não foram capazes de separar as cultivares de acordo com a coloração da semente. Cultivares locais e comerciais, mesoamericanas, foram agrupadas separadamente. Cultivares comerciais, em cultivo no Rio Grande do Sul apresentam alto grau de similaridade.

Similaridade genética entre raças bovinas brasileiras

A similaridade genética entre animais de duas raças bovinas brasileiras (Crioulo Lageano e Junqueira) foi estimada pela análise de polimorfismo de DNA amplificado ao acaso (RAPD), tendo como referência (outgroups) animais de raças comerciais das espécies Bos taurus e B. indicus. Estas duas raças possuem grande similaridade fenotípica, sugerindo uma origem genética comum. Uma matriz de similaridade genética baseada em polimorfismo de DNA foi obtida e representada graficamente por um dendrograma, definido após processo estatístico de reamostragem bootstrap. Ao contrário do que era previsto com base nas semelhanças morfológicas das duas raças, os animais das raças Crioulo Lageano e Junqueira não apresentaram similaridade elevada entre si quando comparados com animais de outras raças comerciais. Os dados indicam que as duas raças sofreram contribuições genéticas distintas no processo de formação racial.

Estrutura genética e sistema de acasalamento de Piper hispidinervum

A pimenta-longa (Piper hispidinervum C. DC.) arbusto encontrado em áreas antropizadas no Estado do Acre, possui expressiva importância econômica decorrente da presença de safrol em seu óleo essencial. O objetivo deste trabalho foi avaliar a estrutura genética e o sistema de acasalamento dessa espécie, utilizando marcadores RAPD (polimorfismo de DNA amplificado ao acaso). A diversidade genética entre e dentro de populações naturais foi avaliada em 13 populações do Vale do Rio Acre, distribuídas nas Regiões do Baixo e Alto Acre. A taxa preferencial de cruzamento foi estimada em 25 famílias de polinização livre de uma população do Município de Assis Brasil, Acre. A espécie apresentou diversidade genética estruturada no espaço segundo um padrão de isolamento por distância. A maior parte da variabilidade genética foi encontrada dentro das populações, porém a diferenciação entre populações, como um todo, foi alta (qP = 0,28). O agrupamento das populações, pela distância genética (fST) entre elas, mostrou dois grupos distintos, os quais representam as regiões do Alto Acre e Baixo Acre. A AMOVA mostrou que 20,61% da variabilidade total está entre essas duas regiões. A taxa de cruzamento multilocos foi estimada em 1,033, evidenciando que a espécie é alógama. A estimativa do coeficiente de endogamia F não diferiu de zero e os cruzamentos ocorreram preferencialmente entre indivíduos não-aparentados.

Divergência genética e subcoleção representativa de populações da traça-do-tomateiro

O objetivo deste trabalho foi estudar a divergência genética e propor uma subcoleção representativa da traça-do-tomateiro, Tuta absoluta (TDT). O experimento foi conduzido com quatro populações do inseto procedentes de Uberlândia, MG, Viçosa, MG, Camocim de São Félix, PE, e Santa Teresa, ES, e cinco acessos de tomateiro, 'Santa Clara', 'Moneymaker', TOM-601, PI 126445 (Lycopersicon hirsutum f. typicum) e PI 134417 (L. hirsutum f. glabratum). Foi realizada análise de agrupamento (método de Tocher, usando a distância de Mahalanobis como medida de dissimilaridade) e verificada a importância relativa dos caracteres da TDT para a divergência genética entre populações por meio do método de Singh. As populações de cada grupo obtido pela análise de agrupamento foram combinadas e, para cada caráter, foi realizado o teste t de Student para uma média. Existe variabilidade genética entre populações da TDT provenientes de diferentes localidades do Brasil, quando estão infestando Lycopersicon spp. A mortalidade larval teve maior contribuição para a divergência genética entre as populações, com exceção de PI 134417, cujo caráter de maior contribuição foi o número de pupas fêmeas. Propõe-se uma subcoleção da TDT tomando-se por base a combinação das populações de Santa Teresa e Uberlândia.

Variabilidade genética em linhagens de milho nas características relacionadas com a produtividade de silagem

Em programas que visam à obtenção de híbridos, a ênfase deve ser no desenvolvimento de cultivares com maior produtividade de matéria seca e digestibilidade da silagem e que apresentem variação entre si em relação a esses caracteres. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade genética de linhagens de milho quanto a características relacionadas à produção de silagem. Foram semeadas 36 linhagens em duas épocas (novembro e dezembro), no delineamento de látice simples 6x6. As plantas foram colhidas no estádio de grãos farináceo-duro e ensiladas por 100 dias. Foram determinadas as variáveis produtividade de matéria seca e degradabilidade in situ da matéria seca, em dois períodos de incubação das silagens, 24 e 96 horas, e porcentagem de fibra em detergente neutro. Houve variabilidade genética nos caracteres relacionados à produtividade e qualidade da silagem. O comportamento das linhagens em relação à degradabilidade da matéria seca e fibra em detergente neutro foi semelhante nas diferentes épocas de semeadura. A herdabilidade estimada na média das duas épocas de semeadura em relação à degradabilidade da matéria seca foi superior a 80%, evidenciando a possibilidade de êxito no processo de seleção. A alta correlação entre os dois períodos de incubação indica a possibilidade de se avaliar a degradabilidade da matéria seca no período de 24 horas, permitindo maior eficiência e rapidez.

Diversidade genética da soja entre períodos e entre programas de melhoramento no Brasil

O objetivo deste trabalho foi detectar os efeitos do melhoramento sobre a diversidade do germoplasma da soja cultivada nas três ultimas décadas, por meio da comparação de seis programas de melhoramento e períodos de lançamento de cultivares, utilizando locos microssatélites. Em relação aos programas de melhoramento, todos os locos apresentaram diferenças significativas em suas distribuições alélicas. Alguns locos eram compostos de alelos exclusivos em alguns programas de melhoramento, enquanto outros foram compostos sempre dos mesmos alelos em maior freqüência para todos os programas. A AMOVA indicou maior porção da variância devido a cultivares dentro de programas e somente 5,3% (p<0,05) devido à diferença entre programas. Quando comparados os programas de melhoramento entre si, cinco entre as 15 comparações apresentaram diferenças significativas (p<0,05), estando presente o programa IAC em quatro destas cinco comparações. As estimativas de variabilidade da soja entre os períodos de melhoramento avaliados indicaram que somente 1,78% da variância total foi devida à diferença entre períodos (p>0,05). Os resultados sugerem que o germoplasma de soja utilizado em programas de melhoramento no Brasil manteve nível constante de diversidade genética nos últimos 30 anos, além de relativa heterogeneidade de determinados programas.

Susceptibilitat genètica al càncer gàstric: caracterització de les interaccions de segon ordre entre gens i variants identificades en l’estudi EPIC‐EURGAST

En aquest Treball de Final de Grau s’exposen els resultats de l’anàlisi de les dades genètiques del projecte EurGast2 "Genetic susceptibility, environmental exposure and gastric cancer risk in an European population”, estudi cas‐control niat a la cohort europea EPIC “European Prospective lnvestigation into Cancer and Nutrition”, que té per objectiu l’estudi dels factors genètics i ambientals associats amb el risc de desenvolupar càncer gàstric (CG). A partir de les dades resultants de l’estudi EurGast2, en el què es van analitzar 1.294 SNPs en 365 casos de càncer gàstric i 1.284 controls en l’anàlisi Single SNP previ, la hipòtesi de partida del present Treball de Final de Grau és que algunes variants amb un efecte marginal molt feble, però que conjuntament amb altres variants estarien associades al risc de CG, podrien no haver‐se detectat. Així doncs, l’objectiu principal del projecte és la identificació d’interaccions de segon ordre entre variants genètiques de gens candidats implicades en la carcinogènesi de càncer gàstric. L’anàlisi de les interaccions s’ha dut a terme aplicant el mètode estadístic Model‐based Multifactor Dimensionality Reduction Method (MB‐MDR), desenvolupat per Calle et al. l’any 2008 i s’han aplicat dues metodologies de filtratge per seleccionar les interaccions que s’exploraran: 1) filtratge d’interaccions amb un SNP significatiu en el Single SNP analysis i 2) filtratge d’interaccions segons la mesura Sinèrgia. Els resultats del projecte han identificat 5 interaccions de segon ordre entre SNPs associades significativament amb un major risc de desenvolupar càncer gàstric, amb p‐valor inferior a 10‐4. Les interaccions identificades corresponen a interaccions entre els gens MPO i CDH1, XRCC1 i GAS6, ADH1B i NR5A2 i IL4R i IL1RN (que s’ha validat en les dues metodologies de filtratge). Excepte CDH1, cap altre d’aquests gens s’havia associat significativament amb el CG o prioritzat en les anàlisis prèvies, el que confirma l’interès d’analitzar les interaccions genètiques de segon ordre. Aquestes poden ser un punt de partida per altres anàlisis destinades a confirmar gens putatius i a estudiar a nivell biològic i molecular els mecanismes de carcinogènesi, i orientades a la recerca de noves dianes terapèutiques i mètodes de diagnosi i pronòstic més eficients.

Variabilidade genética em acessos de caupi analisada por meio de marcadores RAPD

O conhecimento da variabilidade genética e da relação entre diferentes acessos de caupi é importante para maximizar o uso dos recursos genéticos disponíveis. Esse trabalho teve como objetivo avaliar a variabilidade genética em 45 acessos de caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) oriundos do Brasil, EUA e Nigéria, por meio de marcadores RAPD. Foram encontrados 8 iniciadores polimórficos e um total de 48 bandas informativas. De acordo com os perfis polimórficos obtidos, foi observada a formação de quatro grupos genotípicos. Houve uma tendência de agrupamento em razão da origem dos acessos. A maioria dos acessos de variedades locais brasileiras pertence apenas a um grupo, o que sugere uma limitação da base genética. Vale ressaltar que nesse grupo não estavam presentes acessos da Nigéria considerados portadores de características agronômicas superiores, como, por exemplo, alta produtividade. RAPD é uma ferramenta eficiente, capaz de auxiliar a seleção de genótipos de caupi adaptados às diferentes condições edafo-climáticas brasileiras, com vistas ao aumento da produtividade e melhoria de outras características que atendam aos interesses regionais específicos.

FAM-MDR: a flexible family-based multifactor dimensionality reduction technique to detect epistasis using related individuals

We propose a novel multifactor dimensionality reduction method for epistasis detection in small or extended pedigrees, FAM-MDR. It combines features of the Genome-wide Rapid Association using Mixed Model And Regression approach (GRAMMAR) with Model-Based MDR (MB-MDR). We focus on continuous traits, although the method is general and can be used for outcomes of any type, including binary and censored traits. When comparing FAM-MDR with Pedigree-based Generalized MDR (PGMDR), which is a generalization of Multifactor Dimensionality Reduction (MDR) to continuous traits and related individuals, FAM-MDR was found to outperform PGMDR in terms of power, in most of the considered simulated scenarios. Additional simulations revealed that PGMDR does not appropriately deal with multiple testing and consequently gives rise to overly optimistic results. FAM-MDR adequately deals with multiple testing in epistasis screens and is in contrast rather conservative, by construction. Furthermore, simulations show that correcting for lower order (main) effects is of utmost importance when claiming epistasis. As Type 2 Diabetes Mellitus (T2DM) is a complex phenotype likely influenced by gene-gene interactions, we applied FAM-MDR to examine data on glucose area-under-the-curve (GAUC), an endophenotype of T2DM for which multiple independent genetic associations have been observed, in the Amish Family Diabetes Study (AFDS). This application reveals that FAM-MDR makes more efficient use of the available data than PGMDR and can deal with multi-generational pedigrees more easily. In conclusion, we have validated FAM-MDR and compared it to PGMDR, the current state-of-the-art MDR method for family data, using both simulations and a practical dataset. FAM-MDR is found to outperform PGMDR in that it handles the multiple testing issue more correctly, has increased power, and efficiently uses all available information.

Variabilidade genética e ecológica de Stylosanthes macrocephala determinadas por RAPD e SIG

Stylosanthes macrocephala M. B. Ferr. et S. Costa é uma leguminosa utilizada sob consorciação em pastagens, adubação e recuperação de áreas degradadas. A falta de características morfológicas e agronômicas estáveis e de informações ecogeográficas dos locais de coleta dos acessos tem dificultado o melhoramento genético da espécie. A fim de obter descritores ecológicos, moleculares e avaliar a variabilidade genética da coleção de S. macrocephala, 87 acessos foram analisados com o auxílio do Sistema de Informações Geográficas (SIG) e de marcadores moleculares RAPD. Os acessos provieram de sete Estados, cinco bacias hidrográficas, sete tipos de vegetação e sete tipos de solos. As altitudes dos locais de coleta variaram de 1 a 1.298 m e a pluviometria anual média de 550 a 2.870 mm. A variabilidade de descritores ecológicos sugeriu diversidade adaptativa na coleção. Com base em 161 marcadores RAPD, verificou-se que as distâncias genéticas entre os acessos de S. macrocephala variaram entre 0,02 e 0,42. Com base nessas distâncias, dez grupos de similaridade genética foram estabelecidos. Observou-se tendência de separação por bacias hidrográficas e elevada variabilidade genética entre os acessos coletados nos estados da Bahia e de Minas Gerais. A alta variabilidade genética da coleção de S. macrocephala evidencia a importância desses acessos para futuros trabalhos de melhoramento genético.

An efficient algorithm to perform multiple testing in epistasis screening

Background: Research in epistasis or gene-gene interaction detection for human complex traits has grown over the last few years. It has been marked by promising methodological developments, improved translation efforts of statistical epistasis to biological epistasis and attempts to integrate different omics information sources into the epistasis screening to enhance power. The quest for gene-gene interactions poses severe multiple-testing problems. In this context, the maxT algorithm is one technique to control the false-positive rate. However, the memory needed by this algorithm rises linearly with the amount of hypothesis tests. Gene-gene interaction studies will require a memory proportional to the squared number of SNPs. A genome-wide epistasis search would therefore require terabytes of memory. Hence, cache problems are likely to occur, increasing the computation time. In this work we present a new version of maxT, requiring an amount of memory independent from the number of genetic effects to be investigated. This algorithm was implemented in C++ in our epistasis screening software MBMDR-3.0.3. We evaluate the new implementation in terms of memory efficiency and speed using simulated data. The software is illustrated on real-life data for Crohn’s disease. Results: In the case of a binary (affected/unaffected) trait, the parallel workflow of MBMDR-3.0.3 analyzes all gene-gene interactions with a dataset of 100,000 SNPs typed on 1000 individuals within 4 days and 9 hours, using 999 permutations of the trait to assess statistical significance, on a cluster composed of 10 blades, containing each four Quad-Core AMD Opteron(tm) Processor 2352 2.1 GHz. In the case of a continuous trait, a similar run takes 9 days. Our program found 14 SNP-SNP interactions with a multiple-testing corrected p-value of less than 0.05 on real-life Crohn’s disease (CD) data. Conclusions: Our software is the first implementation of the MB-MDR methodology able to solve large-scale SNP-SNP interactions problems within a few days, without using much memory, while adequately controlling the type I error rates. A new implementation to reach genome-wide epistasis screening is under construction. In the context of Crohn’s disease, MBMDR-3.0.3 could identify epistasis involving regions that are well known in the field and could be explained from a biological point of view. This demonstrates the power of our software to find relevant phenotype-genotype higher-order associations.

Diversidade genética de Chenopodium ambrosioides da região cacaueira da Bahia com base em marcadores RAPD

Chenopodium ambrosioides L., conhecida no Brasil por suas propriedades medicinais e usada principalmente para o controle de verminoses intestinais, é pouco estudada quanto à diversidade genética. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade genética de 16 indivíduos de C. ambrosioides, provenientes de diferentes municípios da região cacaueira da Bahia, pela técnica de RAPD (DNA polimórfico amplificado ao acaso). Apenas 6,9% das 216 bandas RAPD amplificadas foram polimórficas e a análise de agrupamento evidenciou que não há formação de grupos por área de coleta. Portanto, há pequena variabilidade entre os materiais e esta variabilidade encontra-se distribuída entre as regiões amostradas.

Application of Multi-SNP Approaches Bayesian LASSO and AUC-RF to Detect Main Effects of Inflammatory-Gene Variants Associated with Bladder Cancer Risk

The relationship between inflammation and cancer is well established in several tumor types, including bladder cancer. We performed an association study between 886 inflammatory-gene variants and bladder cancer risk in 1,047 cases and 988 controls from the Spanish Bladder Cancer (SBC)/EPICURO Study. A preliminary exploration with the widely used univariate logistic regression approach did not identify any significant SNP after correcting for multiple testing. We further applied two more comprehensive methods to capture the complexity of bladder cancer genetic susceptibility: Bayesian Threshold LASSO (BTL), a regularized regression method, and AUC-Random Forest, a machine-learning algorithm. Both approaches explore the joint effect of markers. BTL analysis identified a signature of 37 SNPs in 34 genes showing an association with bladder cancer. AUC-RF detected an optimal predictive subset of 56 SNPs. 13 SNPs were identified by both methods in the total population. Using resources from the Texas Bladder Cancer study we were able to replicate 30% of the SNPs assessed. The associations between inflammatory SNPs and bladder cancer were reexamined among non-smokers to eliminate the effect of tobacco, one of the strongest and most prevalent environmental risk factor for this tumor. A 9 SNP-signature was detected by BTL. Here we report, for the first time, a set of SNP in inflammatory genes jointly associated with bladder cancer risk. These results highlight the importance of the complex structure of genetic susceptibility associated with cancer risk.

Distância genética e sua associação com heterose e desempenho de híbridos em aveia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da dissimilaridade genética, aferida por caracteres morfológicos e marcadores moleculares, sobre a heterose e heterobeltiose em híbridos de aveia. Foram utilizados cinco genitores cruzados na forma dialélica, tendo sido desconsiderados os híbridos recíprocos. Não houve relação linear entre as medidas de dissimilaridade genética utilizadas, possivelmente em virtude da representação parcial e insuficiente do genoma, quando utilizados dados morfológicos, pela falta de ligação entre os genes controladores dos caracteres mensurados e os marcadores usados, ou pelo fato de as regiões cromossômicas, acessadas pelos marcadores, possuírem diferenças nas suas contribuições para desempenho e heterose da F1. Além disso, as medidas realizadas por meio de caracteres morfológicos e marcadores moleculares não revelam associação significativa com desempenho, heterose e heterobeltiose dos híbridos, para rendimento de grãos.