Seleção Genômica em

bovinos da raça Nelore

Roberto Carvalheiro

Workshop Internacional - Porto Alegre/RS - 9/8/2012

Tópicos

(1) Modelo atual de seleção

(2) A seleção genômica pode auxiliar?

(3) Projetos Unesp – CDG Norte

(4) Considerações adicionais

Modelo atual de Seleção

Descarte

Reprodução

Nascimento

Desmame

Sobreano

Venda/engorda novilhas vazias

(~10%)

Venda bezerros(as) com piores índice desmame

(~50%M; ~20%F)

Venda/engorda novilhos(as) com piores índice final

(~50%M; ~10%F)

Venda/engorda vacas vazias (~20%)

Modelo atual de Seleção

Reprodução

Nascimento

Desmame

Sobreano

Venda touros CEIP (top 20% índice final)

Novilhas reposição

Touros CEIP reposição (top 20% índice final)

Teste de progênie (top 1% índice final)

Touros “externos” (índice final > 12)

Ponderação (%) sDEP Ind. Desmame Ind. Final

D160 60 23

Conformação_d 8 4

Precocidade_d 16 8

Musculatura_d 16 8

D240 23

Conformação_s 4

Precocidade_s 8

Musculatura_s 8

Perímetro escrotal 14

Categoria Critério de Seleção

Acurácia Proporção Selecionada*

Bezerra Índice desmame

~ 0,45 ~ 80%

Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90%

Vaca Diag. gest. - ~ 80%

Bezerro Índice desmame

~ 0,45 ~ 50%

Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40%

Teste de progênie

Índice final ~ 0,45 < 1%

Touro provado

Índice final > 0,80 < 10%

* Em relação à fase anterior (exceto touro provado).

Boligon et al. (2012)

Tendência Genética – Índice Desmame

Tendência Genética – Índice Final

Boligon et al. (2012)

A Seleção Genômica pode auxiliar?

Onde? Como?

“Cost of proving bulls were reduced by 92% and

genetic change was increased by a factor of 2.”

Schaeffer (2006)

Categoria Critério de Seleção

Acurácia Proporção Selecionada*

Bezerra Índice desmame

~ 0,45 ~ 80%

Novilha Índice final ~ 0,45 ~ 90%

Vaca Diag. gest. - ~ 80%

Bezerro Índice desmame

~ 0,45 ~ 50%

Touro jovem Índice final ~ 0,45 ~ 40%

Teste de progênie

Índice final ~ 0,45 < 1%

Touro provado

Índice final > 0,80 < 10%

* Em relação à fase anterior (exceto touro provado).

Modelo atual de Seleção

Reprodução

Nascimento

Desmame

Sobreano

Venda touros CEIP (top 20% índice final)

Novilhas reposição

Touros CEIP reposição (top 20% índice final)

Teste de progênie (top 1% índice final)

Touros “externos” (índice final > 12)

Como?

Quantos animais genotipar?

Mudança de modelo?

1) Outras características?

2) Mães de touros?

3) Doadoras?

4) Seleção de touros em rebanhos comerciais?

5) Explorar variabilidade genética fora do programa?

Projetos Genômica

Aplicação de ferramentas genômicas no melhoramento genético da eficiência reprodutiva em bovinos da raça Nelore.

Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque

Ferramentas genômicas no melhoramento genético de características de importância econômica direta em bovinos da raça Nelore.

Coordenação: Profa. Dra. Lucia Albuquerque

Estudo da variabilidade genética do perfil de acidos graxos da carne de bovinos da raça Nelore terminados em confinamento.

Coordenação: Prof. Dr. Fernando Baldi

Aprimoramento do programa de seleção e

melhoramento genético em bovinos de corte através

do desenvolvimento e aplicação da seleção genômica.

Coordenador: Prof. Dr. José Fernando Garcia

Equipe de Trabalho

UNESP José Fernando Garcia (coordenador)

Yuri Tani Utsunomiya Adriana Santana do Carmo Ludmilla Zavarez Haroldo H. R. Neves

Conexão Delta G Daniel Biluca Guilherme Penteado

ARS/USDA Curt Van Tassell Tad Sonstegard John Cole

BOKU Hans Soelkner Ana María Pérez O‘Brien

AGResearch John McEwan

Univ. Guelph Flávio Schenkel

Embrapa Marcos Vinícius Barbosa Silva

GenSys Roberto Carvalheiro

Objetivos

1. A Seleção Genômica pode auxiliar a CDG a aprimorar

seu programa de melhoramento genético?

2. Como implementá-la da forma mais apropriada?

Onde está o nosso banco de DNA?

Desafios

Característica acc >= 0,7 acc >= 0,9

GND 1790 494

CPMd 1184 371

GPD 1413 408

CPMs 1004 296

PE 927 242

nº touros avaliados

Desafios

População Referência

685 touros (após QC)

Amostras

Acurácia média das DEPs: 0,81 a 0,88

Equivalente fenótipo: 3.487

777,962 total SNPs

-42,669 non-autosomal

-54 same position

-174,532 MAF only

-1,539 HWE only

-98,472 SNP call rate only

-1,577 both MAF and HWE

-15,058 both MAF and call rate

-12,810 both call rate and HWE

-1,561 MAF, call rate and HWE

-109,452 r2 > 0.995

320,238 SNPs after QC

SNPs

Marcadores estão capturando

variabilidade genética?

marcador

QTL

fenótipo

desequilíbrio de ligação

relação causal

associação

Marcadores estão capturando

variabilidade genética?

Desequilíbrio de ligação

entre marcadores

Desequilíbrio de Ligação

Pérez O‘Brien (2012)

r2 = 0,292

Desequilíbrio de ligação (r2) médio entre

SNPs adjacentes (painel HD)

r2 = 0,11

Desequilíbrio de ligação (r2) médio entre

SNPs adjacentes (painel 50K)

Treinamento x Validação

População referência População validação

Passos Necessários (Validação)

População referência

genó

tipo

s

“equação de predição”

corr(VGD,DEP)

habilidade de predição

VGD

DEP

População validação

Aplicação (pós validação)

F + P + G

“DEP genômica”

Aplicação (pressupondo boa equação de predição)

G

“valor genômico direto”

Exemplo Gado de Leite

751.746

1.066.042

19

85

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

20

11

no d

e b

ezer

ros

Treinamento: Sumário 2007

Validação: Sumário 2011

494 191 (28%) GND - Ganho de peso do nascimento ao desmame

472 192 (29%) Cd - Conformação ao desmame

472 192 (29%) Pd - Precocidade ao desmame

473 191 (29%) Md - Musculatura ao desmame

468 191 (29%) Ud - Umbigo ao desmame

473 117 (20%) GPD - Ganho de peso do desmame ao sobreano

454 120 (21%) Cs - Conformação no sobreano

455 119 (21%) Ps - Precocidade no sobreano

448 123 (22%) Ms - Musculatura no sobreano

443 125 (22%) Us - Umbigo no sobreano

268 93 (26%) Temp - Temperamento

447 126 (22%) PEi - Perímetro escrotal (ajustado para idade)

446 127 (22%) PEip - Perímetro escrotal (ajustado para idade e peso)

457 191 (29%) PN - Peso ao nascer

307 138 (31%) Gest - Período de gestação

479 191 (29%) Idesm - Índice ao desmame

465 150 (24%) Ifinal - Índice final

IPP e PV não foram consideradas (n touros < 200)

nTr nTe

Habilidade de Predição: corr(vgd,dep2011)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

cor(dgv,ebv2011) exp_accuracy

Erbe et al. (2010)

Cuidado com erro de predição!

corr(IFinal,DGV) = 0,63

Acurácia média DGV = 0,45

Pouca diferença entre Métodos!

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

BayesC(pi=0.99) RR (without polygenic effect) GBLUP

Pouca diferença entre pseudo fenótipos!

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

EBV

dEBV(Garrick's method)

2) Validação cruzada “5 fold” (aleatória)

3) Validação cruzada “5 fold” (parentesco genôm.)

4) “CPM” x “demais” (e vice versa)

Grande diferença entre estratégias de

validação!

Validação Cruzada (“3-fold”)

* média “5 folds”

Habilidade de Predição Validação Cruzada

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

train:EBV2007,test:EBV2011 5-fold(aleatório)* 5-fold(G)*

média = 0,42

Parentesco genômico máximo

treinamento-validação (original: 2011 x 2007)

x 465 (teste)

194 CDG

73 “prog_A”

29 “prog_B”

2 “prog_C”

1 “prog_D”

23 “prog_E”

349 “prog_F”

14 “prog_G”

Amostras (touros) por programa de origem

“CPM”

“demais”

Componentes Principais Parentesco Genômico

CPM

demais

Persistência Fase de Ligação subgrupos Nelore

Habilidade de Predição subgrupos Nelore

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

GND Cd Pd Md Ud GPD Cs Ps Ms Us Temp PEi PEip PN Gest Idesm Ifinal

train = EBV2007; test = EBV2011

train = CPM; test = demais

train = demais; test = CPM

Considerações Adicionais

(1) Estamos no momento de aplicar a SG?

(2) Qual o modelo de trabalho?

(3) Qual a eficiência de Imputação?

As informações moleculares não aumentaram a

confiabilidade (acurácia2) das provas dos touros

provados nem dos touros jovens.

Ainda não é o momento de aplicar a SG no modelo

atual de seleção!

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Tamanho Treinamento

Acu

rári

a Ín

dic

e F

ina

l

esperado (touros)

esperado (vacas)

Expectativa

Modelo Seleção Genômica Angus Americana

Associação

Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P)

AGI

F + P DEPgenômica

Criadores F + P

DEPgenômica

Pfizer/“Merial”

Base dados: DNA + genótipo + equação

predição

“DNA”

valor molecular

“Unsustainable model” (Jerry Taylor, 2012)

CDG Norte

Base dados: fenótipo (F) + pedigree (P) + genótipo

(G) + DNA

GenSys

F + P + G DEPgenômica

Criadores F + P

DEPgenômica

Deoxi “DNA”

genótipo (G)

Unesp & col.

Parceiros Pesquisa

Desenvolvimento e Inovação Tecnologica

Modelo Seleção Genômica CDG Norte

Imputação

50K 770K

814 touros genotipados HD

716 mais erados referência

98 mais jovens teste imputação

Estudo

Painéis baixa densidade: 3k, 6K, 10K e 50K(v2)

3K, 6K e 10K com SNPs “igualmente” espaçados

FImpute (Sargolzaei et al., 2012)

Neves (2012)

Eficiência de Imputação

Agradecimentos

Zebu Genomic Consortium

Promoção:

Agradecimentos

Perguntas?

r.carvalheiro@gensys.com.br