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Está acontecendo uma revolução genômica?

Genética | 10 de Janeiro de 2014

Don Nicol - Breedlink, Austrália

Foto: Divulgação/Assessoria

Por Don Nicol, Beef Genetics Consultant, Breedlink PTY LTD, Brisbane, Austrália
Texto traduzido por Fernando F. Velloso (Assessoria Agropecuária)

Deve ficar claro para a indústria global de carne bovina que as tecnologias baseadas em DNA estão conosco para ficar.
Enquanto o progresso em genômica (genética a nível de DNA) tem sido lento na pecuária de corte, o mesmo não ocorre com a pecuária leiteira, onde as acurácias de 0,7 para características já são comuns (acurácias variam de 0 até 1,0). Na genética leiteira, a genômica praticamente vem substituindo os testes de progênie, ferramenta tão importante antes da genômica onde o produtor não podia obter bons dados de produção de leite até a filhas de um touro entrarem em lactação. Ao cortar o teste de progênie, a indústria global de leite economizou milhões de dólares que eram destinados anualmente para testes de touros jovens.

Agora é claro que alguns criadores ou grupos de criadores avançarão para tecnologia genômica, enquanto outros sairão da corrida ou sequer começarão a correr. Surge então a seguinte questão em minha mente: as raças que abraçarem a tecnologia do DNA avançarão com força enquanto as raças que ignoram esta tecnologia desaparecerão?

As tecnologias baseadas em DNA são utilizadas atualmente com as seguintes finalidades em gado de corte:

1. Verificação de paternidade;
2. Testes de defeitos genéticos (ex: defeitos específicos de raças);
3. Testes de características genéticas (ex: cor vermelha ou preta, mocho ou com chifres);
4. Validação de carnes com marca (ex: Certified Australian Angus Beef);
5. Rastreabilidade por DNA – relacionando um pedaço de carne a uma carcaça ou um animal vivo;
6. Testes para características produtivas – facilidade de parte, peso ao nascer, peso final, área de olho de lombo (AOL), gordura intramuscular (marmoreio);
7. Testes para características de dificil mensuração – maciez, temperamento, resistência ao carrapato;
8. Testes para características de cara mensuração – eficiência alimentar líquida, fertilidade de fêmeas (ex: idade à puberdade);

As tecnologias 1 a 5 acima vão, com certeza, avançar na pecuária de corte a medida que avançam a capacidade dos laboratórios pela crescente demanda.

A minha recomendação aos produtores de genética em bovinos de carne e associações de raças é avançar rapidamente com as tecnologias (1 a 5) e utilizá-las para aumentar o controle de qualidade de nossos sistemas de informação genética. Exemplo: se não temos pedigrees corretos de um touro não teremos DEPs corretas. A rastreabilidade por DNA e a verificação das fontes de carne são também importantes para a confiança dos consumidores em nossos produtos, que muitas vezes já foram substituidos em outras épocas.

Quanto melhor for a informação que podemos coletar sobre o genótipo de um animal para uma característica específica ou quanto antes pudermos fazer isto, melhor será o melhoramento genético.

Promessas precoces da genômica

A promessa de se puxar um fio de cabelo da cauda, enviá-lo ao laboratório para testes de DNA e de receber de volta o resultado para rankear animais para características difíceis ou onerosas de serem medidas foi o que me atraiu em primeiro lugar para a genômica. Como um consultor de genética em bovinos de corte, o potencial desta ferramenta me parecia ótimo quando me envolvi pela primeira vez com o GeneStar em 2000.

Essa promessa ainda vale para a tecnologia, mas com o tempo passado nós aprendemos que o sucesso para muitas características será difícil de alcançar e segue sendo necessário um grande esforço, especialmente da parte dos pecuaristas.

O restante deste artigo trata das pesquisas e desenvolvimento dos marcadores de DNA para as características que temos os valores estimados de criação (EBVs) ou diferenças esperadas das progênies (DEPs – ½ do EBV, a habiliidade transmissível de um animal) durante quase 30 anos.

Os primeiros dias

No princípio da era da genômica, os geneticistas pensavam que estavam procurando por um pequeno número de genes com grandes efeitos no mérito genético do animal. Este “pote de ouro” foi perseguido por alguns anos, mas depois veio a constatação de que as características poligênicas estão sob o controle de muitos milhares de genes, cada um com muito pequeno efeito, com poucas exceções.

Nas pesquisas iniciais pensava-se que os testes poderiam ser desenvolvidos para características de produção que poderiam funcionar entre raças. Agora sabemos que os testes são realmente específicos para cada raça.

Os pesquisadores produzem agora equações que pesam o efeito de cada SNP em 770K (K=1000) marcadores genéticos e calculam a sua correlação ou associação com as características de interesse. Eles então combinam os resultados em uma estimativa total do mérito genético de um animal para cada característica medida num programa de melhoramento. As equações são chamadas de equações de predições e a estimativa simples é conhecida como valor genômico direto (Direct Genomic Value – DGV).

Este valor genômico direto por ser usado sozinho para rankear animais para uma característica ou mais comumente é integrado em um já existente EBV ou DEP para aumentar a acurácia deste valor genético.

Como se produz o Valor Genômico Direto (DGV) ?

Com 15 anos de era genômica na pecuária de corte já temos um conjunto reconhecido de passos para alcançar um DGV que tenha utilidade para uma programa de seleção de sucesso.

Treinamento:

1. Registros de fenótipos (desempenho). Você tem que registrar o desempenho do animal para uma série de características em um programa de seleção onde os animais (em condições iguais) são avaliados em grupos contemporâneos. Milhares de dados são melhores que centenas. EBVs/DEPs são os preferidos nesta etapa;

2. Extração de DNA – pelos da cauda (ou outros tecidos) são coletados de cada animal e enviados para o laboratório para que uma amostra de DNA seja obtida;

3. Genotipagem do DNA – o DNA é então usado para determinar o genótipo do animal usando um teste de 50K SNP ou, para alguns animais, um teste mais denso com 770K SNPs.

4. Cálculo do valor genômico direto (DGV) – o conjunto de genótipos e dados de performance (fenótipo) para um grupo definido ou para uma população de animais é conhecido como “training set” ou “discovery set”.

Este passo serve para estabelecer a relação entre cada SNP e o desempenho medido para cada característica controlada.

Esta etapa produz a equação de predição para este grupo de animais de uma raça ou, em algumas vezes, representativos para mais de uma raça.

Validação ou etapa de Integração

5. Calibração – Os DGVs são validados num “Conjunto de Calibração” dos animais. Os EBVs/DEPs são comumente usados nesta etapa.

Esta é “verdadeira” validação quando as equações de predição são calibradas em uma população totalmente independente da população original. Todavia, havendo os números necessários, uma população verdadeiramente independente da raça pode não ser disponível. Neste caso, a calibração é calculada em animais mantidos à parte do conjunto de treino original. Esta etapa determina a correlação entre os DGVs e os EBVs/DEPs das características da avaliação genética. A correlação calculada é a precisão do DGV em predizer o EBV/EPD.

Usando o DGV

6. Testes comerciais são então desenvolvidos em laboratório para uso dos produtores. Os resultados (DGVs) podem se enviados de volta para o produtor ou serem adicionados e incorporados em EBVs ou EPDs, gerando assim uma “DEP Genômica reforçada”.

7. Uma vez que milhares de testes já foram vendidos, os geneticistas podem então conduzir uma re-calibração (atualizando os passos 4 e 5) para melhorar as correlações agora com base em adicionais milhares de fenótipos.

Ponto do jogo na pecuária de corte australiana

Os marcadores para maciez (calpaína e calpastatina) foram liberados no início dos anos 2000 e são muito eficazes, tendo efeitos positivos em maciez e palatabilidade para carne de todas as raças.

Também temos um teste muito útil para chifre/mocho que atende muito bem para Bos Indicus (Zebuínos) e raças derivadas de Bos indicus.

A Zoetis (ex-Pfizer) liberou em janeiro/2010 nos EUA e em abril/2010 na Austrália e Nova Zelândia o teste Angus HD 50K. Este teste mostra acurácias entre 0,38 a 0,77 para 16 características nos EUA e entre 0,20 a 0,46 para 12 características na Austrália e Nova Zelândia. Um teste similar da mesma empresa nos EUA para o Angus está sendo recalibrado depois de 50.000 testes terem sido comprados e agora algumas características se aproximam de 0,8 de acurária. Para outras raças existe pouco progresso neste momento com acuráricas menores que 0,2.

Núcleo de Informações – Pecuária de Corte

Para construir milhares de fenótipos para o futuro das análises genômicas, algumas raças desenvolveram testes de progênies onde em 5 a 10 anos de prazo irão coletar muitas informações de desempenho e dados de carcaças de animais de pedigree conhecidos. Uma característica chave a ser registrada individualmente é a eficiência alimentar líquida (RFI – Residual Feed Intake), uma caraterística e alta importância econômica e realmente de difícil mensuração pelo setor de genética.

A raça Angus está liderando este tipo de pesquisa na Austrália, assim como fez no uso de EBVs e índices econômicos.

Análise genética:
O BREEDPLAN, sistema nacional de avaliação genética na Austrália, desenvolveu os métodos para integrar a informação genômica em suas EBVs/DEPs. Eles estão bem avançados no desenvolvimento de um método “passo único” para geração de EBVs diretamente por genótipos.

Não é uma bala de prata!

Após 15 anos de pesquisa e desenvolvimento ao redor do mundo é agora claro que a genômica não é uma bala de prata. Também não significa que os criadores de gado podem desistir de medir dados de performance.

Na realidade, a necessidade de registros cuidadosamente coletados é mais importante do que nunca e para o futuro da genômica para características de baixa herdabilidade serão necessários grandes bancos de dados com milhares de registros.

Conclui-se que, a indústria global de carne bovina ficou para trás da pecuária leiteira no uso da genômica. Isto ocorreu porque a pecuária de corte não coletou dados e assim não dispõem dos milhares de fenótipos para diferentes características que a pecuária leiteira tem e onde a população efetiva difere muito em tamanho.

Os criadores de gado de corte ou grupos de criadores devem investir em milhares de fenótipos se eles querem obter testes genômicos que ofereçam acurácias acima de 0,5. Isto é de vital importância para características de difícil mensuração ou características que são registradas muito tarde na vida (maternais) ou aquelas caras de medir, como a eficiência alimentar (RFI – Residual Feed Intake).

É importante se aproximar da fase de validação cuidadosamente. O uso de um conjunto de dados independentes é importante para testes específicos para raças. Se esta validação não for realizada de forma cuidadosa a acurácia pode ser superestimada.

A revolução está apenas começando…

Por Don Nicol, Beef Genetics Consultant, Breedlink PTY LTD, Brisbane, Austrália. Texto traduzido por Fernando F. Velloso (Assessoria Agropecuária).
 

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