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Genômica e a importância no Melhoramento Genético

Científicos, Genética, Reprodução | 09 de Novembro de 2016

A adoção eficaz da tecnologia genômica requer a existência de bancos de dados bem estruturados, compostos por informações genealógicas, fenotípicas e genotípicas coletadas em grande número de indivíduos.

*Por Luiz Otávio Campos da Silva e Gilberto Romeiro de Oliveira Menezes

A correta identificação dos indivíduos geneticamente superiores para características de importância econômica é a chave do sucesso da avaliação genética de um programa de melhoramento genético. Não por acaso, os métodos usados na identificação desses indivíduos têm evoluído continuamente. 

 

Partindo da simples avaliação visual, chegou-se às atuais avaliações genéticas que, usando modelos estatísticos combinam informações fenotípicas e de genealogia, na predição do valor genético dos indivíduos para as diferentes características. Os valores disponibilizados são as Diferenças Esperadas na Progênie (DEPs), que são a metade da estimativa do valor genético, representando o desvio esperado da média dos filhos de um dado indivíduo em relação à base genética da população avaliada.

 

Quanto mais precisa for a DEP, maior será o progresso genético obtido pela seleção. Quer dizer que, quanto mais próximo for o valor estimado em relação ao valor genético verdadeiro mérito, maior o ganho. Além disso, quanto mais precoce for a obtenção das DEPs com maior acurácia, mais rápido será o ganho genético por unidade de tempo. Isto acontece pelo uso mais intenso, com segurança, de animais jovens como reprodutores. Nos últimos anos, com as tecnologias da genética molecular, permitindo acessar e manipular o genoma, o uso desse conhecimento começa a surgir no melhoramento genético de gado de corte, para aumento da acurácia das avaliações genéticas.

 

Resultados em programas de melhoramento de gado de leite, conduzidos na América do Norte e Europa, mostraram que, se os dados genômicos forem utilizados de modo conjunto com os fenotípicos e genealógicos, os benefícios podem ser significativos também para o melhoramento genético de gado de corte. No entanto, essa nova personagem, a genômica, trouxe um vasto grupo de conceitos novos e diferentes para o cotidiano do melhorista/selecionador como, por exemplo, os de marcador molecular, de chip de SNP, de seleção genômica, entre outros. A Seleção Genômica, objetiva usar os conhecimentos da genética molecular como ferramentas auxiliares na predição de DEPs de forma mais acurada, contribuindo para um processo de seleção mais eficaz.

 

A seleção genômica pode ser definida como a seleção simultânea para dezenas (ou centenas) de milhares de marcadores cobrindo de modo denso todo o genoma, de tal forma que todos os genes estejam muito próximos de, pelo menos, alguns desses marcadores. Em gado de corte a seleção para características quantitativas (aquelas controladas por muitos pares de genes e que sofrem grande influência do meio ambiente), tem sido contemplada por diversas ferramentas genômicas. Assim, estimativas de valores genéticos com base em informações genômicas estão disponíveis no mercado, podendo ser usadas no processo seletivo.

 

 
 
Maxbife: Projetos Componentes (Gráfico). Foto: Divulgação, 2016.
 

 

No entanto, não há evidências para sugerir que essas ferramentas sejam, isoladamente, superiores às tradicionais, como as DEPs. O mais provável é que os melhores resultados serão obtidos, ao se combinarem as informações fenotípicas e genômicas em uma avaliação genética, gerando DEPs genômicas. Há diferentes estratégias sendo uma computar, independentemente, as DEPs tradicionais e os valores genéticos genômicos, combinando ambos em um índice de seleção onde cada parte tem um peso.

 

Outra estratégia é usar as informações dos marcadores para ajustar uma matriz de parentesco genômica. Essa matriz genômica substitui a tradicional, nas estimativas das DEPs, sendo esperadas avaliações genéticas mais exatas. Esta é a abordagem usada em avaliações genéticas de gado de corte, podendo-se destacar a avaliação da Associação Americana de Angus. De forma simplificada ao modelo tradicional de estimação dos valores das DEPs, que se alimentam de informações de genealogia e de fenótipos, são adicionadas informações de genótipos. Mesmo sendo uma tecnologia de vanguarda que possibilita ganhos adicionais, existem desafios relativos à sua adoção. O primeiro é se tornar conhecida do público em geral, pois existe resistência em se adotar algo desconhecido, especialmente, quando implica em investimentos.

 

Outro fator limitante é o custo da tecnologia pois os valores pagos para genotipagem ainda são altos, tornando inviável a sua adoção em larga escala. Uma alternativa para reduzir os custos seria desenvolver ferramentas genômicas para diversos fins, não apenas para seleção. Exemplos de aplicação seriam: teste de paternidade, rastreabilidade, diferenciação de produto, identificação de portadores de alelos indesejáveis etc... de forma a diluir os investimentos em toda a cadeia. Ao se falar em custos da adoção de tecnologia genômica, normalmente se pensa a partir da coleta do material biológico para extração de DNA, genotipagem.

 

No entanto, desafios maiores, são os recursos humanos, computacionais e os relacionados a dificuldade para obtenção de fenótipos em quantidade e de qualidade suficientes, quando as características são de difícil mensuração ou tem custo elevado como, por exemplo, a eficiência alimentar, a maciez de carne e a taxa de prenhez. Por mais que se tenham avanços nas metodologias de genotipagem, tornando-as menos onerosas, a genômica pouco contribuirá, caso os fenótipos não sejam continuamente coletados.

 

Em resumo, o uso de ferramentas genômicas pode acarretar incremento de eficiência e maiores lucros, devido ao aumento nas acurácias e da redução nos intervalos de geração. Além disso, ainda existem grandes perspectivas para lançamento de inovações tecnológicas para geração de dados moleculares a curto e médio prazos, com tendência à redução de custo e aumento dos limites que as tecnologias podem prover. Para que isto aconteça, mais e mais é importante a coleta de dados fenotípicos relacionados com as características que impactam a lucratividade e a qualidade dos produtos gerados.

 

A adoção eficaz da tecnologia genômica requer a existência de bancos de dados bem estruturados, compostos por informações genealógicas, fenotípicas e genotípicas coletadas em grande número de indivíduos. Isso cria necessidade para que os diferentes programas de avaliação e melhoramento compartilhem de informações em colaborações nacionais e mesmo internacionais para a realização de avaliações genéticas.

 

A genômica deverá viabilizar a inclusão de características de difícil ou de alto custo de mensuração nos programas de melhoramento, pois contribuirá para a otimização dos processos de avaliação genética, tornando possível predizer DEPs suficientemente confiáveis com considerável menor volume de dados. Isso aumentará ainda mais o número de características com DEPs disponíveis nos Sumários, tornando mais complicada a tomada de decisão pelo selecionador. Como solução, será necessário desenvolver e adotar índices de seleção que considerem os pesos econômicos de cada uma das características que influenciam a lucratividade. Há sempre risco, em maior ou menor grau, relacionado à adoção de qualquer ferramenta de auxílio à seleção. Os avanços da tecnologia genômica podem contribuir para a redução desse risco.

 

A definição de sólidos objetivos de seleção, com foco na lucratividade, pode evitar potenciais ciladas. Tendo iniciado o processo em 2011, a Embrapa implantou em 2014, um conjunto de seis projetos estruturados em forma de arranjo conforme a figura acima, com o objetivo de desenvolver e integrar os conhecimentos de genética molecular e de genética quantitativa visando maximizar os ganhos genéticos decorrentes da seleção e subsequentes estratégias de cruzamentos, em rebanhos incluídos nos programas de melhoramento de gado de corte, considerando índices que considerem pesos econômicos e impactos ambientais, objetivando a produção sustentável da carne bovina, com uso de ferramentas genômicas.

 

Desde a concepção deste arranjo, a Fazenda Bama abraçou a ideia e, com mais outros 11 rebanhos participa do rebanho núcleo (mais de 7200 matrizes), que compõe a população de treinamento, cooperando para viabilizar estrutural e financeiramente o arranjo MaxiBife.

 

 
 
Maxbife: Multi-institucional (Gráfico). Foto: Divulgação, 2016.
 

 

O MaxiPlat, visa construir uma plataforma computacional, para integrar e analisar os dados e informações relativos aos fenótipos, pedigree e genótipos dos diversos rebanhos, bem como dados econômicos e ambientais inerentes aos sistemas produtivos. Quanto ao MaxiGen, ele tem como objetivo desenvolver e integrar conhecimentos das genéticas molecular e quantitativa com os avanços computacionais, de forma tornar viável a implementação da seleção genômica em bovinos de corte, assim como ampliar base de dados de genótipos de forma a obter painéis de baixa densidade.

 

Cabe ao MaxiDep, gerar a base técnico-científica para suporte aos programas de melhoramento, estimando parâmetros genéticos, avaliando oportunidade de implementar conhecimentos disponíveis na avaliação genética de grandes populações, bem como a oportunidade da seleção genômica caso a caso.

 

O objetivo do MaxiSel é eleger características reprodutivas, produtivas e relacionadas à eficiência alimentar e à qualidade da carne, medindo sua importância na elaborando índices que considerem pesos econômicos e impactos ambientais, gerando um ferramental que possibilite produzir material genético superior e intensificar o uso de animais jovens.

 

Com base no conhecimento dos recursos genéticos e dos sistemas de produção, o MaxiCruza objetiva eleger estratégias de cruzamentos para otimizar a produção de carne bovina considerando produtividade, qualidade e sustentabilidade, tornando a cadeia mais competitiva. Pretende-se ainda viabilizar avaliação multirracial.

 

Por fim, o MaxiTT tem a missão de transferir o conjunto de tecnologias, produtos e serviços gerados aos criadores, empresas, instituições e demais atores da cadeia da carne, possibilitando a correta tomada atuação de cada um para maximizar a produção sustentável de carne de qualidade.

 

*Autores: Luiz Otávio Campos da Silva Gilberto Romeiro de Oliveira Menezes, são zootecnistas e pesquisadores da Embrapa Gado de Corte, com atuação no programa Embrapa de Melhoramento de Gado de Corte - Geneplus.

Fonte: Revista Nelore (Edição Nº 245, Ano XXVI - Novembro de 2016)

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