ESTUDO GENÔMICO APLICADO AO MELHORAMENTO GENÉTICO DE OVINOS TROPICAIS PARA RESISTÊNCIA À ENDOPARASITAS

Abstract

RESUMO: Objetivou-se predizer valores genéticos genômicos para a característica resistência à verminose em ovinos Santa Inês por meio do método BLUP genômico em passo único (ssGBLUP) e comparar com os resultados obtidos com uso do método BLUP tradicional. Avaliou-se a acurácia de predição e a ordenação dos animais pelos valores genéticos preditos por ambos os métodos, em modelos animais em análises unicaracterística e multicaracterística. Além disso, realizou-se estudos de associação genômica ampla por meio da metodologia associação genômica em passo único (ssGWAS) para identificar regiões cromossômicas associadas com a característica resistência a verminose. As características consideradas na pesquisa foram resistência à verminose (RV), contagem de ovos por grama de fezes (OPG) e coloração da mucosa conjuntiva (FAMACHA). Os componentes de (co)variância e parâmetros genéticos foram estimados por modelo animal linear para OPG e de limiar para FAMACHA e RV, mediante análises Bayesianas uni e multicaracterística. Os componentes de variância genética aditiva e residual apresentaram comportamentos diferentes quanto à utilização dos modelos em análises unicaracterística e multicaracterística, com e sem informação genômica. Com a inclusão das informações genômicas, as estimativas de herdabilidade para RV diminuíram, enquanto que para OPG e FAMACHA aumentaram. Para RV a herdabilidade diminuiu de 0,38, com uso do modelo animal tradicional, para 0,25, com adição da informação genômica. Para OPG o aumento foi de 0,06, com o modelo animal tradicional, para 0,10, com uso da informação genômica. Os ganhos em acurácia ao utilizar o método ssGBLUP foram de 45%, 80% e 99%, respectivamente, para as características RV, OPG e FAMACHA. O ganho médio em acurácia com o uso do método ssGBLUP foi de 57,52%, em relação ao BLUP tradicional. Ao considerar todos os animais avaliados, as correlações de classificação com base nos valores genéticos e genéticos genômicos foram no geral baixas, variando de -0,13 a 0,17, o que sugere alteração na ordenação dos animais avaliados por ambos os métodos. Foram verificadas diferentes regiões genômicas em diferentes cromossomos associados com as características em estudo. Verificou-se associações de regiões do cromossomo 1 ovino, na qual estão presentes os genes CD80 e CD86, cujas funções estão relacionadas com a ativação das células T, eosinófilos e mastócitos. Outro gene que atua como coestimulador das células T é o CD28, descrito no cromossomo 2, na qual foi verificada associação tanto para RV quanto para OPG. No cromossomo 13, foi verificada associação com a característica FAMACHA em uma região em que está descrito o gene GATA3, que pode atuar em mecanismos de defesa quanto à presença de corpo estranho ou à ocorrência de lesão, prevenindo e atuando na recuperação da infecção causada pela presença de corpo estranho. As regiões identificadas neste estudo poderão auxiliar no processo de seleção assistida por marcadores em programas de melhoramento genético da raça ovina Santa Inês. O método ssGBLUP proporcionou ganho em acurácia em comparação ao método BLUP tradicional. Diferentes métodos de predição proporcionam diferentes valores genéticos, consequentemente alteração no ranqueamento dos animais e na seleção. ABSTRACT: The objective of this study was to predict genomic breeding values for resistance to nematode infection in Santa Inês sheep by means of the single-step genomic BLUP (ssGBLUP) method and compare with the results obtained using the traditional BLUP method, in order to evaluate prediction accuracy and the ranking of the animals in study based on their predicted breeding values obtained by both methodologies, in animal models in single- and three-trait analyses. In addition, genome-wide association studies were performed using a single-step BLUP approach (ssGWAS) to identify chromosomal regions associated with resistance to nematode infection. The traits resistance to nematode infection (RNI), faecal worm egg count (FWEC), and color of the ocular conjunctiva (FAMACHA). The (co)variance components and genetic parameters were estimated by linear animal model for FWEC and threshold model for FAMACHA and RNI, using single- and three-trait Bayesian analyses. The components of additive and residual genetic variance were different regarding the use of the models in single- and three-trait analyses, with and without genomic information. Estimates of heritability (h2) for RNI decreased when genomic information was included, while for FWEC and FAMACHA h2 increased. For RNI h2 decreased from 0.38 (using BLUP) to 0.25 (using GBLUP). On the other hand, for FWEC, h2 increased from 0.10 (traditional BLUP) to 0.10 (GBLUP). When ssGBLUP was used, the gains in accuracy were 45%, 80%, and 90% for RNI, FWEC, and FAMACHA, respectively. When compared to the traditional BLUP, the average gain in accuracy using ssGBLUP was 57.52%. When considering all animals in study, rank correlations based on breeding and genomic breeding values were generally low (from -0.13 to 0.17). This result suggests a change in the order of the animals evaluated by both methodologies in study. Different genomic regions were observed in different chromosomes associated with the traits in study. There were associations of regions on the ovine chromosome (OAR) 1, in which CD80 and CD86 genes are present, whose functions are related to activation of T cells, eosinophils and mast cells. Another gene that acts as a costimulator of T cells is CD28, described in OAR 2, in which association was verified for both RNI and FWEC. On OAR 13, an association with FAMACHA was verified in a region where the GATA3 gene is described. This gene may act on the defense response to the presence of a foreign body or to the occurrence of an injury, restricting the injury/damage extension or preventing/recovering it from the infection caused by the foreign body. We identified chromosomal regions associated with RNI, FWEC and FAMACHA. The regions identified in this study may help in marker assisted selection in Santa Inês sheep breeding programs. In comparison to the traditional BLUP, the ssGBLUP method provided gain in accuracy. Different prediction methods provide different breeding values, consequently alteration in the ranking of animals and in selection.