Doutorado em Ciência Animal

ESTRATÉGIAS PARA IMPLEMENTAÇÃO DA SELEÇÃO GENÔMICA EM OVINOS DE CORTE: um estudo de simulação

2025-07-16T00:00:00Z

ESTRATÉGIAS PARA IMPLEMENTAÇÃO DA SELEÇÃO GENÔMICA EM OVINOS DE CORTE: um estudo de simulação MATIAS, Ana Paula Soares e Silva RESUMO: A genômica revolucionou os programas de melhoramento genético animal e garantiu importantes ganhos produtivos em características de interesse econômico. Nesse aspecto, a simulação de dados otimizou o desenvolvimento de métodos genômicos. Isso devido proporcionar avaliação de cenários que imitam populações reais a relativamente baixo custo e menos tempo. Neste estudo, objetivou-se investigar estratégias de implementação da seleção genômica em ovinos por meio do uso da simulação de dados com foco em programas de melhoramento de ovinos em regiões/países em desenvolvimento, como o Nordeste do Brasil. Cenários de imputação de genótipos e predição/seleção genômica foram investigados. No capítulo 1, através de dados gerados pelo software QMSim foram simulados 16 cenários utilizando duas herdabilidades (0,30 e 0,10), números de animais genotipados (20K e 1K), estruturas de rebanho (com e sem troca de reprodutores. A imputação foi feita de um SNP chip de baixa densidade (6K) para um chip média densidade (50K). Dentro de cada cenário gerado foram realizados dois métodos de imputação, um populacional e outro que considera a informação de família (pedigree), totalizando 32 cenários. Os resultados foram comparados usando a acurácia de imputação de SNPs e indivíduos, através da correlação entre as matrizes padronizada dos genótipos imputados e reais. Verificou-se que as acurácias de imputação de SNPs variaram de 0,922 a 0,96 nos cenários com tamanho efetivo maior e de 0,927 a 0,944 nos tamanhos efetivos menores. Nos cenários com maior número de animais genotipados as médias de acurácia variaram de 0,943 a 0,96 e de 0,922 a 0,934 nos cenários com menos animais genotipados. O uso de diferentes estruturas de rebanhos resultou em acurácias de imputação semelhantes. Os resultados de acurácia de imputação de indivíduos foram semelhantes aos de acurácia de imputação de SNPs descritos anteriormente. Observou-se menor dispersão da acurácia de imputação de SNPs nos cenários com maior Ne, assim como também nos cenários em que houve maior quantidade de animais genotipados. Os cenários de imputação avaliados foram eficientes e permitiram obter acurácias de imputação maiores que 0,90 em todos os cenários avaliados. No capítulo 2, todos os cenários criados anteriormente com a herdabilidade 0,10 foram utilizados para análises de predição genômica, no intuito de avaliar o efeito das estratégias de imputação sobre as acurácias de predição. O método single-step GBLUP foi utilizado para a predição dos GEBVs usando ambos os genótipos imputados e reais. Para as medidas de validação, a acurácia de predição foi obtida pela correlação de Pearson entre o TBV e o GEBV na população de validação. O viés de predição foi avaliado pela diferença entre a média do GEBV e TBV e a dispersão dos GEBVs foi medida como 1 menos o coeficiente de regressão do TBV sobre o GEBV. As médias dos cenários foram comparadas pelo teste t e tukey a 5%. Os resultados mostraram que não houve diferenças entre os cenários reais e imputados para todas as métricas avaliadas pelo teste t entre pares de média (cenários com genótipos imputados e reais) para todas as medidas de validação utilizadas nesse estudo. No entanto, a comparação entre diferentes cenários imputados mostrou diferenças nas três métricas pelo teste tukey a 5%. Maiores médias de acurácias foram observadas nas populações com maior porcentagem de troca de reprodutores (0,8500) e menores médias ocorreram nas populações sem troca (0,4140). Houve tendência de aumento do viés nas populações sem troca de reprodutores (-18,5096) e menores vieses foram observados nas populações com troca (- 13,2610). As dispersões foram relativamente baixas em todos os cenários avaliados. Os cenários de predição avaliados tiveram melhores valores de acurácia, viés e dispersão quando x se tinha maior proporção de troca de reprodutores. A imputação dos genótipos não afetou a predição dos valores genéticos. ABSTRACT: Genomics has revolutionized animal genetic improvement programs and guaranteed important productive gains in traits of economic interest. In this respect, data simulation has optimized the development of genomic methods. This is because it provides assessment of scenarios that imitate real populations at relatively low cost and less time. The objective of this study was to investigate strategies for implementing genomic selection in sheep through the use of data simulation with a focus on sheep improvement programs in developing regions/countries, such as the Northeast of Brazil. Genotype imputation and genomic prediction/selection scenarios were investigated. In chapter 1, using data generated by QMSim software, 16 scenarios were simulated using two heritabilities (0.30 and 0.10), numbers of animals (20K and 1K), herd structures (with and without changing breeders). Imputation was done from a low density SNP chip (6K) to a medium-density SNP chip (50K). Within each scenario generated, two imputation methods were carried out, one population-based and the other that considers family relationships, totaling 32 scenarios. The results were compared using the imputation accuracy of SNPs and individuals, through the correlation between the standardized matrices of the imputed and real genotypes. It was found that SNP imputation accuracies varied from 0.922 to 0.96 in scenarios with larger effective sizes and from 0,927 to 0.944 in smaller effective sizes. In scenarios with a greater number of genotyped animals, average accuracy ranged from 0,943 to 0,96 and from 0,922 to 0,934 in scenarios with fewer genotyped animals. Herd structures (with or without sire exchange) resulted in similar accuracy values, between 0,922 and 0,96. The same minimums and maximums were observed for the accuracy values of individuals within the scenarios described previously. A better dispersion of SNPs and accuracy values was observed in scenarios with higher Ne, as well as in those in which there were a greater number of genotyped animals. Population size also influenced the increase in accuracy. The assessed imputation scenarios were efficient and allowed imputation accuracies greater than 0,90 to be obtained in all evaluated scenarios. Chapter 2 utilized all previously created scenarios for genomic selection/prediction, in order to evaluate the effect of imputation strategies on prediction accuracies. In chapter 2, all previously created scenarios with heritability 0.10 were used for genomic prediction analyses, in order to evaluate the effect of imputation strategies on prediction accuracies. The single-step GBLUP method was used for the prediction of GEBVs using both imputed and real genotypes. For validation measurements, prediction accuracy was obtained by Pearson's correlation between TBV and GEBV in the validation population. Prediction bias was assessed by the difference between the mean of GEBV and TBV and the dispersion of GEBVs was measured as 1 minus the regression coefficient of TBV on GEBV. The means of the scenarios were compared using the t and Tukey test at 5%. The results indicated no significant differences between the real and imputed scenarios for all metrics evaluated by the t test between pairs of means (scenarios with imputed and real genotypes) for all validation measures used in this study. However, the comparison between different imputed scenarios showed differences in the three metrics using the 5% Tukey test. Higher average accuracies were observed in populations with a higher percentage of reproductive exchange (0.8500) and lower averages occurred in populations without exchange (0.4140). There was a tendency for bias to increase in populations without breeder exchange (-18.5096) and smaller biases were observed in populations with exchange (-13.2610). Dispersions were relatively low in all scenarios evaluated. The prediction scenarios evaluated had better accuracy, bias and xii dispersion values when there was a higher proportion of reproductive exchange. Genotype imputation did not affect the prediction of genetic values. Orientador: Prof. Dr. José Lindemberg Rocha Sarmento Examinador externo: Prof. Dr. André Campelo Araújo - AcuFast/Canadá Examinador interno: Prof. Dr. Natanael Pereira da Silva Santos Examinador interno: Prof. Dr. Fábio Barros Brito Examinador externo: Prof. Dr. Gleyson Vieira dos Santos - UESPI Examinador externo: Prof. Dr. Johnny Iglesias Mendes Araújo - SEDUC/GO

PERFIL DE HEMINTOSES DOS BOVINOS DA RAÇA CURRALEIRO PÉ-DURO

2025-06-18T00:00:00Z

PERFIL DE HEMINTOSES DOS BOVINOS DA RAÇA CURRALEIRO PÉ-DURO ARRÉ, Francisco Arthur RESUMO A raça de gado Curraleiro Pé-Duro foi uma das primeiras formadas no Brasil, necessitando de estudos mais aprofundados que permitam sua preservação e uso em regiões tropicais do País. A raça Curraleiro Pé-Duro possuí características extremamente valiosas adquiridas por meio do processo de seleção natural, como a sua alta capacidade adaptativa as condições climáticas do semiárido brasileiro, resistência a parasitas, doenças infecciosas, e plantas tóxicas. Assim, o objetivo nesse trabalho foi avaliar o perfil da infecção parasitológica em bovinos Curraleiro Pé-Duro de rebanhos associados à Associação Brasileira de Criadores de Bovinos Curraleiro Pé-Duro. Foram coletadas amostras de fezes e de sangue, quando se obteve o peso e escore corporal, cor das mucosas (FAMACHA), sexo e idade. As análises de OPG e coprocultura foram realizadas segundo Gordon & Whitlock e Roberts e O’Sullivan. e a avaliação da coloração das mucosas realizada através do método FAMACHA. Os parasitos encontrados nos animais analisados foram em maior quantidade o Haemunchus (92,86%) seguido do Trichostrongylus (57,14%),em terceiro lugar a Cooperia (42,86%), logo abaixo o Bunostomun (29,57%), vindo após o Oesophagostomun (14,29%) finalizando com o Strongyloides (7,14%). ABSTRACT The Curraleiro Pé-Duro cattle was one of the first Brazilian breeds, and for this reason, it requires more in-depth studies to allow for its preservation and use in tropical regions of the country. The Curraleiro Pé-Duro breed has extremely valuable characteristics acquired through the process of natural selection, such as its high adaptive capacity to the climatic conditions of the Brazilian semi-arid region, and parasites, infectious diseases, and toxic plants’ resistance. Thus, the aim of this study was to evaluate the profile of parasitological infection in Curraleiro Pé-Duro cattle from herds associated with the Brazilian Association of Curraleiro Pé-Duro Cattle Breeders.Fecal and blood samples were collected, when weight and body score, mucous membrane color (FAMACHA), sex and age were obtained. OPG and coproculture analyzes were carried out according to Gordon & Whitlock and Roberts and O’Sullivan, and the evaluation of mucous membrane color was carried out using the FAMACHA method. The parasites found in the animals analyzed were Haemunchus (92.86%), followed by Trichostrongylus (57.14%), in third place, Cooperia (42.86%), followed by Bunostomun (29.57%), Oesophagostomun (14.29%) and ending with Strongyloides (7.14%). Autor: Francisco Arthur Arré; Orientador (a) Prof. Dr. Severino Cavalcante De Sousa Júnior (UFDPar); Membro da banca: Prof(a) Dra. Karina Rodrigues Dos Santos (UFDPar); Membro da banca: Pesquisador Dr. Geraldo Magela Côrtes Carvalho (EMBRAPA); Membro da banca: Prof. Dr. Amauri Felipe Evangelista (UFPR); Membro da banca: Prof. Dr. Marcelo Richelly Alves De Oliveira (UNINASSAU); Membro da banca: Prof. Dr. Carlos Syllas Monteiro Luz (IFPI); Membro da banca: Pesquisadora Dra. Tânia Maria Leal Silva (EMBRAPA).

ANÁLISE ZOOTÉCNICA, COMPORTAMENTAL E AMBIENTAL DA INCLUSÃO DE SUBSTRATO COM PERIFÍTON NO CULTIVO DE JUVENIS DE Pangasius hypophthalmus SOB CONDIÇÃO TROPICAL

2025-06-05T00:00:00Z

ANÁLISE ZOOTÉCNICA, COMPORTAMENTAL E AMBIENTAL DA INCLUSÃO DE SUBSTRATO COM PERIFÍTON NO CULTIVO DE JUVENIS DE Pangasius hypophthalmus SOB CONDIÇÃO TROPICAL SILVA, Gabriela Caroline Coelho Resumo Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o desempenho produtivo e quantificar o impacto econômico e ambiental da inclusão de perifíton em sistema de cultivo de P. hypophthalmus sob condição tropical. Para isso, foram realizados dois experimentos um com substrato de tela e o outro com bambu. O delineamento experimental utilizado para cada experimento foi inteiramente casualizado - DIC (3 tratamentos x 6 repetições), com um total de 18 unidades experimentais. Os tratamentos foram: T1 (100) - 100% da ração diária recomendada, sem substratos, controle; T2 (50CS) - 50% da ração diária recomendada, com substrato; T3 (25CS) - 25% da ração diária recomendada, com substrato. Os parâmetros zootécnicos avaliados foram: Ganho de peso diário (kg), sobrevivência (%), conversão alimentar, o índice viscerossomático (VSI) e o hepatossomático (HSI). A análise dos parâmetros físico-químicos do perifíton foi de acordo com a AOAC (2016). Para a análise físico-químicas do filé P. hypophthalmus foi considerada a umidade, proteínas, lipídeos e cinzas. A análise sensorial foi realizada no IFPI, com estudantes e servidores, avaliando os atributos: aparência, cor, aroma, textura, sabor, sabor do peixe e qualidade geral, além da intenção de compra. O comportamento alimentar foi caracterizado pelo tempo médio de reação ao momento do fornecimento da ração e o tempo médio total para o consumo, como também observação de imagem de vídeos. Para contabilidade emergética foi considerada a taxa de renovabilidade, taxa de transformidade, relação de rendimento emergético, relação de carga ambiental, relação de troca emergética e o índice de sustentabilidade emergética. As análises dos dados foram obtidas pelo software SAS 9.0 com testes de médias (Kruskal wallis 5%). Conclui-se que a aplicação da restrição alimentar de 50% com adição de substrato tanto de bambu na alimentação de juvenis de Pangasius hypophthalmus proporciona resultados zootécnicos não distante do manejo alimentar tradicional. Em termos de avaliação sensorial e aceitação, a substituição da ração de peixe por perifiton na alimentação de P. hypophthalmus alterar a qualidade organolépticas do pescado, nesse caso ocorreu a rejeição pelo consumidor final do filé desse pescado. De acordo com a síntese em emergia, esse sistema não obteve bons resultados zootécnicos. Observou-se também, o aumento da dependência por recursos da economia com a introdução do perifiton produzido, do modo que os indicadores emergéticos exibiram a insustentabilidade dessas alternativas de produção de panga com o passar do tempo. Abstrat This research aimed to evaluate the productive performance and quantify the economic and environmental impact of the inclusion of periphyton in a P. hypophthalmus cultivation system under tropical conditions. For this purpose, an experiment was carried out with a screen and bamboo substrate. The experimental design used for each substrate was completely randomized - DIC (3 treatments x 6 replicates), with a total of 18 experimental units. The treatments were: 1 - 100% of the recommended daily ration, without substrates, control; 2 - 50% of the recommended daily ration, with substrate; 3 - 25% of the recommended daily ration, with substrate. For emergy accounting, the renewability rate, transformity rate, emergy yield ratio, environmental load ratio, emergy exchange ratio and the emergy sustainability index were considered. The analysis of the physicochemical parameters of periphyton was in accordance with the AOAC (2016). The zootechnical parameters evaluated were: daily weight gain (kg), survival (%), feed conversion, viscerosomatic index (VSI) and hepatosomatic index (HSI). Moisture, proteins, lipids and ash were considered for the physicochemical analysis of the P. hypophthalmus fillet. The sensory analysis was performed at IFPI, with students and staff, evaluating the following attributes: appearance, color, aroma, texture, flavor, fish flavor and general quality, in addition to purchase intention. The feeding behavior was characterized by the average reaction time to the moment of supplying the feed and the average total time for consumption. Data analyses were obtained by the SAS 9.0 softwares with mean tests (Kruskal wallis 5%). It is concluded that the application of a 50% feed restriction with the addition of either bamboo or mesh substrate in the feeding of juvenile Pangasius hypophthalmus provides zootechnical results not far from traditional feeding management. In terms of sensory evaluation and acceptance, replacing fish feed with periphyton is not possible in the feeding of P. hypophthalmus without altering the organoleptic quality of the fish, in which case the final consumer rejected the fillet of this fish. According to the emergy data, this system did not obtain good zootechnical results. It was also observed that the dependence on economic resources increased with the introduction of the produced periphyton, so that the emergy indicators showed the unsustainability of these alternatives for panga production over time. Autor: Gabriela Caroline Coelho Silva; Orientador: Severino Cavalcante De Sousa Junior; Membro da banca: Carla Suzy Freire De Brito; Membro da banca: Fabiana Garcia; Membro da banca: Luis Ricardo Romero Arauco; Membro da banca: Severino Cavalcante de Sousa Junior; Membro da banca: Stella Regina Arcanjo Medeiros.

ADAPTATION HOTSPOTS REVEALED BY GENOMICS AND EXTINCTION RISK IN BRAZILIAN GOAT POPULATIONS

2025-05-12T00:00:00Z

ADAPTATION HOTSPOTS REVEALED BY GENOMICS AND EXTINCTION RISK IN BRAZILIAN GOAT POPULATIONS SOBRINHO, Francisco de Assis Diniz Resumo Autozigosidade refere-se ao estado homozigoto de alelos idênticos por descendência (DII), que pode ocorrer devido a vários fenômenos genéticos. Um fator importante que leva à autozigosidade é o aumento da endogamia (E), que frequentemente resulta em efeitos negativos, como redução da diversidade genética, diminuição do desempenho individual (depressão endogâmica) e menor viabilidade populacional. Dentre os métodos disponíveis para estimar a endogamia, aquele baseado em Runs of Homozygosity (ROH) é atualmente considerado o mais preciso. Este estudo visa fornecer uma análise abrangente da evolução da pesquisa em diversidade genética e ROH ao longo do tempo. Para isso, utilizamos o banco de dados Web of Science (WoS) para identificar publicações importantes, áreas de pesquisa emergentes e as principais tendências neste campo. A análise bibliométrica abrangeu publicações de 2009 a novembro de 2023. Utilizamos o pacote Bibliometrix (versão 4.1.3) no ambiente R (versão 4.3.1), complementado pela interface gráfica Biblioshiny (versão 4.1.3), para visualizar e analisar essas tendências. O estudo bibliométrico revelou um aumento anual no número de publicações, com contribuições notáveis da China, Itália e Estados Unidos, particularmente em periódicos de prestígio. Esse crescente interesse reflete os avanços na análise funcional da ROH, impulsionados por ferramentas computacionais como PLINK e detectRUNS, que aplicam metodologias de janela deslizante para análise de SNPs. No entanto, desafios como a perda de diversidade genética, fragmentação de habitat e variação limitada em espécies domesticadas persistem. A pesquisa em ROH e diversidade genética tem sido impulsionada por avanços tecnológicos em genômica e pela crescente colaboração internacional, com contribuições significativas da Ásia, Américas e Europa. Além da análise bibliométrica, este estudo também se concentrou na análise genômica de Runs of Homozygosity (ROH) e Heterozygosity-Rich Regions (HRR) em duas raças caprinas: a Marota, adaptada localmente, e a Anglo-Nubiana, comercialmente importante. Utilizamos dados de SNP gerados pelo Illumina Goat SNP50 BeadChip para identificar ROH e HRR e calcular o coeficiente de endogamia com base em ROH (FROH). Para esta análise, utilizamos o pacote detectRUNS no ambiente R. Nosso estudo genômico revelou um total de 22.872 ROH, com o número médio de ROH por indivíduo variando entre as raças — 74,73 em cabras Anglo-Nubianas e 173,85 em cabras Marota. A maioria dos ROH detectados eram curtos (<2Mb), constituindo 65,60. Além disso, identificamos genes candidatos importantes, como Zbtb11, IL18 e LPO, que se sobrepuseram às regiões ROH e HRR e foram significativamente enriquecidos em processos biológicos relacionados ao sistema imunológico. Outros genes candidatos, incluindo Tex12, Ypel5, Capn14 e Galnt14, foram associados a características relacionadas ao desenvolvimento embrionário, crescimento corporal, homeostase lipídica e funções cerebrais. Essas descobertas fornecem insights valiosos para a conservação da raça e o aprimoramento dos sistemas de produção de cabras. Abstract Autozygosity refers to the homozygous state of alleles that are identical by descent (IBD), which can occur due to various genetic phenomena. An important factor leading to autozygosity is increased inbreeding (F), which often results in negative effects such as reduced genetic diversity, decreased individual performance (inbreeding depression), and lower population viability. Among the available methods for estimating inbreeding, the one based on Runs of Homozygosity (ROH) is currently considered the most accurate. This study aims to provide a comprehensive analysis of the evolution of research in genetic diversity and ROH over time. To achieve this, we utilized the Web of Science (WoS) database to identify key publications, emerging research areas, and major trends in this field. The bibliometric analysis covered publications from 2009 to November 2023. We used the Bibliometrix package (version 4.1.3) in the R environment (version 4.3.1), supplemented by the Biblioshiny (version 4.1.3) graphical interface, to visualize and analyze these trends. The bibliometric study revealed an annual increase in the number of publications, with notable contributions from China, Italy, and the United States, particularly in prestigious journals. This growing interest reflects advancements in the functional analysis of ROH, driven by computational tools such as PLINK and detectRUNS, which apply sliding window methodologies for SNP analysis. However, challenges such as the loss of genetic diversity, habitat fragmentation, and limited variation in domesticated species persist. Research in ROH and genetic diversity has been propelled by technological advances in genomics and increasing international collaboration, with significant contributions from Asia, the Americas, and Europe. In addition to the bibliometric analysis, this study also focused on the genomic analysis of Runs of Homozygosity (ROH) and Heterozygosity-Rich Regions (HRR) in two goat breeds: the locally adapted Marota and the commercially important Anglo-Nubian. We used SNP data generated by the Illumina Goat SNP50 BeadChip to identify ROH and HRR and calculate the inbreeding coefficient based on ROH (FROH). For this analysis, we used the detectRUNS package in the R environment. Our genomic study revealed a total of 22,872 ROH, with the average number of ROH per individual varying between breeds—74.73 in Anglo-Nubian goats and 173.85 in Marota goats. Most of the detected ROH were short (<2Mb), constituting 65.60Additionally, we identified important candidate genes such as Zbtb11, IL18, and LPO, which overlapped with ROH and HRR regions and were significantly enriched in immune-related biological processes. Other candidate genes, including Tex12, Ypel5, Capn14, and Galnt14, were associated with traits related to embryonic development, body growth, lipid homeostasis, and brain functions. These findings provide valuable insights for breed conservation and the improvement of goat production systems. Autor: Francisco de Assis Diniz Sobrinho; Orientador (a) Dra. Adriana de Mello Araújo Instituição: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa); Membro da banca: Dra. Adriana de Mello Araújo Instituição: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa);Membro da banca: (a) Dr. Miklos Maximiliano Bajay Instituição: Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC); Membro da banca: Dr. Fábio Barros Britto Instituição: Universidade Federal do Piauí (UFPI); Membro da banca: Dra. Danielle Maria M. Ribeiro Azevêdo Instituição: Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa); Membro da banca: Dr. Leonardo Castelo Branco Carvalho Instituição: Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA); Membro da banca: Dra. Jeane de Oliveira Moura Instituição: Instituto Federal do Piauí (IFPI)