GENÔMICA POPULACIONAL, DIVERSIDADE GENÉTICA E INTROGRESSÃO GÊNICA EM REBANHOS DE CONSERVAÇÃO DE CAPRINO NATURALMENTE ADAPTADO NO BRASIL

Abstract

RESUMO: O caprino Marota apresenta rusticidade, porém, ao sacrificar seu desempenho produtivo durante o processo de adaptação ao calor, se expôs a risco de perda de identidade por erosão genética ou por manejo sem controle de consanguinidade. Diante do exposto, objetivouse: Analisar a estrutura genômica populacional e a variabilidade genética de caprinos Marota em dois rebanhos de conservação no Piauí, um institucional e outro particular; Investigar ocorrência de erosão genética provocada pela raça Anglonubiana nesses rebanhos; Discutir manejo genético em rebanhos de conservação, visando manter variabilidade e baixa consanguinidade. Para isso, foram genotipados 86 caprinos do grupo genético Marota, 76 pertencentes ao rebanho de conservação institucional mantido pela Embrapa Meio Norte em Castelo-PI e 10 pertencentes a um rebanho particular localizado em Elesbão Veloso-PI. Para averiguar a introgressão de genes da raça Anglonubiana nas populações estudadas, foram genotipados 10 animais Anglonubianos pertencentes ao rebanho institucional mantido pela Universidade Federal do Piaui em Teresina- PI. A diversidade genética foi analisada através dos valores obtidos para Heterozigosidade observada (Ho), Heterozigosidade esperada (He), coeficiente de consanguinidade intrapopulacional (FIS), diferenciação genética entre subpopulações (FST), e das análises de alelos de menor frequência (MAF). Na avaliação da estratificação dos rebanhos utilizou-se Análise de Componentes Principais (ACP) e análises do programa Structure. Discutiu-se um modelo de manejo para estação de monta com base em dados genômicos do rebanho Marota institucional, considerando-se que os reprodutores sejam selecionados pela maior distância em dendrograma e dentre os de menor consangüinidade, através da simulação de 10 pares de acasalamentos de cada reprodutor, onde 3 reprodutores e 30 matrizes foram escolhidos de acordo com o referido manejo (Manejo I) e 3 reprodutores e 30 matrizes de forma aleatória (Manejo II). Valores de Ho e He nos animais adultos, respectivamente, iguais a 0,372 e 0,405 e FIS igual a 0,08 indicam baixo risco de perda/fixação de genes no rebanho institucional; porém recomenda precaução em relação ao risco de consanguinidade. Diferenciação genética alta (FST=0,16) foi observada entre os grupos Marota e o Anglonubiano, indicando-os como fonte de diversidade genética para a caprinocultura da região. A análise da estratificação indicou existência de duas populações, confirmada pela ACP, que detectou a presença material genético Anglonubiano nos rebanhos Marota. O rebanho particular compartilhou maior número de SNPs fixados com o rebanho Anglonubiano (1024) do que o rebanho de conservação institucional (741), o que pode indicar situação mais grave de introgressão. A simulação dos acasalamentos mostrou que a média do coeficiente de consangüinidade do casal no Manejo I (3,5±2,6) foi estatisticamente inferior ao valor encontrado para o Manejo II (5,7±4,0), indicando eficiência do Manejo I no que se refere ao controle da endogamia. Conclui-se que: Há elevado nível de polimorfismo e diferenciação genética alta entre caprinos Marota e Anglonubianos; Existe variabilidade genética nos rebanhos Marota analisados, porém com indício de consangüinidade e de introgressão gênica da raça Anglonubiana; Em rebanho com pequeno tamanho efetivo e onde a reposição é feita com animais do próprio rebanho, a definição de acasalamentos com base em critérios genéticos acurados é opção para controle de consanguinidade........ABSTRACT: The Marota goat presents rusticity, but when sacrificing its productive performance during the process of adaptation to the heat, it exposed itself to the risk of identity loss by genetic erosion or by management without consanguinity control . Against the foregoing, the objectives of this study were: Analyzing the population genomic structure of Marota goats in two conservation herds in Piauí, one institutional and another private; Investigating occurrence of genetic erosion caused by the Anglonubian breed in these herds; Verifying the genetic variability in these herds and to discuss genetic handling in conservation herds in order to maintain variability and low inbreeding. For this, 86 goats from the Marota genetic group were genotyped, 76 belonging to the institutional conservation herd maintained by Embrapa Meio Norte in Castelo-PI and 10 belonging to a particular flock located in Elesbão Veloso-PI. To investigate the genes introgression of the Anglonubian breed in the studied populations, 10 of these animals were genotyped belonging to the institutional herd maintained by the Federal University of Piaui in Teresina-PI. The genetic diversity was analyzed through the values obtained for observed Heterozygosity (Ho), expected Heterozygosity (He), coefficient of intrapopulational inbreeding (FIS), genetic differentiation among subpopulations (FST), and of the analysis of lower frequency alleles (MAF). Principal Component Analysis (PCA) and Structure program analyzes were used in the evaluation of the herds stratification. A management model for a breeding season based on genomic data of the conservation herd was discussed, considering that the breeding herders are selected by the largest distance in dendrogram, among those of lower consanguinity, through the simulation of 10 pairs of mating of each breeder, where 3 breeders and 30 matrices were chosen according to the handling referred (Management I) and 3 breeding herds and 30 matrices were selected randomly (Management II). Ho and He values in adult animals, respectively, equal to 0.372 and 0.405 and FIS equal to 0.08 indicate low risk of loss / fixation of genes in the institutional herd; however, it is recommended caution regarding the risk of consanguinity. High genetic differentiation (FST = 0.16) was observed between Marota and Anglonubian groups, indicating them as a source of genetic diversity for goat breeding of the region. The analysis of the stratification indicated the existence of two populations confirmed by the ACP that complementing the results of the Structure, detected the presence of Anglonubian genetic material in the Marota herds. The private herd shared a greater number of SNPs fixed with the Anglonubian herd (1024) than the herd of institutional conservation (741), which may indicate a more serious introgression situation. The mating simulation showed that the average of the consanguinity coefficient of the couple in Management I (3.5 ± 2.6) was statistically lower than the value found for Management II (5.7 ± 4.0), showing the efficiency of the Management I concerning the control of inbreeding. It can be concluded that: the Illumina goat SNP 50K Chip shows efficiency for population structure analysis in Marota goats; the analyzes carried out by the Structure program and the Analysis of Principal Components complement each other to detect gene introgression; in the Marota goat populations there is genetic variability, however, with evidence of consanguinity and presence of Anglonubian race genes; the use of genomic information is a viable option to assist in the management of animals in conservation herd in situ with a small effective size.