Quantitative genetics and genomic tools applied to aquaculture breeding - Garcia Neto, Baltasar Fernandes [UNESP] (2021)
A procura por animais mais uniformes frente as adversidades ambientais e a aplicação de ferramentas genômicas são exemplos de novas estratégias para tornar o melhoramento genético em espécies aquícolas mais eficiente. No intuito de avaliar a efetividade destas estratégias, os objetivos do presente trabalho foram: i) estimar os componentes genéticos da uniformidade de peso a despesca (PD) e investigar se o PD e sua uniformidade (PDu) podem afetar a sobrevivência (SOB) em camarões; ii) estimar o desequilíbrio de ligação (LD) em uma população de camarões cultivados usando um novo painel de 50k polimorfismos de nucleotídeos únicos (SNPs) e iii) avaliar a viabilidade da imputação ao nível de sequência em tilápia do Nilo e os impactos do tamanho e origem da população de referência na acurácia. Para i), foram utilizados 149.919 registros de PD e 164.023 de SOB de uma larvicultura de camarões mexicana. Os dados foram agrupados em três conjuntos de acordo com o tipo de produção: viveiros escavados com baixa densidade (S1), tanques de concreto com recirculação em alta densidade (S2) e juntando ambos conjuntos de dados (S1+S2). Um modelo linear generalizado hierárquico duplo foi aplicado para estimar os componentes de (co)variância de PD-PDu e um modelo bivariado linear misto foi utilizado para estimar os componentes referentes a PD-SOB. As correlações genéticas (rg) para estas características foram estimadas, além da correlação entre valores genéticos (VG) para PDu-SOB. Para ii), 96 camarões (40 machos e 56 fêmeas) reprodutores originários de uma larvicultura do Equador foram genotipados utilizando um novo painel de 50k SNPs. Posteriormente, o LD foi estimado usando três controles de qualidade distintos com diferentes filtros de frequência de alelo menor: 0,1 (CQ1); 0,05 (CQ2) e 0,01 (CQ3). Para iii), amostras de DNA de 326 tilápias provenientes de três populações de origens distintas (PA, PB e PC) foram extraídas e sequenciadas. Após o controle de qualidade dos dados de sequência foram obtidos 4,6 milhões de SNPs em comum para todas as populações. A imputação foi feita em quatro cenários distintos: dois tamanhos (10 ou 90% dos animais de cada população) e duas origens de referência (apenas duas populações diferentes ou todas as três populações). Os animais de validação tiveram seus genótipos ocultados mantendo somente 50k SNPs para a imputação a nível de sequência. Foi utilizado o software FImpute3 e a acurácia de imputação foi avaliada através da correlação entre o genótipo imputado e observado (r²). No estudo de uniformidade, uma proporção significativa de variância genética foi detectada na variância residual de PD, revelando que existe a possibilidade de selecionar para uniformidade desta característica em camarões (coeficiente de variação genética variando de 17 a 35%). As rg entre PD e SOB foram diferentes em sinal e magnitude com base no sistema de produção, sendo iguais a 0,36, -0,59 e -0,02 para S1, S2 e S1+S2, respectivamente. Os coeficientes de correlação entre o VG de PDu e SOB foram significativos apenas para S1 (-0,32), sugerindo que a seleção para famílias mais uniformes também pode aumentar as taxas de sobrevivência em um ambiente de menor densidade. Para os dados genômicos de camarões, foram obtidos 34.425, 39.091 e 42.789 SNPs após CQ1, CQ2 e CQ3, respectivamente, exibindo alto grau de polimorfismo e validando a aplicação deste painel de SNPs para esta população de camarões cultivados. O LD decaiu rapidamente nos primeiros 30 KB de distância de 0,2 para 0,07 e depois diminuiu para 0,02 para distancias mais longas (>80 KB). Esses resultados sugerem incorporação recente de animais de diferentes populações ou linhagens neste grupo de reprodutores e que a seleção genômica e estudos de associação amplo do genoma são viáveis em camarões usando este painel de SNP como ferramenta. Para a imputação, no geral, o r² por animal mostrou resultados intermediários variando de 0,37 a 0,56 para PA e 0,43 a 0,58 para PB e Pc. Entretanto, os resultados mostraram que foi possível imputar de 50k a aproximadamente 680k com alta acurácia usando dados de sequência de tilápia. Foi observado um aumento de 31,5% para PA e 24,6% para PB e PC no r², quando 90% dos animais da mesma população foram usados como referência em comparação a 10%. Não houve diferenças significativas para r² entre os cenários que usaram 90% dos animais da mesma população e usaram animais das três populações como referência, mostrando que a estratégia de usar informações de outra população para aumentar a população de referência teve pouco efeito na acurácia de imputação.