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Modelo de equação estrutural como uma ferramenta para interpretar a interação genótipo-ambiente e estudos de associação genômica (GWAS) para características de crescimento e reprodução em novilhas da raça Nelore usando dados de sequência completa

Processo: 22/11852-7
Modalidade de apoio:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Data de Início da vigência: 01 de maio de 2023
Situação:Interrompido
Área de conhecimento:Ciências Agrárias - Zootecnia - Genética e Melhoramento dos Animais Domésticos
Pesquisador responsável:Henrique Nunes de Oliveira
Beneficiário:Lúcio Flávio Macedo Mota
Instituição Sede: Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias (FCAV). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Jaboticabal. Jaboticabal , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:17/10630-2 - Aspectos genéticos da qualidade, eficiência e sustentabilidade da produção de carne em animais da raça Nelore, AP.TEM
Bolsa(s) vinculada(s):24/22461-4 - Integração de variáveis climáticas e sequenciamento do genoma para avaliar interações genótipo-ambiente através de normas de reação genômica para desempenho reprodutivo em novilhas Nelore, BE.EP.PD
Assunto(s):Estudo de associação genômica ampla   Interação gene-ambiente
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:análise de via biológica | análise de vias biológicas | Gwas | interação genótipo-ambiente | rede causal | Sequenciamento do genoma completo | Estatística genômica

Resumo

As práticas que resultam em melhores eficiências reprodutivas e de crescimento têm sido reconhecidas como um fator importante que afeta a sustentabilidade econômica dos rebanhos de bovinos de corte, reduzindo os custos de produção e os intervalos de geração. No entanto, nos sistemas de produção de bovinos de corte tropical, novilhas Nelore são criadas principalmente a pasto sob uma ampla gama de regiões topográficas e climáticas com variações sazonais na produção de forragem e níveis nutricionais levando à interação genótipo-ambiente (GxE). Nesse contexto, uma melhor compreensão da base genética para a adaptação animal pode auxiliar na elaboração de programas de melhoramento em condições adversas. Portanto, aplicação do sequenciamento do genoma completo em estudos de associação do genoma (GWAS) combinados a Modelos de Equações Estruturais (SEM) representa uma importante oportunidade para esclarecer o mecanismo principal e as ligações causais entre o crescimento e as características reprodutivas em condições ambientais (EC) adversas. Assim, este projeto de pesquisa visa incluir o sequenciamento do genoma completo para desvendar a sensibilidade genômica em novilhas Nelore criadas em diferentes EC e aplicar a rede Bayesiana para inferir as inter-relações entre o crescimento e as características reprodutivas em novilhas Nelore. Além disso, combinaremos o GWAS com a modelagem gráfica (SEM) para representar as inter-relações entre marcadores SNP e características na forma de equações e diagramas de caminho em EC adversas. Para tanto, serão utilizadas informações fenotípicas para características relacionadas à reprodução e ao crescimento de aproximadamente 550.000 novilhas Nelore pertencentes a programas de melhoramento comercial, amplamente distribuídas em diferentes regiões do Brasil. As características relacionadas às características de crescimento serão: peso corporal ao sobreano (BWY), ganho médio diário do desmame ao sobreano (ADGWY), e para o desempenho reprodutivo em novilhas serão: idade ao primeiro parto (AFC), prenhes precoce (HP), reconcepção novilhas (HR) e dias para o segundo parto (DSC). Dados genotípicos de 5.550 novilhas, 6.745 mães e 35.500 touros genotipados com BovineHD BeadChip (770k) serão imputados ao sequenciamento genômico total usando FImpute. A imputação será realizada utilizando a sequência de DNA de 152 touros com alta conectividade genética com a população genotipada com 770k. Um modelo de norma de reação em duas etapas será usado para avaliar a sensibilidade do animal às mudanças ambientais. Na primeira etapa, as condições ambientais serão definidas de acordo com a solução de grupo contemporâneo (CG) para as características BWY e ADGWY e então condensadas usando análise de componente principal (PC) em um descritor EC comum. Finalmente, este descritor de EC será padronizado para um valor médio de 0 e um desvio padrão (dp) de 1. Na segunda etapa, um modelo de norma de reação será usado para estimar a sensibilidade dos animais a variação dos ECs para características de crescimento e reprodução. Assim, os valores genéticos-genômicos (GEBV) serão estimados para três EC denominados Baixo (-3,0 sd), Médio (0,0 sd) e Alto (3,0 sd). As estimativas do GEBV em três níveis diferentes de EC serão usadas para detectar as redes causais entre as características e os níveis de EC usando uma abordagem de rede Bayesiana. Essas redes para características relacionadas ao crescimento e reprodução em três níveis de EC serão utilizadas com informações prévias para a realização do SEM-GWAS utilizando informações do genoma completo. Os conhecimentos adquiridos com a presente pesquisa fornecerão novos aspectos sobre a base genética da adaptação animal, levando a uma melhor compreensão dos processos e relações que afetam a adaptabilidade animal para características de importância econômica.

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Publicações científicas (9)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
RODRIGUES, GUSTAVO R. D.; VALENTE, JULIA P. S.; REZENDE, VANESSA T.; ARAUJO, LUIS F. C.; SILVANETO, JOAO B.; MOTA, LUCIO F. M.; SANTANA, MARIO L.; CANESIN, ROBERTA C.; BONILHA, SARAH F. M.; ALBUQUERQUE, LUCIA G.; et al. Genetic Parameters of Resilience Indicators Across Growth in Beef Heifers and Their Associations With Weight, Reproduction, Calf Performance and Pre-Weaning Survival. JOURNAL OF ANIMAL BREEDING AND GENETICS, v. N/A, p. 13-pg., . (22/15385-4, 24/05697-4, 17/50339-5, 23/11176-4, 17/10630-2, 24/04755-0, 22/11852-7)
FILHO, IVAN CARVALHO; ARIKAWA, LEONARDO M.; MOTA, LUCIO F. M.; CAMPOS, GABRIEL S.; FONSECA, LARISSA F. S.; FERNANDES, GERARDO A.; SCHENKEL, FLAVIO S.; LOURENCO, DANIELA; SILVA, DELVAN A.; TEIXEIRA, CAIO S.; et al. Genome-wide association study considering genotype-by-environment interaction for productive and reproductive traits using whole-genome sequencing in Nellore cattle. BMC Genomics, v. 25, n. 1, p. 16-pg., . (17/10630-2, 18/20026-8, 20/14846-2, 19/06361-1, 22/11852-7)
MOTA, LUCIO F. M.; ARIKAWA, LEONARDO M.; NASNER, SINDY L. C.; SCHMIDT, PATRICIA I.; CARVALHEIRO, ROBERTO; OLIVEIRA, HENRIQUE N.; ALBUQUERQUE, LUCIA G.. Evaluation of the productive and reproductive performance of sexual precocity at different ages in Nellore heifers. Theriogenology, v. 230, p. 9-pg., . (18/20026-8, 22/11852-7, 17/10630-2)
MOTA, LUCIO F. M.; ARIKAWA, LEONARDO M.; VALENTE, JULIA P. S.; FONSECA, LARISSA F. S.; MERCADANTE, MARIA E. Z.; CYRILLO, JOSLAINE N. S. G.; OLIVEIRA, HENRIQUE N.; ALBUQUERQUE, LUCIA G.. Variable selection strategies for genomic prediction of growth and carcass related traits in experimental Nellore cattle herds under different selection criteria. SCIENTIFIC REPORTS, v. 15, n. 1, p. 15-pg., . (17/50339-5, 09/16118-5, 18/20026-8, 17/10630-2, 06/58092-4, 22/11852-7)
RODRIGUES, GUSTAVO R. D.; CYRILLO, JOSLAINE N. S. G.; MOTA, LUCIO F. M.; SCHMIDT, PATRICIA I.; VALENTE, JULIA P. S.; OLIVEIRA, EDUARDA S.; ALBUQUERQUE, LUCIA G.; BRITO, LUIZ F.; MERCADANTE, MARIA E. Z.. Effect of genomic regions harboring putative lethal haplotypes on reproductive performance in closed experimental selection lines of Nellore cattle. SCIENTIFIC REPORTS, v. 15, n. 1, p. 15-pg., . (18/20026-8, 24/01909-7, 24/05697-4, 21/09942-5, 17/10630-2, 23/11176-4, 22/11852-7, 17/50339-5)
RODRIGUES, GUSTAVO R. D.; BRITO, LUIZ F.; MOTA, LUCIO F. M.; CYRILLO, JOSLAINE N. S. G.; SILVA NETO, JOAO B.; CAMPOS, MILENA A. F.; EL FARO, LENIRA; ALBUQUERQUE, LUCIA G.; MERCADANTE, MARIA E. Z.. Unraveling genomic regions with transmission ratio distortion harboring putative lethal alleles and their biological implications in Nellore cattle from experimental selection lines. JOURNAL OF ANIMAL SCIENCE, v. 103, p. 16-pg., . (23/11176-4, 17/10630-2, 24/01909-7, 22/11852-7, 17/50339-5)
FREZARIM, GABRIELA B.; MOTA, LUCIO F. M.; FONSECA, LARISSA F. S.; SALATTA, BRUNA M.; ARIKAWA, LEONARDO M.; SCHMIDT, PATRICIA I.; SILVA, DANIELLY B. S.; ALBUQUERQUE, LUCIA G.. Multi-omics integration identifies molecular markers and biological pathways for carcass and meat quality traits in Nellore cattle. SCIENTIFIC REPORTS, v. 15, n. 1, p. 19-pg., . (09/16118-5, 22/11852-7, 18/20026-8, 17/10630-2)
MARIN-GARZON, NATALIA A.; MOTA, LUCIO F. M.; VARGAS, GIOVANA; ARIKAWA, LEONARDO M.; FONSECA, LARISSA F. S.; FERNANDES JUNIOR, GERARDO A.; CARVALHEIRO, ROBERTO; ALBUQUERQUE, LUCIA G.. Detection and functional assessment of structural variants using whole-genome re-sequencing data in Nellore cattle. SCIENTIFIC REPORTS, v. 15, n. 1, p. 24-pg., . (22/11852-7, 18/20026-8, 17/10630-2, 09/16118-5)
RODRIGUES, GUSTAVO R. D.; BRITO, LUIZ F.; MOTA, LUCIO F. M.; CYRILLO, JOSLAINE N. S. G.; VALENTE, JULIA P. S.; BENFICA, LORENA F.; NETO, JOAO B. SILVA; BORGES, MARCELO S.; MONTEIRO, FABIO M.; EL FARO, LENIRA; et al. Genome-wide association studies and functional annotation of pre-weaning calf mortality and reproductive traits in Nellore cattle from experimental selection lines. BMC Genomics, v. 25, n. 1, p. 17-pg., . (24/01909-7, 24/05697-4, 17/10630-2, 23/11176-4, 22/11852-7, 17/50339-5)