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
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2026
• 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
• 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.

Publicações científicas

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(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)

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., 2024-06-20. (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., 2024-09-19. (18/20026-8, 22/11852-7, 17/10630-2)

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., 2025-02-03. (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.; 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., 2024-12-18. (24/01909-7, 24/05697-4, 17/10630-2, 23/11176-4, 22/11852-7, 17/50339-5)