Integração de transcriptômica multi-tecidual e dados de microbioma para avaliar os efeitos de alimento alternativo na produção de metano e outros fenótipos em bovinos

Autor(es)

Anna Carolina Fernandes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2024-12-02

Membros da banca

Luiz Lehmann Coutinho; Luciana Correia de Almeida Regitano; Antonio Reverter Gómez

• Orientador: Luiz Lehmann Coutinho

Resumo

No contexto agrícola atual, alcançar um equilíbrio harmonioso entre práticas pecuárias sustentáveis, eficiência econômica e gestão ambiental é fundamental para segurança alimentar global. Nesse sentido, esta tese aborda desafios prementes na pecuária, particularmente o aumento dos custos da alimentação, explorando uma estratégia alimentar alternativa que visa reduzir tais custos e, ao mesmo tempo, otimizar desempenho animal e sustentabilidade ambiental. Com foco no gado Nelore, investigamos como diferentes insumos da dieta podem afetar características fenotípicas economicamente relevantes, como crescimento, qualidade da carcaça e emissão de metano - um contribuinte significativo para os níveis de gases de efeito estufa -, bem como os intrincados ecossistemas dos microbiomas fecal e ruminal. Essas comunidades microbianas desempenham funções essenciais no metabolismo de nutrientes e na produção de metano, influenciando assim tanto a produtividade animal quanto a resiliência ambiental. Nesse contexto, propusemos uma nova estratégia para avaliar como a dieta impacta a produção animal, por meio do emprego de uma abordagem de redes de co-expressão gênica e co-abundância microbiana multi-teciduais. Isso nos permitiu revelar como modificações na dieta poderiam induzir mudanças nos padrões de expressão gênica associados a fenótipos de interesse e na composição microbiana. Ao integrar extensos conjuntos de dados de análises de transcriptoma e metagenoma, nosso objetivo foi aclarar mecanismos regulatórios que regem fenótipos de eficiência de produção e dinâmica microbiana. Nossos resultados apontaram para diferenças fenotípicas significativas a favor da dieta alternativa, incluindo maior ganho de peso médio diário na terminação, maior ingestão de matéria seca na terminação, redução da emissão de metano, maior rendimento de carcaça e maior espessura de gordura subcutânea na área de olho de lombo. Ademais, foi observado que as emissões de metano estavam exclusivamente ligadas a diferentes genes e gêneros microbianos em cada dieta. Também, gêneros microbianos distintos responderam de maneira única a cada condição dietética, com mudanças significativas observadas na conectividade microbiana, particularmente para os gêneros Megasphaera e Butyrivibrio. Esses insights prometem auxiliar no desenvolvimento de formulações otimizadas para alimentação e práticas refinadas de manejo. Tais avanços podem projetar-se não apenas para aumentar a viabilidade econômica dos sistemas de produção de carne bovina, mas também sua sustentabilidade ambiental. Em última análise, esta tese contribuiu para uma compreensão mais profunda de como intervenções na dieta podem influenciar resultados na pecuária e, ao mesmo tempo, mitigar impactos ambientais. Ademais, o mérito da nossa abordagem de análise de redes reside em sua capacidade de explorar de forma abrangente as complexas interações entre dieta, expressão gênica e composição microbiana, fornecendo uma estrutura robusta para avaliar os efeitos das mudanças na dieta na produção animal e sustentabilidade. Ao ilustrar essas complexas interações, nossa pesquisa apoia estratégias baseadas em evidências para intensificação sustentável na produção global de carne bovina. Em conclusão, nossos resultados evidenciam o potencial das intervenções na dieta a fim de melhorar, de forma significativa, tanto eficiência produtiva quanto sustentabilidade ambiental na pecuária de corte. Além disso, a estratégia de análise desenvolvida nesta tese 9 oferece uma ferramenta valiosa para futuras pesquisas e aplicações práticas na nutrição e gestão de rebanhos. (AU)

• Processo FAPESP: 21/14321-0 - Construção de redes de co-expressão gênica correlacionadas ao perfil de microrganismos ruminais, eficiência alimentar e deposição de gordura intramuscular em bovinos Nelore
• Beneficiário: Anna Carolina Fernandes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado