Uso efetivo da seleção genômica em rebanhos leiteiros comerciais

Este texto é a parte da palestra apresentada pelo Dr. Francisco Peñagaricano, da Universidade da Flórida, no XXI Curso Novos Enfoques na Produção e Reprodução de Bovinos, realizado em Uberlândia de 23 e 24 de março de 2017.

A seleção genômica se refere a decisões de seleção baseadas em valores de cruzamentos genômico. Estes valores de cruzamento genômicos são calculados usando marcadores genéticos em todo o genoma. Esta tecnologia revolucionou a produção de gado leiteiro. Na verdade, a seleção genômica tem o potencial de aumentar consideravelmente o ganho genético, reduzindo o intervalo de geração e aumentando a intensidade da seleção e a precisão de seleção. Isso transformou os programas de criação de gado leiteiro em todo o mundo porque a taxa de progresso genético para características economicamente importantes pode ser aproximadamente duplicada usando a genômica. Milhares de animais são genotipados nos EUA todos os anos e esta informação genômica é totalmente integrada em avaliações genéticas nacionais.

O teste genômico é usado intensivamente por criadores que produzem reprodutores para identificar os melhores os machos e fêmeas nas populações. Este grupo de animais de elite representa os pais e mães da próxima geração de touros jovens. No entanto, é importante enfatizar que a seleção genômica também oferece grandes benefícios para os produtores comerciais. Como tal, o principal objetivo deste artigo é avaliar o potencial valor da genômico para os produtores de leite comerciais.

Uso efetivo da genômica: seleção de touros

Os testes de progênie foram a base dos programas de seleção genética na criação de gado leiteiro. Levou a ganhos genéticos notáveis em características de produção; por exemplo, a PTA ('Predicted Transmssion Ability' -  tradução: 'Capacidade Prevista de Transmissão') dos touros Holandeses aumentou 81 libras de leite por ano nas últimas três décadas. No entanto, é importante notar que o teste de progênie é um processo muito demorado. Por exemplo, pelo menos 4,5 anos são necessários para coletar o sêmen de um potencial touro de elite, avaliar sua prole, e finalmente prever seu mérito genético baseado no desempenho de sua prole.

Se decidirmos que o touro é bom o suficiente para usar em toda a população, então seus primeiros filhos e filhas vão nascer quando ele tiver cerca de 5,5 anos de idade. Este intervalo longo entre geração limita a taxa de progresso genético. Neste contexto, o uso de testes genômicos, ou seja, o uso de marcadores genéticos em todo o genoma para prever valores de cruzamento, nos permite identificar e selecionar animais mais novos. Esta redução drástica no intervalo de geração tem um impacto muito positivo sobre a taxa de ganho genético.

A seleção de touros leiteiros mudou drasticamente com a chegada da genômica. Hoje em dia, os produtores de leite têm basicamente duas opções principais quando tomam decisões na seleção de touros: utilizar touros comprovados (descendência-testados) ou usar touros jovens genomicamente-testados (ou seja, touros jovens sem descendentes que foram avaliados utilizando apenas os seus próprios dados genômicos).

A Associação Nacional de Criadores de Animais dos EUA (NAAB) distingue estes dois grupos de touros como:

• Touro Ativos (A) - touros com teste de progênie, com informações de desempenho em pelo menos 10 filhas e;
•  Touros Jovens testados genomicamente (G) - touros jovens que ainda não têm registro da produção de leite das filhas.

É importante observar que o número touros jovens testados genomicamente atualmente no mercado excede muito o dos touros com teste de progênie. Por exemplo, dos 2.741 touros Holandeses disponíveis no mercado em agosto de 2016, 2.172 (79%) eram touros jovens testados genomicamente. Similarmente, na raça Jersey, dos 534 touros disponíveis 403 tinham status G.

O conceito chave a respeito dos touros jovens de leite testados genomicamente é que, na média, estes touros novos têm valores de mérito genéticos previstos maiores do que os touros provados. A Figura 1 mostra o valor médio do PTA para Merito Líquido (NM$) para o grupo de touros ativos (A) e genômicos (G) das raças Holandês e Jersey comercializados para os produtores de leite dos EUA em agosto de 2016. A diferença na média de PTA para Merito Líquido (NM$) entre esses grupos é notável: o mérito líquido dos touros jovens testados genomicamente é de $270 e $124 maior do que para os touros testados com teste de progênie das raças Holandesa e Jersey, respectivamente.

Notavelmente, se classificarmos os touros em (A) e (G) baseados em PTA para Merito Líquido (NM$), e então nós consideramos apenas o Top 100, encontramos que 98% e 87% destes touros Holandeses e Jersey, respectivamente, são touros jovens genômicos. É importante notar que, se considerarmos que as mudanças obtidas pela seleção genética são cumulativas e permanentes, então espera-se que as novas gerações (por exemplo, Touros G) tenham (em média) maior mérito genético do que as gerações mais velhas (por exemplo, Touros A). Agora, no caso dos touros jovens testados genomicamente, os valores genéticos mais elevados são acompanhados por valores de confiabilidade inferiores. Na verdade, a confiabilidade dos valores de PTA para Merito Líquido (NM$) de touros jovens é de 26% e 19% menor do que para os touros comprovados Holandeses e Jersey, respectivamente (Figura 1). Isso não é surpresa, considerando que os jovens touros testados genomicamente não têm progênie ainda.

A questão é como proceder neste cenário, ou seja, devemos usar jovens touros testados genomicamente porque eles têm maiores valores de PTA, ou em vez disso, devemos usar touros comprovados porque eles têm estimativas mais confiáveis PTA? 

Neste ponto, é importante observar que as decisões de seleção de touros devem ser sempre baseadas em valores de PTA. Como tal, não devemos selecionar ou excluir os progenitores baseados apenas em confiabilidade; no entanto, devemos usar o valor da confiabilidade como um guia para decidir o quão intenso queremos usar um touro. Portanto, quando consideramos o dilema touros jovem genômicos versus touros comprovados, a melhor estratégia é usar um grupo de touros jovens testados genomicamente.

A Tabela 1 mostra como a confiabilidade do mérito genético do grupo (calculado simplesmente como o mérito genético médio) aumenta à medida que incluímos mais jovens touros no grupo. Por exemplo, se os valores de confiabilidade de touros jovens testados genomicamente individuais são 70%, então a confiabilidade do mérito genético médio para um grupo de três touros jovens é de cerca de 90%, e se aumentarmos o tamanho do grupo para seis ou até doze jovens touros, alcançamos valores de confiabilidade entre 95% e 98%.

Figura 1. Valores médios de (PTA) (no eixo y) e os valores correspondentes de confiabilidade (em cima das barras) para o Merito Líquido (NM$) para touros ativos (A) e genômicos (G) das raças Holandesa e Jersey comercializados para os produtores de leite dos EUA. Baseado em dado de avaliações genéticas do Conselho Cruzamento de Gado Leiteiro (Council on Dairy Cattle Breeding CDCB), de agosto de 2016.

Tabela 1. Mudança da confiabilidade do mérito genético de um grupo (calculado como a média de mérito genético do grupo) de touros de acordo com o número de touros no grupos de touros jovens testados geneticamente.

Uso efetivo da genômica: seleção novilha de reposição

A seleção de novilhas de reposição em fazendas de leite comerciais tem sido tradicionalmente caracterizada por uma intensidade muito baixa de seleção, porque em geral os produtores retêm quase todas as bezerras para reposição do rebanho. No entanto, melhorias recentes nos manejos reduziram as taxas de descarte involuntário e melhorou a eficiência reprodutiva, o que elevou a capacidade de produzir novilhas em excesso. Além disso, o uso de sêmen sexado também pode gerar um superávit considerável de bezerras. Neste contexto, é viável a seleção de novilhas de reposição.

A pergunta chave aqui é: como selecionamos as reposições necessárias? Em outras palavras, como podemos identificar a bezerras superiores ou inferiores com precisão? O uso de testes genômicas, ou seja, o uso de marcadores genéticos para prever valores de cruzamentos, nos permite identificar e selecionar novilhas precocemente? Quais são as vantagens de usar genômica para selecionar novilhas? O ponto chave é tentar estimar mais precisamente possível o mérito genético de uma novilha em idade precoce. Na ausência de informação genômica, a seleção ou o abate de uma bezerra é baseado no mérito genético médio de seus pais. A confiabilidade desta informação tipicamente varia 0 quando não temos informações sobre os pais a 0,40 se temos o acesso à informação completa do pedigree dos pais.

Agora, se usamos o teste genômico, a confiabilidade do mérito genético predito genomicamente da bezerra varia de 0,55 a 0,75 dependendo da característica do interesse e da quantidade de dados do pedigree disponíveis. Curiosamente, esta previsão genômica no início da vida é geralmente mais confiável do que o tradicional PTA, estimado usando vários registros de lactação tanto da vaca como de suas filhas. Portanto, o teste genômico nos permite fazer decisões de seleção precisa (descarte) em idade precoce e estas decisões são mais confiáveis do que aquelas que podem ser conseguidas usando a informação do pedigree sozinho.

Provavelmente um dos pontos-chave sobre o uso da genômica para a seleção dos animais de reposição do rebanho é demonstrar que os resultados dos testes genômicas são altamente correlacionados com o desempenho fenotípico futuro. Recentemente, pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison compararam previsões genômicas precoces com desempenho subsequente de produção e reprodução na primeira lactação de vacas da raça Holandesa (Figura 2). As vacas foram classificadas com base em seus próprios valores de PTA genômico (aos 12 meses de idade), e, em seguida, estes animais foram classificados em quartis (25% Top e 25% Inferior), e foram comparados com o desempenho fenotípico real na primeira lactação.

Se há uma associação entre o teste genômico e o desempenho futuro, espera-se que as melhores novilhas em termos de valores genômicos mostrem maior desempenho fenotípico. Na verdade, para a produção de leite, a diferença observada entre o quartil Top e o Inferior foi igual a 4.800 lbs (Figura 2 parte superior). Para a fertilidade, a diferença real no período de serviço entre as novilhas classificadas como Top 25% e as classificadas como Inferior 25% foi igual a 21 dias (Figura 2 parte inferior).

Consequentemente, estes resultados mostram que as previsões genômicas precoces (executadas em bezerras ou em novilhas de um ano) podem eficazmente ser usadas como preditores do desempenho futuro. Em outras palavras, o teste genômico pode ser usado precocemente para fazer a decisão de seleção com acurácia.

A informação genômica individual dos animais pode ser usada para reduzir custos de alimentação e melhorar a composição genética dos animais de reposição. Na verdade, a identificação de bezerras geneticamente inferiores permite o descarte precoce desses animais, o que reduz significativamente o custo de criação dos animais de reposição. Alternativamente, essas fêmeas geneticamente inferiores podem ser usadas como receptoras de embrião de alto valor genético, sendo esses animais removidos como pais da próxima geração. Por outro lado, a identificação de novilhas superiores pela avaliação genética pode ser combinada com o uso de tecnologias reprodutivas para propagar rapidamente esses animais e produzir animais de reposição superiores. Novilhas de alto mérito genético podem ser usadas como doadoras para produção de embriões in vitro ou in vivo, ou podem ser inseminadas com sêmen sexado de touros superiores.

Deve-se ressaltar que as avaliações por genotipagem de novilhas de reposição têm benefícios extra além da seleção mais acurada e as decisões de cruzamento, incluindo verificação de parentesco, controle de consanguinidade e controle da propagação de desordens genéticas. Indiscutivelmente esses benefícios adicionam valor a avaliação genômica.

Figura 2. Produção (producão de leite equivalente adulto em 305 d) e performance reprodutiva (período de serviço) na primeira lactação de animais classificados por avaliação genômica. A classificação foi feita baseada no valor individual de PTA estimado aos 12 meses (Adaptado de Weigel et al. 2015, Western Dairy Management Conference).

Conclusões

A genômica revolucionou a cruzamento de gado leiterio. Nos dias de hoje, touros jovens testados genomicamente representam a vasta maioria do sêmen disponível no mercado. Notavelmente esses touros jovens apresentam mérito genético médio maior do que os touros provados. Assim sendo, fazendas comerciais tem a oportunidade de aproveitar os benéficos do uso dos touros jovens superiores provados genomicamente.

Esses touros jovens têm confiabilidade de 70%, portanto os fazendeiros têm que manejar o risco associado com essa imprecisão de estimativa de PTA usando um grupo de touros jovens, ao invés de focar em apenas um animal. Além disso, os fazendeiros podem usar os testes genômicos para tomarem decisões acuradas de seleção e descarte dos animais de reposição. Vale a pena ressaltar que os produtores que combinarem o uso dos testes genômicos com outras decisões de manejo, como descarte precoce para redução de custos com produção de reposição e o uso de tecnologias da reprodução para propagar mais rapidamente as melhores fêmeas do rebanho, vão obter mais benefícios dessa tecnologia.

Referências bibliográficas

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