Melhoramento Genético Animal no Brasil: Uma Abordagem Abrangente, Resumos de Biotecnologia

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SUMÁRIO

1 GENÉTICA DE POPULAÇÕES

Fonte: naturezaevolutiva.blogspot.com

Entende-se por população um conjunto de indivíduos que se acasalam e apresentam determinadas características em comum. A estrutura da população é determinada pela soma dos fatores que afetam os gametas, que se unem para formar a próxima geração. O estudo das propriedades genéticas das populações é designado por Genética de Populações. As propriedades genéticas das populações são descritas, referindo-se a genes que causam diferenças facilmente identificáveis, ou seja, diferenças qualitativas, que são diferenças causadas por um ou por poucos pares de genes. Exemplos de características qualitativas são: coloração de penas em aves (branca ou colorida), chifres em bovinos (mocho ou chifrudo), cor de pelos em bovinos (vermelho, rosilho e branco) e nanismo (anão ou normal).

2 CONSTITUIÇÃO GENÉTICA DA POPULAÇÃO

2.1 Frequências gênicas e genotípicas

Para descrever a constituição genética de um grupo de indivíduos, seria necessário especificar seus genótipos e saber em que frequência estaria representada. A constituição genética de um grupo de indivíduos seria descrita pela proporção ou pela percentagem de indivíduos que pertencem a cada genótipo. Essas proporções ou frequências são chamadas frequências genotípicas. A proporção de um genótipo particular é a proporção ou percentagem desse genótipo entre os indivíduos. As frequências gênicas são obtidas pelo número ou pela proporção de diferentes alelos que ocorrem em cada loco. Exemplo: Considerando uma população de 1000 bovinos, sendo 100 vermelhos (homozigotos dominantes AA), 700 rosilhos (heterozigotos Aa) e 200 brancos (homozigotos recessivos aa), as frequências genotípicas seriam dadas de acordo com a Tabela 1.1.

Fonte: www.poszootecnia.ufv.br

A frequência gênica pode ser obtida pelo conhecimento do número de alelos por genótipo, como dado na Tabela 1.2.

Fonte: www.poszootecnia.ufv.br

2.2 Equilíbrio de Hardy-Weinberg

Numa população grande, sob acasalamento ao acaso, na ausência de mutação, migração e seleção, tanto as frequências gênicas quanto as genotípicas permanecem constantes, de geração em geração.

Constância da frequência gênica Na derivação da Lei de Hardy-Weinberg, três etapas são consideradas: 1 a^ Etapa: A geração paterna e a formação dos gametas. Considerando dois alelos A e a, com frequências p e q, os genótipos da geração paterna e suas respectivas frequências são: AA = D, Aa = H e aa = R. Esses genótipos produzem dois tipos de gametas, A e a, com as seguintes frequências: A = p = D+ ½ H; e a = q = R+ ½ H. 2 a^ Etapa: A união dos gametas e as frequências dos genótipos nos zigotos produzidos. O acasalamento ao acaso dos indivíduos é equivalente à união ao acaso dos gametas que eles produzem. Portanto, as frequências genotípicas nos zigotos formados são obtidas pelo produto das frequências dos gametas que se unem para formar os zigotos, ou seja,

Fonte: www.poszootecnia.ufv.br

3 a^ Etapa: Os genótipos dos zigotos e a frequência gênica na progênie. Pelas frequências genotípicas dos zigotos, as frequências gênicas nos descendentes podem ser obtidas por: Frequência de A = p2 + ½ 2pq = p2 + pq = p (p + q) = p Frequência de a = q2 + ½ 2pq = q2 + pq = q (p + q) = q

Constância da frequência genotípica

Fonte: www.poszootecnia.ufv.br

Quando mais de dois alelos são considerados em um loco, o equilíbrio é também estabelecido depois de uma geração de acasalamento ao acaso. Considerando três alelos com as seguintes frequências A 1 = p, A 2 = q e A 3 = r; as frequências dos genótipos são obtidas pela expansão do seguinte trinômio: (p + q +r)^2 = p^2 A 1 A 1 + 2pq A 1 A 2 + 2pr A 1 A 3 + 2qr A 2 A 3 + q^2 A 2 A 2 + r^2 A 3 A 3 As frequências gênicas são obtidas por: Frequência de A 1 = p^2 + pq +pr = p (p + q + r) = p; Frequência de A 2 = q^2 + pq +qr = q (p + q + r) = q; Frequência de A 3 = r 2 + pr +qr = r (p + q + r) = r. Genes ligados ao sexo e o equilíbrio Hardy-Weinberg Os mamíferos têm um sistema de determinação de sexo tal que as fêmeas possuem dois cromossomos X (homogamético = XX) e os machos, um cromossomo X e outro Y (heterogamético = XY). Assim, a relação entre a frequência gênica e a genotípica, no sexo homogamético, é igual àquela encontrada para genes autossômicos; mas, no sexo heterogamético, existem apenas dois genótipos (A ou a), e cada indivíduo carrega um só gene (A ou a), em vez de dois.

3 MUDANÇAS NAS FREQUÊNCIAS GÊNICAS

Fonte: melhordabio.blogspot.com

Numa população sob acasalamento ao acaso, as frequências gênicas e genotípicas permanecem constantes, geração após geração. Entretanto, existem vários processos capazes de modificar a constituição genética da população, por influírem no processo de transmissão dos genes de uma geração para outra. Esses processos são agrupados em duas classes: os sistemáticos, que englobam a migração, a mutação e a seleção, e o dispersivo, que surge em pequenas populações pelos efeitos de amostragem. O interesse no presente capítulo está apenas nos processos sistemáticos. O processo dispersivo poderá ser visto em Falconer (1981).

3.1 Migração

Supõe-se que uma população consiste numa proporção m de novos imigrantes em cada geração e o restante, 1-m, de nativos. Seja a frequência de certo gene entre os imigrantes igual à qm, e entre os nativos igual à qo; então, a frequência desse gene, na população constituída de imigrantes e nativos, será:

4 MELHORAMENTO GENÉTICO ANIMAL

Fonte: www.assessoriaagropecuaria.com.br

O desempenho individual dos animais é resultado da ação conjunta do ambiente e da genética. Níveis elevados de produtividade e retorno econômico são alcançados pelo melhoramento concomitante das condições ambientais e da composição genética dos animais. Vários fatores têm contribuído para uma crescente demanda, no mercado nacional, por animais de genética superior. Dentre eles destacam-se: a instalação e o desenvolvimento de vários programas de melhoramento genético; a divulgação e adequação de metodologias empregadas na avaliação genética: e, principalmente, o reconhecimento econômico de que animais geneticamente superiores são cada vez mais disputados e vendidos no mercado, além de contribuírem para melhoria dos índices zootécnicos das propriedades. Apesar do crescente avanço no melhoramento animal, observa-se, muitas vezes, que o termo “melhoramento genético” é equivocadamente utilizado. Com o aumento da demanda por genética de qualidade é natural que surjam especulações sobre o assunto, mas o fato é que os criadores deveriam estar mais atentos ao adquirir animais para reprodução. Em muitos locais de

comercialização, como leilões, por exemplo, os animais são apresentados como resultado de melhoramento genético, quando, na maioria das vezes são excessivamente tratados e de mérito genético desconhecido. O problema fundamental é que apenas parte das diferenças observadas no desempenho dos animais é passível de ser transferida de uma geração a outra. Assim, o grande desafio do melhoramento genético animal consiste na escolha dos melhores indivíduos para serem utilizados no processo reprodutivo, bem como no descarte de animais de menor potencial genético. Este processo é conhecido como seleção e na prática tem sido realizado de forma subjetiva, carecendo de uma abordagem metodológica mais científica. Aparentemente fácil de ser entendida, a seleção apresenta-se como uma árdua tarefa para melhoristas e produtores. Diversas são as fontes capazes de produzir variação no desempenho dos animais. Fatores como ano e época de nascimento, sexo do animal, idade da mãe ao parto, nutrição, manejo sanitário, grupo de manejo, entre outros, influenciam diretamente a expressão das características, causando variação de origem ambiental que não apresenta interesse em termos de seleção, uma vez que as mesmas não são transmitidas para os descendentes. Enfim, o sucesso do melhoramento está estreitamento relacionado com a capacidade de distinção entre as variações de origem ambiental e as de origem genética. Dentro do contexto de um mercado competitivo e globalizado, é necessário que os produtores se conscientizem de que ainda há muito que fazer no sentido de melhoramento animal, recuperação de pastagens, práticas básicas de manejo, controle zootécnico e financeiro de suas propriedades, o que permitirá e/ou facilitará a criação de programas de melhoramento genético. Paralelo a tudo isto, o melhoramento genético animal está diretamente relacionado com o aumento da produtividade e do retorno econômico da propriedade.

5 BREVE HISTÓRICO

O melhoramento genético animal traduz o esforço de vários pesquisadores, ao longo dos anos, em distintas áreas da ciência. Os avanços

6 FUNDAMENTOS DO MELHORAMENTO GENÉTICO ANIMAL

Fonte: www.infoescola.com

6.1 Características Quantitativas vs Qualitativas

As características de importância econômica no melhoramento genético animal são governadas por um grande número de genes, cada um apresentando pequeno efeito, por isso denominam-se poligênicas, quantitativas ou métricas. Algumas características como cor da pelagem, presença ou não de chifres, entre outras, são governadas por poucos pares de genes, sendo denominadas monogênicas ou qualitativas. As características quantitativas apresentam maior interesse econômico, porém, são mais difíceis de serem selecionadas devido à grande influência ambiental em sua expressão gênica. Nestas características, não existe uma delimitação bem definida das classes formadas como nas qualitativas, por exemplo, presença ou ausência de chifres, pelagem vermelha ou branca, etc. Inúmeras classes são formadas a partir da expressão de vários genes, cada um com pequeno efeito sobre o resultado métrico da característica. Desta forma, ganho de peso, fertilidade, produção de leite e medidas corporais, entre outras características, apresentam inúmeras classes formadas a partir das diferenças genéticas entre os indivíduos.

Como estas características são grandemente influenciadas pelo ambiente, é natural que a variação observada, em parte, deva-se às variações ambientais do meio onde o animal foi criado. Assim, animais de exposição ou preparados para tal finalidade tendem a apresentar diferenças fenotípicas que não são necessariamente refletidas na mesma magnitude em seus potenciais genéticos. Na prática, o fenótipo é obtido a partir da mensuração ou visualização direta no indivíduo, por exemplo: peso, produção de leite, circunferência escrotal, etc. A distribuição de frequências para as características quantitativas aproxima- se razoavelmente da curva normal. Consequentemente é possível usar as propriedades da distribuição normal e aplicar técnicas estatísticas apropriadas. Segundo Falconer (1987), as propriedades de uma população que estão associadas com as características quantitativas são as médias, variâncias e covariâncias. A primeira divisão do valor fenotípico é em componentes atribuídos à influência do genótipo e do ambiente. O genótipo é o conjunto de genes possuído pelo indivíduo, e o ambiente são todos os fatores não genéticos que influenciam o valor fenotípico. Desta forma, o genótipo e o ambiente são por definição os únicos determinantes do valor fenotípico. Pode-se considerar que o genótipo confere certo valor ao fenótipo e o ambiente causa um desvio deste, em uma determinada direção. O modelo genético básico para uma característica quantitativa pode ser descrito pela equação: P =μ + G + E Em que: P = valor fenotípico ou desempenho de um animal para a característica μ= média da população ou média dos valores fenotípicos para a característica, considerando todos os animais da população G = valor genotípico do animal para a característica E = Influência do ambiente, os desvios de ambiente.

7 FERRAMENTAS DO MELHORAMENTO ANIMAL

Fonte: personalpec.com.br

As principais características de importância econômica são governadas por um grande número de genes, os quais apresentam expressão fenotípica grandemente influenciada pelo meio ambiente. Dentro deste contexto, o desafio básico do melhoramento animal consiste na escolha dos indivíduos portadores do maior número de genes favoráveis para a característica de interesse. Este processo pode ser realizado por meio da seleção e do acasalamento dos animais geneticamente superiores. Estes dois fatores constituem as duas principais ferramentas do melhoramento genético animal. Assim, a magnitude do progresso genético está diretamente relacionada com o êxito desta escolha e será mais eficiente quanto maior for o número de descendentes deixados pelos indivíduos selecionados. Espera-se com isto que a produção destes descendentes seja em média superior à geração antecedente. Sabidamente as modificações estabelecidas pelo processo seletivo, nas frequências alélicas, são estáveis. Desta forma, os ganhos obtidos, por meio da seleção, são permanentes e cumulativos, o que a torna o método mais importante de melhoramento dos animais domésticos. Como o processo seletivo não cria material genético novo, sua eficiência, que pode ser medida pelo ganho genético, é diretamente relacionada com a

existência de uma suficiente variabilidade genética, da intensidade de seleção praticada e do intervalo de geração.

7.1 Ganho genético

O ganho genético representa superioridade genética dos descendentes em relação à média da geração dos pais e depende basicamente da acurácia de predição, intensidade de seleção, variabilidade genética e intervalo de gerações.

Variabilidade Genética Para que a seleção genética possa ocorrer é imprescindível que haja variabilidade genética. Se toda variação fenotípica observada fosse de origem ambiental o processo seletivo seria inócuo e o progresso genético nulo, independentemente da intensidade de seleção praticada. Uma vez que a expressão fenotípica dos genes pode ser modificada pelos fatores ambientais existentes, muitas vezes, a superioridade observada de um animal pode estar relacionada às condições favoráveis que recebeu durante sua vida. Devido a isto, em muitas situações, a variabilidade fenotípica observada não é uma boa indicadora da variabilidade genética existente. Por isto, o desempenho individual nem sempre apresenta-se como um critério de seleção adequado quando utilizado isoladamente. A variação genética é um fator relacionado ao ganho genético que o criador não pode facilmente alterar, sendo essencialmente constante para uma característica em uma determinada população. Embora a variabilidade genética seja uma propriedade populacional, algumas características, como as associadas à fertilidade, apresentam baixa variabilidade genética; enquanto outras ligadas à carcaça apresentam alta variabilidade. À medida que se aplica um processo de seleção eficaz, por muitas gerações, espera-se uma redução na variabilidade genética com consequente aumento da consanguinidade. Certo nível de consanguinidade é aceitável dentro de um rebanho. Entretanto, se o processo de seleção é conduzido por muitas gerações, tendo-se como base o mesmo critério, pode ocorrer a fixação ou perda de genes favoráveis à produção. Nestes casos é indicado introduzir novo