Estudo de associação genômica ampla para a característica de eficiência alimentar em suínos

Abstract

RESUMO: A eficiência alimentar (EA), característica que relaciona o ganho de peso do animal à quantidade de ração consumida, é considerada uma das mais importantes características na produção de suínos, pois está relacionada ao custo de produção da carne suína. A avaliação dessa característica em grande número de indivíduos é difícil de ser realizada e apresenta custo elevado, contudo, utilizar estratégias e tecnologias que possam auxiliar em seu progresso genético é de extrema importância e interesse dos programas de melhoramento genético dos suínos. Nesse contexto, as estações eletrônicas de alimentação têm sido utilizadas em programas de melhoramento genético de suínos e têm contribuído com a coleta de informações de consumo de ração em maior número de animais. Em geral, informações de EA são coletadas em animais puros e utilizadas com o objetivo de melhorar essa característica em animais cruzados. Entretanto, espera-se que a utilização de informações de animais cruzados comerciais para compor a população de referência melhore a acurária das informações, pois geralmente os rebanhos puros estão alojados sob condições de sanidade e manejo superiores as que estão submetidos os animais comerciais. A utilização de densos painéis comerciais de SNPs (polimorfismos de base única) em GWAS (estudos de associação genômica ampla) tem demonstrado ser uma estratégia eficiente para identificar genes ou regiões genômicas que explicam variação em características de interesse. Esses GWAS são utilizados para detectar associações significativas entre marcadores SNPs ou regiões genômicas com as características investigadas graças ao desequilíbrio de ligação (LD) entre SNPs e as mutações causais para estas características. Dessa forma, este estudo foi realizado com o objetivo de identificar marcadores do tipo SNP, com associação significativa com características relacionadas à EA, além de identificar potenciais genes candidatos para as características de ganho de peso médio diário (ADG), consumo de ração médio diário (ADFI) e conversão alimentar (FCR). Foram coletadas informações de uma população de 2.386 suínos cruzados, genotipados para 51.468 marcadores SNPs. Associações significativas (FDR =0,005) entre SNPs e ADG foram identificadas entre 177,01 e 185,47 Mb no cromossomo suíno 1 (SSC1), e entre 2,87 e 3,22 Mb no cromossomo suíno 12 (SSC12). Associações significativas entre SNPs e ADFI também foram identificadas entre 173,26 e 185,47 Mb no SSC1. Embora associações significativas entre SNPs e as características ADG e ADFI foram identificadas na mesma região do SSC1 (177,01 - 185,47 Mb), não foi identificada associação significativa dessa região com a característica FCR, podendo esse fato ser explicado pela complexidade dessa característica que é obtida pela divisão do ADFI pelo ADG. Os genes candidatos identificados nas regiões com associações significativas com as características investigadas foram: CDH19, CDH7, RNF152, MC4R, PMAIP1, FEM1B e GAA. Dentre esses genes, destaca-se o gene MC4R, conhecidamente associado às características ADG, ADFI e espessura de toucinho em suínos. Neste trabalho, foram identificadas regiões QTL fortemente associadas com ADG e ADFI no SSC1 e com ADG no SSC12 em uma população de suínos cruzados. Essas regiões haviam sido previamente descritas em populações de linhagens puras de suínos, porém, este é o primeiro estudo a confirmar a relevância dessas regiões em uma população de suínos cruzados. Os SNPs e genes candidatos identificados neste estudo poderão ser avaliados quanto ao seu potencial para utilização em modelos de predição aliando seleção genômica ampla com seleção assistida por marcadores/genes

ABSTRACT: Feed efficiency (FE) is a trait that relates the weight gain of an animal to the amount of consumed feed to achieve this gain. The FE is considered one of the most important traits in pork production because it is directly related to the production cost. The evaluation of FE on a large number of animals is difficult to be carried out and it is expensive. Nevertheless, applying strategies and technologies that may aid the genetic progress of FE is of utmost importance and interest of pig breeding programs. In this context, electronic feeding stations has been applied in pig breeding and it has contributed to the recording of feed consumption information on a large number of animals. In general, FE information is recorded on purebred animals and used to improve FE in crossbred animals. However, using commercial crossbred information to compose the reference population is expected to improve the information accuracy because purebred populations are usually kept under superior health and management conditions when compared to crossbred commercial populations. The use of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in genome-wide association studies (GWAS) has been pointed out as an efficient strategy to identify genes and genomic regions that explain the phenotypic variation of the traits of interest. The GWAS are used to identify association between SNPs and the evaluated traits due to the linkage disequilibrium (LD) between the SNPs and the causal mutations that influence these traits. Therefore, the aim of this study was to identify SNPs significantly associated with FE-related traits and to identify potential candidate genes controlling the traits of average daily gain (ADG), average daily feed intake (ADFI) and feed conversion rate (FCR). Data was available on a crossbred pig population with 2,386 animals genotyped for 51,468 SNPs. Significant associations (FDR =0.005) between SNPs and ADG were identified between 177.01 and 185.47 Mb on Sus scrofa chromosome 1 (SSC1) and between 2.87 and 3.22 Mb on SSC12. Significant associations between SNPs and ADFI were identified between 173.26 and 185.47 Mb on SSC1. Although the same region on SSC1 (177.01-185.47 Mb) was found to be significant for both ADG and ADFI traits, no SNPs in this region showed significant association with FCR, that could be explained by the complexity of this trait which is a ratio between ADFI and ADG. The candidate genes identified in the regions with significant associations with the evaluated traits were: CDH19, CDH7, RNF152, MC4R, PMAIP1, FEM1B and GAA. Among these genes, we can highlight MC4R which is known to affect the traits ADG, ADFI and backfat thickness in pigs. In this study, SNPs with significant association with ADG and ADFI on SSC1 and with ADG on SSC12 were identified in a crossbred pig population. The same regions have been described to be associated with these traits in previous studies using purebred pig populations. However, this is the first study to confirm the relevance of these genomic regions for these traits in a crossbred pig population. The potential use of the SNPs and candidate genes identified in this study should be further evaluated in prediction models in a genomic selection scheme associated with marker/gene-assisted selection