Estudo integrado de genética quantitativa e genômica para características de interesse zootécnico em tambaquis Colossoma macropomum

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL MELHORAMENTO E REPRODUÇÃO ANIMAL PRIMEIRA ATIVIDADE AVALIATIVA P2 ATENÇÃO O texto técnico e o anexo deverão ser REDIGIDOS À MÃO E À CANETA e entregue até Sextafeira dia 09 de fevereiro de 2024 às 14h00min Só será aceito a atividade avaliativa de alunos presente no dia 15 de dezembro de 2023 conforme ATA DE PRESENÇA e NÃO será aceito texto técnico e anexo DIGITADOS OBS Os cálculos dos valores apresentados no texto técnico deverão ser apresentados como anexo Nome Anderson Nunes Santos Data Um peixe com grande produção de alevinos altas taxas de crescimento resistência a baixas quantidades de oxigênio na água e com demanda no mercado é o sonho de qualquer piscicultor Sem que houvesse grandes investimentos em inovação e melhoramento genético o tambaqui Colossoma macropomum reuniu essas características e alcançou uma produção anual de 100 mil toneladas no Brasil atrás apenas da tilápia com cerca de 500 mil toneladas A diferença é que a espécie africana foi alvo de um grande programa de melhoramento a partir dos anos 1980 na Ásia Por conta de suas características naturais o tambaqui peixe nativo dos rios amazônicos é apontado por pesquisadores como dono de um potencial no mercado não apenas nacional como global podendo se tornar uma verdadeira commodity brasileira Parte da produção científica sobre o peixe nos últimos anos está relacionado ao projeto Estudo integrado de genética quantitativa e genômica para caraterísticas de interesse zootécnico em tambaquis Colossoma macropomum estudo que caracterizou tambaquis sem espinhas intermusculares aquelas em forma de Y que ocorrem dentro da carne de algumas espécies Também identificou genes possivelmente associados à ausência dessas espinhas no tambaqui Após a identificação de 16 tambaquis com fenótipo com ausência de espinha em Y em um total de 403 animais coletados em diferentes regiões do Brasil o grupo de pesquisadores liderado pelo Prof José de Ribamar da Silva Nunes UFAM utilizou a técnica de GBS ou Genotipagem por Sequenciamento para identificar marcadores do tipo SNPs distintos entre tambaquis com e sem espinhas A presença de ossos intermusculares é bastante variável Tabela 1 colocando restrições ao processamento comercialização e principalmente consumo de pescado Apesar de todos os esforços não houve relato de uma linhagem com ausência de espinha em Y desenvolvida por reprodução seletiva Tabela 1 Número de espinhas intramusculares analisadas nas progênies de diferentes reprodutores A B C D E Reprodutores A B C D E 68 61 61 60 71 69 68 68 65 65 79 59 76 66 67 67 68 74 60 61 70 63 67 71 67 75 69 73 71 78 70 69 73 72 65 71 73 63 72 69 Outro ponto a ser considerado em um programa de melhoramento genético animal é o manejo reprodutivo em diferentes regiões de produção Em regiões com temperaturas médias anuais mais baixas a maturação das gônadas do tambaqui é mais lenta Estudos mostram que as fêmeas de tambaqui cultivadas na Região Sudeste tiveram a sua primeira maturação sexual próxima ao 6º ano de vida Por outro lado com 3 a 4 anos de idade o tambaqui atinge a maturidade sexual na região amazônica Também a fecundidade absoluta das fêmeas de tambaqui apresenta uma relação com o peso total Tabela 2 onde a fecundidade média por desova é alta e os Ovócitos maduros são pequenos diâmetro variando entre 085μm a 125 μm Além destas características esta espécie é migradora com fecundação externa e sem cuidados com a prole definindo o comportamento reprodutivo da espécie Desta forma o tambaqui possui características que o enquadram no grupo de espécies de estratégia reprodutiva sazonal Tabela 2 Relação peso e fecundidade absoluta em diferentes matrizes agrupadas por pesos Grupo de Matrizes Peso g Fecundidade Absoluta nº de ovócitos A 9100 953657 A 7400 945984 A 8850 966865 A 9900 989564 B 11800 997654 B 13200 1008543 B 13000 998876 B 14800 1012435 C 15800 1033368 C 18900 1036817 C 19500 1045811 C 20210 1040250 D 21523 1025485 D 23258 1014521 D 25895 990541 D 24584 1013021 O tambaqui até o presente momento é a principal espécie amazônica cultivada no Brasil A facilidade de produção de alevinos e o rápido crescimento fizeram do tambaqui um dos peixes mais populares da piscicultura brasileira Apesar do seu cultivo ser possível em todo o Brasil o risco de alta mortalidade durante os meses de inverno tem desencorajado o cultivo do tambaqui nos estados das regiões Sul e Sudeste particularmente em locais onde a água pode atingir temperaturas abaixo dos 17C Com base no texto e com os seus conhecimentos em Melhoramento Genético Animal redija um texto técnico e anexe os cálculos dos resultados apresentado no texto respondendo as seguintes perguntas 1 Quais as possíveis causas da variação dos fenótipos com ou sem espinhas intramusculares e da variação do fenótipo fecundidade absoluta 2 Considerando que a amostragem de 403 animais relatada no texto tenha sido de populações naturais em equilíbrio quais as frequências fenotípicas genotípicas e alélicas do fenótipo presençaausência de espinha intramuscular para uma amostra 896786 animais após 2 gerações 3 Considerando os dados informados no texto explique o significado do valor de herdabilidade para o número de espinhas intramusculares 4 Considerando que uma fêmea de Tambaqui em processo de seleção genética apresentou uma fecundidade absoluta de 1009634 ovócitos no segundo ano de análise qual a produção provável de ovócito para o quarto ano de análise 5 Considerando a relação existente entre o peso total e a fecundidade explique qual o peso ideal para seleção por fecundidade das matrizes de Tambaqui 2 Frequências iniciais po raíz nº tambquis c espinhas 16403 00397 total de tambaquis qo 1po raíz 100397 09603 após 5 gerações p5 po2532 0039732 p5 qo2532 0960332 Frequências genotípicas após 5 gerações AA p52 0039732x2 AA 2 x p5 x q5 2 x 00397 x 09603 aa q52 0960332x2 Frequência alélica após 5 gerações A p5 0039764 2101 x 1090 praticamente zero a q5 0960364 0074 Frequência fenotípica Ff freq aromt AA 12 x freq aromt Aa após 5 gerações Ff 0039732x2 12 x 2 x 00397 x 09603 Ff 0039764 00381 Ff 2101 x 1090 00381 Ff 00381 ou 381 Frequência genotípica Fg AA Aa aa Fg 0038164 2 x 00381 x 09603 0960364 Fg 2101 x 1090 00731 0074 Fg 01471 ou 1471 OBS Cálculos após 5 gerações considerando equilíbrio de HandyWeinburg 4 Como não temos o valor exato assumimos uma média com valores dos dados fornecidos na tabela 2 para estimar a produção no 4 ano GRUPO A 9100 7400 8850 99004 88125 g produção provável de ovócitos 1009634 x peso no 4 ano 88125 1037115 90000 Considerando um peso médio de 9000g seria de 1037115 o ovócitos no 4 ano spiral 3 h2 VG x 100 VF médias quadráticas genéticas MSG MSG média dos reprodutores2 média geral2 n Calculando para cada grupo A B C D e F o número a média Variância genética VG VGMSG ng1 58872 b n de observações em cada grupo médias quadráticas ambientais MSA MSA X dos reprodutores2 MSGr 4007 r Variância ambiental VA VA MSA x nr 27846 r observação 4 n grupos Variância fenotípica VP VP VG VA VP 86718 h2 VG VP 0678 x100 678 5 média grupos A X dos pesos 68125 Y da fecundidade 9640175 peso e peso 2875 14125 3 75 10875 eleva aos quadrados peso fecundidade 103605 180335 27936 255465 Soma dos quadrados e os produtos dos diferencias padronizados Xi X2 20087705925 Yi Y2 1083750823 Xi XYi Y 2466750 Correlação r 2466750 20087705925 x 1083750823 032 para o grupo A a correlação é negativa moderada entre peso e fecundidade absoluta spiral GRUPO B correlação r 15558816302 4525000 x 773954624407 084 positiva forte GRUPO C r 195666825 1125600875 x 4111215 078 positiva forte GRUPO D r 11989484 10403674 x 1766647532 029 negativa fraca spiral O tambaqui Colossoma macropomum destacase na aquicultura brasileira devido às suas vantajosas características tais como elevadas produções de alevinos rápido crescimento resistência a baixas concentrações de oxigênio na água e alta demanda no mercado Este peixe originário dos rios amazônicos apresenta potencial para se tornar uma commodity no cenário brasileiro Um projeto recente intitulado Estudo Integrado de Genética Quantitativa e Genômica para Características de Interesse Zootécnico em Tambaquis concentrouse na ausência de espinhas intramusculares identificando genes associados a essa particularidade A variação na presença de espinhas intramusculares pode ser atribuída a fatores genéticos e ambientais O estudo identificou 16 tambaquis sem espinhas em um total de 403 indicando possível herança genética A influência de genes específicos e interações genéticas pode ser crucial Em relação à fecundidade absoluta a correlação com o peso total das fêmeas destaca a importância do manejo reprodutivo Além disso a variação na maturação sexual em diferentes regiões sugere influências ambientais Ao assumirmos o equilíbrio de HardyWeinberg tornase possível calcular as frequências fenotípicas genotípicas e alélicas A estabilidade das frequências de espinhas intramusculares A e ausência de espinhas a seria presumida desde que a amostra inicial seja representativa Os cálculos podem ser efetuados utilizando as fórmulas do equilíbrio de Hardy Weinberg onde cálculos da imagem questão 2 A herdabilidade h² é um conceito fundamental em genética que indica a proporção da variação fenotípica de uma característica atribuída à variação genética herdada dos progenitores No contexto do número de espinhas intramusculares no tambaqui a herdabilidade específica para essa característica reflete a extensão em que a variação nesse número é influenciada por fatores genéticos Se a herdabilidade para o número de espinhas intramusculares for elevada sugere que a variação observada na quantidade de espinhas é predominantemente atribuída a fatores genéticos indicando que a herança genética desempenha um papel significativo na determinação da presença ou ausência de espinhas intramusculares no tambaqui Por outro lado se a herdabilidade for baixa isso indica que outros fatores não genéticos como o ambiente ou influências não hereditárias desempenham um papel mais significativo na variação do número de espinhas intramusculares Portanto o valor de herdabilidade para o número de espinhas intramusculares serve como uma medida da contribuição relativa dos fatores genéticos na expressão dessa característica específica cálculos questão 3 678 de herdabilidade é alta e sugere nesse caso que uma parcela significativa da variação na característica em questão é atribuível a fatores genéticos Considerando que uma fêmea de Tambaqui em processo de seleção genética apresentou uma fecundidade absoluta de 1009634 ovócitos no segundo ano de análise a projeção da produção de ovócitos para o quarto ano pode ser realizada considerando a taxa média de crescimento da fecundidade A análise dos dados fornecidos permitirá estimar a produção provável de ovócitos para esse período temos então Cálculos questão 4 A análise da tabela possibilita a observação das variações na fecundidade absoluta de diferentes grupos de matrizes em relação a pesos específicos O ponto ideal para seleção com base na fecundidade seria aquele em que a fecundidade é maximizada Em outras palavras é o ponto em que um aumento adicional no peso não resulta em um aumento significativo na fecundidade Ao examinarmos a Tabela 2 podemos estabelecer uma correlação entre os diferentes grupos Cálculos questão 5 Podemos ver que o grupo B tivemos maior correlação genética com pesos variando entre 11800 gramas e 14800 gramas apresenta fecundidades relativamente altas a fecundidade absoluta varia de 997654 a 1012435 ovócitos nesse grupo se o objetivo for maximizar a fecundidade o grupo B parece ser uma opção favorável pois essa correlação positiva e forte sugere que em média à medida que o peso aumenta a fecundidade também tende a aumentar mas é importante lembrar que a escolha do peso ideal também deve considerar outros fatores como a taxa de crescimento resistência a condições ambientais adversas entre outros para garantir um programa de melhoramento genético abrangente