IV Simpósio de Ciências da UNESP – Dracena
V Encontro de Zootecnia – UNESP Dracena
Dracena, 09 a 11 de setembro de 2008.
LZ5 – MÓDULOS PARA SIMULAÇÃO DE DADOS E AVALIAÇÃO GEÉTICA
AIMAL
Vitor Verniz, Adam Taiti Hart Utsunomiya, Rafael Keith Ono, Michele Porto Pires,
Alexandre de Queiroz e Ricardo da Fonseca
Graduando em Zootecnia – UNESP – Campus de Dracena; [email protected]
RESUMO
Com a crescente demanda de novas tecnologias para o aperfeiçoamento do melhoramento
genético, faz-se necessária a utilização de novas ferramentas para o estudo e aplicação prática
da teoria. O software LZ5 está sendo desenvolvido com o propósito de simular as populações
e também estimar os valores fenotípicos a partir da variância genotípica e efeitos de ambiente.
O simulador é composto por rotinas que, através de diversos cálculos, simula uma população
de indivíduos e também cria gerações a partir de cruzamentos de indivíduos diferentes e suas
informações moleculares. Isso só é possível graças a recente evolução da informática, devida
a complexibilidade das equações lineares e cálculos de matrizes. O projeto está em fase de
implementação, sendo que alguns módulos como o de simulação, índice de seleção e
BLUP(Best Linear Unbiased Prediction), já encontram-se implementados.
Palavra Chave: simulador; valores genéticos; LZ5.
ABSTRACT
With the growing demand for new technologies to improve the animal breeding, it is
necessary the use of new tools for study and practical application of theory. The software LZ5
is being developed with the aim of simulating the people and also estimate the genetic values
from the values and phenotypic effects of environment. The simulator consists of routines
that, through various calculations, simulates a population of individuals and also creates
generations from crosses of different individuals and their molecular information. This is only
possible thanks to recent developments in information technology, complexibilidade due to
the linear equations and calculations of matrices. The project is being implemented, with
some modules such as simulation, index of selection and BLUP (Best Linear Unbiased
Prediction), as they are implemented.
Keyword: simulator; genetic values; LZ5.
ITRODUÇÃO
A produção animal evoluiu muito no último século devido a intensos estudos em suas
diversas áreas como nutrição, manejo, melhoramento genético, dentre outras. A evolução do
desempenho zootécnico teve um considerável aumento (SILVA, 2004), como por exemplo a
avicultura de corte brasileira que obteve sucesso com a diminuição da idade de abate em
relação ao peso. Na década de 30, o peso médio de abate era 1550 g com uma conversão
alimentar de 3,50kg(por kg ganho) com uma idade de 105 dias. Já com toda a evolução em
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alimentação e melhoramento genético, hoje em dia, um frango de corte é abatido com a idade
de 41 dias, pesando de 2380 g e uma conversão alimentar de 1,82 kg (por kg ganho).
O Melhoramento Genético Animal, principalmente via programas de seleção, teve uma
contribuição importante neste cenário. Inicialmente, a seleção era realizada com base nos
valores fenotípicos dos animais, portanto somente características de média e alta
herdabilidade eram consideradas.
Com a evolução das técnicas de avaliação genética, os animais foram sendo selecionados pelo
seus valores genéticos aditivos, os quais são derivados de critérios de seleção mais adequados,
resultando em melhores ganhos genéticos. Atualmente, além das informações de performance
e parentesco, informações de marcadores moleculares também têm sido utilizadas para apurar
ainda mais a precisão das predições de mérito genético.
Hoje, várias metodologias estão disponíveis para se fazer a avaliação genética animal.
Entretanto, a utilização de metodologias para predição de valores genéticos depende de
computadores de grande porte e softwares especialistas, uma vez que demandam grandes
processamentos de equações lineares e cálculos de matrizes e alta capacidade de
armazenamento.
O software LZ5 é constituído por um conjunto de rotinas de simulação de dados e de
avaliação genética, contemplando técnicas adequadas para alto processamento e
armazenamento de grandes volumes de informações.
A motivação para a construção desse software foi o desenvolvimento de rotinas de avaliação
genética que, além de executar a contento as tarefas para as quais foram concebidas, permitem
acesso do usuário ao seu código-fonte, de forma que o estudo de sua implementação e o
reaproveitamento de seu código possa ser realizado.
DESEVOLVIMETO
ESTRUTURA DO SOFTWARE
Devido aos altos custos de manutenção e a necessidade em se diminuir o tempo gasto com
melhoramento, muitas vezes torna-se inviável obter um arquivos de dados de uma população
real de animais. Visando minimizar o custo e o tempo, é necessário que os dados sejam
simulados por um programa confiável para se obter resultados similares ao que se conseguiria
com dados reais.
O LZ5, além de contar com recursos de importação de arquivos simulados por outros
programas ou coletados em campo, pode criar estas informações populacionais, levando em
conta alguns dados informados pelo usuário, criando assim o que chamamos de população
base ou inicial.
Uma vez os dados importados ou gerados pelo LZ5, o usuários terá a opção de criar novas
gerações de indivíduos, através de acasalamentos simulados com base na população base,
onde carregam por herança informações genéticas de seus pais.
Para realizar estas simulações, o LZ5 utiliza uma biblioteca que gera números aleatórios para
calcular os valores fenotípicos e genotípicos de cada indivíduo com base na variância genética
da população informada pelo usuário. O programa utilizará estas informações apenas para a
criação da população base.
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Com informações de indivíduos importados de arquivos texto ou gerados pelo simulador, o
LZ5 pode simular a criação de novas gerações podendo ser utilizados diversos critérios de
seleção, selecionando assim os melhores indivíduos para acasalamento. Os indivíduos criados
nestas novas gerações possuem herança genética de seus pais, aproximando assim os valores
conseguidos pelo simulador dos valores de uma população real.
Outra característica do LZ5 é o módulo de avaliação genética que realiza a predição dos
valores genotípicos, de cada indivíduo, através do método BLUP(Best Linear Unbiased
Prediction) (FONSECA et al, 2008). O usuário também pode importar dados reais/simulados
ou gerar sua própria população e aplicar este método para se obter os valores genéticos e
apresentar listas ranqueando seus indivíduos.
Antes de realizar a avaliação genética, o usuário tem a opção ainda que utilizar o módulo de
estimação de componentes de variâncias e co-variâncias fenotípicas, genotípicas e de
ambiente, fazendo com que as informações de predição dos valores genotípicos sejam ainda
mais precisas.
DISTRIBUIÇÃO
O software será registrado como Software Livre pela Free Software Foundation. A
denominação Software livre possui 4 leis básicas:
1. A liberdade de executar o programa, para qualquer finalidade;
2. A liberdade de estudar como o programa funciona, e adaptar para necessidades
existentes;
3. A liberdade de redistribuição de cópias de modo que ajude ao próximo;
4. A liberdade de aperfeiçoar o programa, e liberar os aperfeiçoamentos, de modo que
toda a comunidade se beneficie.
O principal pré-requisito para ser considerado um software livre é a divulgação aberta do
código-fonte, onde pode ocorrer alteração no mesmo por qualquer pessoa.
PERSPECTIVAS E DISCUSSÃO
O objetivo principal do desenvolvimento do simulador é para que seja amplamente utilizado
pela comunidade acadêmico-científica, tendo em vista também a contribuição para a seleção
dos melhores indivíduos de uma população e também com o melhoramento genético animal.
A distribuição terá 2 focos:
• A Comunidade Acadêmica, com a distribuição de uma versão compacta do software,
visando o entendimento e aprendizado do Melhoramento Genético Animal(Figura 01);
• A Comunidade Cientifica, com o simulador por módulos, dando maior flexibilidade
ao pesquisador que poderá utilizar apenas um módulo ou a combinação de vários
módulos inclusive a integração com outros programas.(Figura 02)
REFERÊCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SILVA, Vladimir Fay Da. Transtornos Do Equilíbrio Ácido-Básico Em Frangos De
Corte. 2004. 14 f. Dissertação (Mestrado) - Ufrgs, Rio Grande do Sul, 2004. Disponível em:
<http://www6.ufrgs.br/bioquimica/posgrad/TMAD/acidobasico_frangos.pdf>. Acesso em: 18
ago. 2008.
IV Simpósio de Ciências da UNESP – Dracena
V Encontro de Zootecnia – UNESP Dracena
Dracena, 09 a 11 de setembro de 2008.
FONSECA, Ricardo da. Implementação de algoritmos para simulação da inversa da
matriz de parentesco. 2008. 4 f. Tese (Graduação) - Unesp, Dracena, 2008.
FREE SOFTWARE FOUNDATION (Usa) (Org.). O que é o Software Livre? Disponível
em: <http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.pt-br.html>. Acesso em: 18 ago. 2008.