Biotecnologia no
Melhoramento Animal
Dionéia Magda Everling
Doutoranda em Zootecnia
Melhoramento Genético
O que é isso???
É qualquer técnica que utilize
organismos vivos ou suas partes,
para fazer ou modificar produtos,
melhorar plantas ou animais ou
desenvolver microorganismos para
usos específicos.
Amplificação reprodutiva
• Reprodução animal: Limitação na
capacidade natural na reprodução
• Capacidade de serviço
• Produção e qualidade de sêmen
• Número de progênie por reprodutoras
Inseminação Artificial
•
Processo de espermatogênese:
 Bovinos 61 dias;
 Eqüinos 55 dias;
 Ovinos 47 dias e
 Suínos 39 dias;
• Fatores que afetam a produção de espermatozóides
 Idade
 Ambiente
 Níveis hormonais
 Tamanho do testículo
Etapas da Inseminação Artificial
• Seleção de machos
» Informações sobre os animais ( DEP)
• Coleta do sêmen
» Vagina artificial
» Eletro ejaculação
» Métodos manuais
• Avaliação do sêmen
»
»
»
»
Motilidade
Concentração
Morfologia
volume
• Diluição do sêmen
• Utilização do sêmen
» Fresco
» Refrigerado
» Congelado
Usos da Inseminação Artificial
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Melhoramento genético
Diminuir a relação macho/fêmea
Organização de Testes de progênie
Acasalamento em diferentes raças
Absorção de raças que se deseja criar
Conservação de raças em perigo de extinção
Controle de doenças
Eliminação de custos de produção e manutenção de
machos no estabelecimento
• Facilidade de coletas de dados sobre paternidade
• Disseminação de genes superiores de animais
corretamente avaliados que levam ao aumento de
produção
Transferência de embrião (TE)
• Definição: Implantar em fêmeas
receptoras embriões produzidos por
fêmeas doadoras (0 até 30 Embriões)
• No que consiste a TE???
»
»
»
»
Estimulação hormonal – superovulação
Inseminação Artificial ou fecundação Natural
Coleta e armazenamento de embriões
Preparação das receptoras e transferência
ETAPAS DA TE
• Seleção de doadoras para TE
– Machos e fêmeas com genótipo comprovadamente
superiores
– Escolha das características a serem melhoradas
– Escolha das receptoras
– Aspectos sanitários
• Superovulação
– Resposta das doadoras ( 10 -15 % não respondem)
– Hormônio mais utilizado FHS
ETAPAS DA TE
• Inseminação Artificial
– 7 dias após o inicio da superovulação;
– Utiliza-se sêmen congelado.
• Coleta de embriões
– 6-7 dias após a IA;
– Recuperação de embriões (transcervical)
– PBS a 25°C, Ph 7,2
– Sonda de coleta, fixada num dos cornos
– Taxa embrião x corpo lúteo : 70 %
Etapas da TE
• Isolamento e classificação de embriões
– Avaliação morfológica: microscopia óptica
– Observa-se
»
»
»
»
»
Tamanho;
Forma ;
Cor ;
Citoplasma;
Membrana pelúcida e vesículas
– 6 categorias ( excelente e não fecundado)
Etapas da TE
• Estocagem de embriões
– Objetivo: Manter a viabilidade dos embriões
por varias horas ou dias fora do trato
reprodutivo da fêmea
– A fresco: fêmeas aptas a transferência.
– Congelado (Crio preservação): glicerol,
etileno-glicol, ISOCRIOGEN.
– Técnicas de descongelamento: Banho maria,
re-hidratação
Etapas da TE
• Sincronização do ciclo estral das
receptoras
– Objetivo: conseguir que as fêmeas estejam
em cio no momento desejado tanto para a IA
como TE.
– Melhora as chances de implantação, melhora
a taxa de prenhes
– Hormônios utilizados: prostaglandina,
progestagenos.
Etapas da TE
• A transferência do embrião (inovulação)
– Objetivo: Posicionar o embrião no útero da receptora
– Técnica: Não cirúrgica ( inovulação trans-cervical)
– Local da introdução do pailletes: corno uterino com
deposição do embrião na junção útero-tubárica.
– Resultado: 2 a 3 meses após a TE realiza-se o
diagnostico de gestação nas vacas receptoras, que 9
meses após a TE darão origem a animais
geneticamente semelhantes a progênie das vacas
doadoras de embriões e aos touros utilizados na IA.
FATORES QUE AFETAM A
EFICÁCIA TE:
• Resposta individual de cada vaca a estimulação
hormonal
• Nível técnico da equipe que conduz a TE;
• Escolha das técnicas da coleta e TE;
• Grau de sincronização do cio entre o ciclo estral das
fêmeas doadoras e receptoras;
• Fertilidade natural das doadoras;
• Qualidade do sêmen utilizado
• Qualidade dos embriões
• Nutrição e manejo dos animais
OBS: Embriões normais, equipe capacitada,animais
saudáveis e em época de ciclo adequados : taxa de
eficiência de 50 %.
USOS da TE
• Obtenção de maior número de progênie de
fêmeas de alto valor genético;
• Expansão rápida de núcleos de vacas
selecionadas;
• Controle na transmissão de doenças;
• Comércio de embriões;
• Teste de homozigose para genes dominantes.
• Conservação de raças em perigo de extinção,
pela crio-preservação
Limitações da TE
• Impacto menor no melhoramento genético
do que a IA;
• Tecnologia complexa e mais cara;
• Uso de mão de obra especializada.
SEXAGEM DE SEMÊN
• Determinação do sexo do espermatozóide: Y ou X
• Vantagens:
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Melhor programação das populações
Maior ganho na produção de carne e leite
Facilidade em direcionar reposição de matrizes
Ganhos genéticos e redução de tempo na seleção de plantéis
Garantia de acurácia acima de 85% na determinação do sexo
Melhor direcionamento nos testes de progênies
Poder de decisão passa para as mãos do pecuarista
• A aplicação comercial de sêmen sexado já existe no Brasil de 2004.
• Atualmente a acurácia fica em torno de 90 %.
• Devido ao alto custo, em relação ao sêmen não sexado,
recomenda-se utilização de fêmeas com bom histórico reprodutivo,
e em condições ideais de mineralização, vermifugação, vacinação e
conforto
Fertilização IN VITRO
• Definição : Embriões são produzidos fora do
corpo da fêmea
• Etapas:
• Coleta de ovócitos na fêmea: Laparosopia
• Maturação dos ovócitos in vitro;
• Capacitação dos espermatozóides;
• Desenvolvimento do embrião até blastocisto.
• Implantaçãoes de embriões nas femeas
receptoras.
OBS: Eficiência da técnica até 40% (embriões
viáveis / ovócito maduro)
Sexagem de embriões
• É a disponibilidade de embriões cujo o
sexo já esteja previamente determinado.
• Técnica: Amplificação enzimática dirigida
de DNA ( PCR), com kit comercial.
• Vantagem: Produção de machos ou
fêmeas de acordo com os objetivos da
produção
• Desvantagens: As técnicas ainda são
caras e sujeita a erros
CLONAGEM
• Definição: a clonagem é um processo de reprodução
assexuada, onde são obtidos indivíduos geneticamente
iguais (microorganismo, vegetal ou animal) a partir de
uma célula-mãe
• Ocorre de forma natural ano caso de gêmeos
univitelíneos
• É um meio de propagação comum em plantas, bactérias
e protozoários
• Ainda não existe comercialmente a venda de embriões
clonados
• Uso no melhoramento: Possibilidade da multiplicação de
animais geneticamente superiores em larga escala.
• Desvantagem no melhoramento genético: Perda da
variabilidade genética, no aspecto de resistência a
doenças, fatores climáticos
Animais trangênico
• Definição : Possui em seu genoma um DNA estranho
(de outra espécie geralmente), integrado de forma
estável, em que se transmite a sua descendência de
acordo com as leis de genética Mendeliana.
• Técnica: micro manipulação ou virus: introdução,
modificação ou inativação de um gene.
• Aplicação no melhoramento: aumento de produção:
carne, lã, resistência a doenças, e modificação de
produtos (maciez da carne, nível colesterol da carne,
lactose)
• Limitação: técnica ainda em desenvolvimento, aceitação
quanto ao consumo dos produtos, pouco connheimento
sobre os efeitos na saúde humana.
Estudo com animais trangênicos
• Suínos: bGH ( hormônio de crescimento bovino)
– Vantagens: aumento do crescimento; aumento na
conversão alimentar; mudança na composição da
carcaça; redução da espessura de gordura
subcutânea
– Efeitos adversos: aumento dos níveis circulantes do
plasma ( ulceras, artrites problemas cardíacos,
dermatites e IR: pouco tempo de vida)
• Bovino: lacto albumina ( proteína humana)
– Esse leite transgênico é mais nutritivo para humanos
que o leite natural, e poderia ser introduzido na
alimentação de crianças com carência de nutrientes
específicos .
Controle na produção de Animais
trangênicos
• Comissão do Codex alimentarius (Lei alimentar
ou Código alimentar, em latim), estabelecida
conjuntamente pela FAO (Organização das
Nações Unidas para a Agricultura e a
Alimentação) e pela OMS (Organização Mundial
da Saúde), está trabalhando em colaboração
com vários países, dentre eles o Brasil, com o
objetivo de criar normas de aplicação
internacional visando a segurança de alimentos
produzidos a partir desses animais.
MARCADORES GENÉTICOS
• Identificar ou etiquetar alguma coisa
• 1923: feijão com ausência de cor escura no tegumento x
tamanho do semente : seleção de forma indireta
(tegumento claro = marcador
• Qualidade de um bom marcador
»
»
»
»
Herdável
Fácil observação
Herdabilidade alta
Intimamente relacionado ao aleloque desejamos selecionar
• OBS: Essas qualidades tornam mas eficientes a seleção
indireta
• Os marcadores genéticos podem ser morfológiocos e
moleculares.
MARCADORES MORFOLOGICOS
• Fenótipo de fácil identificação
• Normalmente determinada por único alelo.
• Exemplo 1: planta de milho jovem verde clara x
esterilidade masculina ( fenótipo importante na produção
de híbrido mas de difícil identificação = estão em lócus
bastante próximos e tem alta probabilidade de serem
herdados juntos)
• Exemplo 2: cor amarela do milho x teor de vitamina (o
mesmo alelo para ambas características: mais fácil
selecionara pela cor)
• Limitação dos marcadores morfológicos:
• Ocorrência em numero reduzido
• Muitas características de interesse econômico não tem marcador
morfológico
• Muitos marcadores que apresentam baixa herdabilidade
Marcadores moleculares
• Marcadores de proteínas ( Produtos direto
dos alelos);
• Marcadores que utilizam o próprio DNA
(são os próprios genes ou seqüências de
DNA situadas próxima ao gene de
interesse):
»
»
»
»
RFLP
PCR
AFLP
Microssatélites
Marcadores de proteínas bioquímicos
• Mais comuns: isoenzimas ( esterases,
fosfatases, peroxidases...)
• Procedimento consiste na extração e
identificação da proteína.
• Exemplo: Cevada izoenzima esterase x
resistencia um virus ( seleção indireta)
• Vantagem:
– menor custo
– Codominância: identifica homozigotos e heterozigotos
• Limitações:
– Reduzida variabilidade
– Marcadores em numero reduzido
Marcadores que utilizam o próprio
DNA
• São os próprios genes ou seus vizinhos, isto é
seqüências de DNA situadas próxima ao gene
que se deseja marcar
• Vantagens;
• Grande variabilidade entre indivíduos
• Numero de marcadores suficientes para marcar todos os
alelos de todos os genes que se deseja marcar.
• Desvantagens:
• Técnicas laboratoriais mais caras, que os bioquimicos e os
morfológicos
RFLP Significa polimorfismo de comprimentos de
fragmentos de restrição (obtidos por corte de fita dupla de
DNA).
•
•
•
•
•
Isolamento do DNA dos indivíduos
Enzimas de restrição que geram milhares de fragmentos
Separação por eletroforese ( tamanhos das seqüências)
Observa-se polimorfismo entre indivíduos diferentes
Hibridização com DNA marcado radioativamante
(sonda), P radioativo
• Fotografia do fragmento identificado pela sonda
• Admitindo-se que o fragmento de DNA identificado pela
sonda esteja intimamante ligado a um alalo de interesse,
pode –se selecionar esse alelo por meio desse
fragmento. Assim o fragmento RFLP funciona como um
marcador ou etiqueta do alelo de interesse.
PCR
Polymerase Chain Reaction
• Reação de polimerização em cadeia
• É um método utilizado para amplificar, in vitro,
uma seqüência específica de DNA.
• Ao contrario do RFLP que marca um segmento
do DNA, ocorre a síntese especifica de certos
segmentos de DNA.
• Como ocorre?
• Utilização de um pequeno segmento: Primer
(iniciador) de um segmento desejado.
• Vários ciclos geram um número de seqüências
idênticas de DNA.
AFLP
• AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism)
Significa o Polimorfismo de Comprimento de
Fragmentos Amplificados.
O AFLP combina a especificidade, resolução e poder de
amostragem da digestão com enzimas de restrição e a
praticidade e velocidade do PCR.
• ETAPAS
– Clivagem com 2 enzimas de restrição;
– Ligação de adaptadores específicos;
– São sintetizados inicializadores complementares aos
adaptadores;
– Amplificação seletiva ( reação de PCR)
– Eletroforese.
Microssatélites
• Seqüências curtas (300 pb)
• Repetições em tandem (6 a 8
nucleotídeos = mais comuns TG/AC)
• Mais utilizada em mapeamento genético,
devido a sua grande
• P= G+A
VP = VG + VA
Uso de marcadores no estudo de
caracteres quantitativos
• Caracteres quantitativos
– Controlados por vários genes de pequeno efeito
– Sofrem maior influencia ambiental
– Não se sabe quanto ele contribui para o fenótipo
• QTL: Quantitative Trait Loci; Locos de um caractere
quantitativo identificado por marcadores moleculares.
• Finalidade: determinar quanto de um caractere
quantitativo é explicada por um ou mais marcadores
• Como os caracteres quantitativos são medidos por meio
de médias os variâncias, pode-se ter idéia da
porcentagem do fenótipo do caractere que é explicado
pelo marcador.
QTL
• São regiões cromossômicas relacionadas com
variação fenotípicas das características
quantitativas
• Limitações:
• Dificuldade de avaliação dos caracteres quantitativos aliados
a necessidade de ligação dos marcadores com os QTL
• Dificuldade de obtenção dos próprios marcadores
• Estudo difícil e trabalhoso
• Obs: Há necessidade de mais pesquisas para
tornar mais eficientes o emprego dos
marcadores moleculares no estudo das
características quantitativas