Os estudos de associação de genoma inteiro têm encontrado alguns marcadores associados a doenças notoriamente hereditárias com herança complexa, mas, muitas vezes, estes marcadores somente explicam uma pequena parte da herdabilidade. Este relativo insucesso é atribuído, entre outras causas, à epistasia, ou seja, interação entre diferentes locos genéticos. A busca por epistasia é complexa e exige intensos recursos computacionais. Diversos métodos têm sido propostos para abordar este problema, incluindo métodos estatísticos tradicionais, busca estocástica e métodos heurísticos. Poucos destes métodos são capazes de processar as grandes massas de dados produzidas nos estudos caso-controle de genoma inteiro, e ainda menos métodos buscam conjuntos de três ou mais marcadores. A busca exaustiva de conjuntos de marcadores epistáticos é inviável hoje em dia para estes conjuntos, mas o algoritmo BOOST (WAN et al., 2010) mostrou que ela é relativamente fácil para pares de locos, em especial com o uso de placas gráficas como processadores (GPGPU). Partindo deste recente sucesso, propomos um algoritmo em fases para a busca de trios de locos que interagem, utilizando a busca de pares como passo inicial, uma abordagem ainda não utilizada. Outra ideia fundamental do algoritmo proposto é a extensão da concepção de trio de marcadores para um trio de blocos haplotípicos, onde cada bloco é formado por marcadores próximos entre si. Usando os dados do WTCCC, o Troost (de TRio+bOOST) sugeriu trios potencialmente epistáticos em todas a sete doenças. Quando submetidos à confirmação em amostra independente, os trios não puderam ser confirmados, exceto os trios para diabetes tipo 1 (T1D). Duzentos e oito trios foram confirmados para T1D, com baixos valores-P e genótipos combinados de risco com altas razões de chances. Os SNPs que compõem estes trios estão todos na região MHC, sabidamente associada à doença, exceto por um deles que está no cromossomo cinco e não havia sido previamente relacionado à T1D. / Genome-wide association studies have found some markers associated with diseases with complex inheritance. However, these markers explain only a fraction of the previously estimated heritability of the trait. This relative failure has been credited, among other causes, to epistasis, i.e. the interaction among genotypes at different loci. The search for epistasis is complex and requires intense computational resources. Many methods have been proposed to approach this problem, including traditional statistics, stochastic search, and heuristic methods. Few of them are capable of extracting, from the large amount of data produced in genome-wide case-control studies, useful information about sets of markers associated with the trait in question. Exhaustive search of sets of interacting markers is unfeasible nowadays for sets of three or more markers, but the BOOST algorithm (WAN et al., 2010) showed that the search is relatively easy for pairs of SNPs, in particular with the use of graphic cards for general processing (GPGPU). Starting from this recent success, we propose an algorithm in phases for the search for trios of interacting loci, using the search for pairs as the initial step, an approach not tried yet, to our knowledge. Another important idea of our algorithm is the extension of the concept of trio of markers to a trio of haplotypic blocks, where each block is formed by neighbor markers. Using data from WTCCC, the Troost (from TRio+bOOST) algorithm suggested potentially epistatic trios in all seven diseases. When submitted to a confirmation in an independent sample, the results could not be confirmed, except for type-1 diabetes (T1D). Two hundred eight trios were confirmed for T1D, with low p-values and risk combined genotypes with high odds ratio. The SNPs that form those trios are all in the MHC region, which is known to be strongly associated to T1D, except by one SNP in chromosome five that has not been previously associated with T1D.

Pour lutter contre les agents phytopathogènes, la sélection de plantes résistantes est la stratégie la plus rentable et la plus écologique. Les résistances quantitatives, basées sur des mécanismes de résistances complexes, sont connues pour être sujettes à l’érosion, en cas d’évolution de l’agressivité des agents pathogènes. L’objectif de ce travail basé sur le pathosystème peuplier – rouille du peuplier (Melampsora larici-populina) est d’évaluer le potentiel évolutif des caractères d’agressivité et morphologiques du parasite par des approches de génétique quantitative et d'identifier les bases génétiques par génétique d'association. Pour estimer la plasticité, l’héritabilité et les compromis évolutifs d’un ensemble de caractères quantitatifs, nous avons précisément mesuré leurs variations dans quatre populations contrastées du champignon. Nous avons montré que le volume des spores est un caractère héritable qui évolue rapidement. La quantité de mycélium in planta est aussi héritable mais très conservée car sous sélection stabilisante dans les populations étudiées. Le temps de latence, la taille des lésions et le taux de sporulation présentent une héritabilité faible, ce qui explique l’absence d’évolution observées au cours du temps pour ces trois caractères. Les caractères liés à la fonction de sporulation semblent être les plus plastiques le long d’un gradient de maturité foliaire. Cependant, l’absence de mise en évidence de compromis évolutifs ne nous a pas permis d’identifier des caractères d’agressivité qui seraient les meilleures cibles pour les résistances quantitatives chez le peuplier. Si aucune base génétique de ces caractères quantitatifs n’a été mise en évidence, nous avons localisé un locus d’avirulence potentiel (Avr7) sur lequel une caractérisation fonctionnelle est envisagée / To control plant pathogens, breeding resistant plants is the most cost-effective and ecological strategy. Quantitative resistances, which are based on complex plant mechanisms, are known to be exposed to erosion through an increase of pathogens aggressiveness. Through the study the poplar – poplar rust (Melampsora larici-populina) pathosystem, this work aims to estimate the evolutionary potential of aggressiveness and morphological traits using quantitative genetic approaches and to identify molecular bases through genome-wide association study. To estimate plasticity, heritability, and trade-offs for a set of quantitative traits, we precisely measured their variation in four contrasted pathogen populations. It appeared that spore volume is highly heritable and evolved rapidly. In planta mycelium quantity is also heritable but constant because of stabilizing selection occurring in the studied populations. Latent period, lesion size and sporulation rate exhibit low heritability, which explains the absence of evolution during the studied time period. Traits involved in the sporulating function seem to be the most plastic ones along a leaf maturity gradient. However, the lack of evidence of trade-offs did not allow us to identify aggressiveness traits that would be the best targets for the construction of durable resistance in poplar. No genetic underpinning has been found for quantitative traits, but we have identified a potential avirulence locus (Avr7), opening the way for its functional characterization

This study was developed in order to explore chromosomal regions associated with carcass and meat traits in Nellore cattle breed, identifying metabolic and genetic pathways related to its characteristics expression, as well as generate additional phenotypes for future genome association studies, in order to fully describe parameters related to final product quality. Thereunto, 995 bulls were genotyped for more than 770,000 single nucleotide polymorphisms (SNPs), were evaluated for body weight at birth, weight gain at weaning and yearling, conformation, finishing precocity and muscling at weaning and yearling. These traits are correlated, therefore, genomic mapping method were applied in order to identify pleiotropic regions. Results highlighted previously described genomic regions associated to beef cattle weight gain and growth traits, particularly PLAG1 gene, sheltered by the most significantly associated marker region, which in other studies were associated to weight, height and sexual precocity in Nellore breed. To evaluate carcass and meat quality traits, 576 young bulls were evaluated for hot carcass weight, ribeye area, fat thickness, pH 24 hours after slaughter and color parameters (L*, a*, b*), for shearing force, dripping and cooking loss, evaluations were performed for different maturation times (7, 14 and 21 days). Animals were genotyped on two platforms, Illumina® BovineHD BeadChip (HD) and Bovine GeneSeek® Genomic Profiler ™ HD Illumina Infinium® (GGP). Animals genotyped at a lower density (GGP) were imputed to high density chip (HD). Shear force, dripping and cooking loss measures which relates to meat tenderness, were associated to cytoskeleton structure and proteolytic enzymes activity, pointing to serine/serpin enzyme complex as main candidates for regulate proteolysis and muscle fiber structure degradation. Were performed an evaluation of Longissimus thoracis et lumborum intramuscular fat content of 148 animals. It was approached by a human health perspective where samples received a classification regarding fatty acids effects on human organism (\"beneficial\", \"evil\" or \"neutral\"), as well as provided phenotypic information for future genome association studies. The identification of 42 fatty acids and 16 indexes, generated detailed information on these animals\' meat fat composition. Principal component analysis (PCA) results showed that large variation proportion between samples fat composition occurs due to expression differences among desaturase and elongase enzymes. Thus, it is expected that generated data, information and knowledge hereby, can assist animal breeding programs to improve Brazilian herds according meat chain interests. / O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de explorar regiões cromossômicas associadas à características de carcaça e carne em bovinos da raça Nelore, explorar suas funções em vias metabólicas e gênicas relacionadas às manifestações dessas características, assim como gerar novos fenótipos para futuros estudos de associação genômica, com vistas a descrever, de forma completa, as características relacionadas à qualidade do produto final. Para isso, 995 animais machos não castrados, genotipados para mais de 770.000 marcadores de polimorfismos de nucleotídeo único (SNP), foram avaliados quanto ao peso corporal ao nascimento, ganho de peso à desmama e ao sobre ano, conformação, precocidade de terminação e musculosidade à desmama e ao sobre ano. Como estas características são correlacionadas, foram aplicadas metodologias de mapeamento genômico com o objetivo de identificar regiões pleiotrópicas. Os resultados destacaram regiões do genoma bovino que contêm genes descritos por influenciarem em características de crescimento e ganho de peso nestes animais, com destaque para o gene PLAG1, pertencente à região do marcador mais significativo associado aos fenótipos, anteriormente associado ao peso, altura e precocidade sexual em animais dessa raça. Para acessar atributos de qualidade de carcaça e carne, 576 machos não castrados foram avaliados quanto ao peso de carcaça quente, área de lombo, espessura de gordura subcutânea, pH após 24 horas do abate, cor (L*, a*, b*) e perdas de peso por exsudação e cozimento e força de cisalhamento em diferentes tempos de maturação (7, 14 e 21 dias). Os animais foram genotipados em duas plataformas, Illumina® BovineHD BeadChip (HD) e GeneSeek® Genomic Profiler Bovine HD™ Illumina Infinium® (GGP), sendo os genótipos deste último imputados para o conjunto de maior densidade. As avaliações de perdas de peso por exsudação e cozimento e força de cisalhamento, utilizada para mensurar maciez, revelam a influencia da estrutura do citoesqueleto e da ação das enzimas proteolíticas, apontando o complexo enzimático serinas/serpinas como candidato na regulação do processo de proteólise e degradação da estrutura da fibra muscular. Foi realizada avaliação dos ácidos graxos no músculo Longissimus thoracis et lumborum de 148 animais com vistas à classificação das amostras quanto aos efeitos esperados no organismo humano (\"benéfico\", \"maléfico\" ou \"neutro\"), assim como prover informação fenotípica para futuros estudos de associação genômica. A identificação de 42 ácidos graxos e 16 índices gerou informação detalhada sobre a gordura presente na carne destes animais, sendo observado, por análise de componentes principais (PCA), que a maior variação entre a composição das amostras avaliadas parece ser em decorrência da diferença de expressão das enzimas elongases e dessaturases. Dessa forma, espera-se que os dados, informações e conhecimento gerados por este trabalho, possam auxiliar os programas de melhoramento genético animal a aprimorar o rebanho brasileiro segundo características de interesse da cadeia produtiva de carne.

Com a disponibilidade de tecnologias de genotipagem robustas, fornecendo milhares de marcadores moleculares a um baixo custo por amostra, tornou-se mais acessível escanear o genoma todo. Logo, as abordagens de mapeamento associativo, baseado no cálculo do desequilíbrio de ligação, e a busca de regiões do genoma que apresentam sinais de seleção foram favorecidas. Essas ferramentas apresentam um grande potencial a ser explorado em programas de melhoramento de soja, auxiliando na obtenção de informações valiosas em relação à arquitetura genética dos caracteres de interesse agronômico e à dinâmica dos processos de seleção. Portanto, os objetivos deste estudo foram: (i) verificar os efeitos da relação genética entre genótipos no desequilíbrio de ligação; (ii) obter informações em relação a arquitetura genética para dez caracteres por meio da abordagem de mapeamento associativo; e (iii) identificar regiões sob seleção diferencial em uma população representada por cultivares brasileiras comparadas a de uma população de genótipos exóticos de diferentes origens geográficas. Para isto, 95 genótipos de soja foram genotipados utilizando a plataforma da Affymettrix (180 K Axiom® Soybean Genotyping Array). O efeito da estrutura populacional sobre DL foi investigado utilizando como correções as matrizes resultantes do software STRUCTURE, DAPC, PCA e a matriz de parentesco. Para o mapeamento associativo, os genótipos foram fenotipados para dez caracteres. Foram realizadasvárias abordagens para detecção de sinais de seleção: estimação da diferenciação populacional nas regiões do genoma por meio do índice de fixção (FST) e cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identificação de regiões do genoma com redução de diversidade nucleotídica (μ); e a presença de blocos de haplótipos. Ao utilizar medidas de correções para estimação do DL no genoma da soja observamos a influência da estrutura da população e do parentesco nos padrões de DL. Pelo mapeamento associativo, foram identificados 181 marcadores associados para dez caracteres avaliados em soja. Além disso, foi verificada a complexa interação entre regiões envolvidas no controle de caracteres quantitativos (QTL) e ambientes. Regiões diferencialmente selecionadas foram identificadas entre a população de genótipos brasileiros e de materiais de origens diversas, demonstrando que essas passaram por processos de seleção divergente. / The availability of robust genotyping technologies providing thousands of markers with a low-cost per sample, whole-genome scans are becoming more accessible. Hence, associative mapping approaches, based on the calculation of linkage disequilibrium (LD), and the detection of signals of selection were favored. These tools have a great potential to be explored in soybean breeding programs, helping to obtain valuable information about the genetic architecture of the characters of agronomic interest and of the dynamics of selection processes. Therefore, the objectives of this study were: (i) to verify the effects of the genetic relationship among genotypes on soybean linkage disequilibrium; (ii) to obtain information about the genetic architecture in ten soybean traits with an association mapping approach; and (iii) to identify regions under differential selection between a population represented by Brazilian cultivars compared to a population of exotic genotypes from different geographic origins. For this, 95 soybean genotypes were genotyped using an Affymetrix (180 K Axiom® Soybean Genotyping Array) platform. The effect of the population structure on LD was investigated using as corrections the matrices resulting from the software STRUCTURE, DAPC, PCA and a kinship matrix. We phenotyped ten soybean traits in order to carry the association mapping. Several approaches were carried aiming to detect selection signals: estimation of population genetic differentiation in the genomic regions with fixation index (FST) and cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identification of genomic regions with reduced nucleotide diversity (μ); and the presence of haplotype blocks.Using the LD corrections, it was showed the influence of population structure and kinship on LD patterns in soybean. By the association mapping, we identified 181 markers associated with the ten traits evaluated in soybean. In addition, complex interactions between QTL and environments were verified. Differentially selected regions were identified between theBrazilian genotypes population and the population of materials from diverse origins, demonstrating that they underwent divergent selection processes.

Os estudos de associação de genoma inteiro têm encontrado alguns marcadores associados a doenças notoriamente hereditárias com herança complexa, mas, muitas vezes, estes marcadores somente explicam uma pequena parte da herdabilidade. Este relativo insucesso é atribuído, entre outras causas, à epistasia, ou seja, interação entre diferentes locos genéticos. A busca por epistasia é complexa e exige intensos recursos computacionais. Diversos métodos têm sido propostos para abordar este problema, incluindo métodos estatísticos tradicionais, busca estocástica e métodos heurísticos. Poucos destes métodos são capazes de processar as grandes massas de dados produzidas nos estudos caso-controle de genoma inteiro, e ainda menos métodos buscam conjuntos de três ou mais marcadores. A busca exaustiva de conjuntos de marcadores epistáticos é inviável hoje em dia para estes conjuntos, mas o algoritmo BOOST (WAN et al., 2010) mostrou que ela é relativamente fácil para pares de locos, em especial com o uso de placas gráficas como processadores (GPGPU). Partindo deste recente sucesso, propomos um algoritmo em fases para a busca de trios de locos que interagem, utilizando a busca de pares como passo inicial, uma abordagem ainda não utilizada. Outra ideia fundamental do algoritmo proposto é a extensão da concepção de trio de marcadores para um trio de blocos haplotípicos, onde cada bloco é formado por marcadores próximos entre si. Usando os dados do WTCCC, o Troost (de TRio+bOOST) sugeriu trios potencialmente epistáticos em todas a sete doenças. Quando submetidos à confirmação em amostra independente, os trios não puderam ser confirmados, exceto os trios para diabetes tipo 1 (T1D). Duzentos e oito trios foram confirmados para T1D, com baixos valores-P e genótipos combinados de risco com altas razões de chances. Os SNPs que compõem estes trios estão todos na região MHC, sabidamente associada à doença, exceto por um deles que está no cromossomo cinco e não havia sido previamente relacionado à T1D. / Genome-wide association studies have found some markers associated with diseases with complex inheritance. However, these markers explain only a fraction of the previously estimated heritability of the trait. This relative failure has been credited, among other causes, to epistasis, i.e. the interaction among genotypes at different loci. The search for epistasis is complex and requires intense computational resources. Many methods have been proposed to approach this problem, including traditional statistics, stochastic search, and heuristic methods. Few of them are capable of extracting, from the large amount of data produced in genome-wide case-control studies, useful information about sets of markers associated with the trait in question. Exhaustive search of sets of interacting markers is unfeasible nowadays for sets of three or more markers, but the BOOST algorithm (WAN et al., 2010) showed that the search is relatively easy for pairs of SNPs, in particular with the use of graphic cards for general processing (GPGPU). Starting from this recent success, we propose an algorithm in phases for the search for trios of interacting loci, using the search for pairs as the initial step, an approach not tried yet, to our knowledge. Another important idea of our algorithm is the extension of the concept of trio of markers to a trio of haplotypic blocks, where each block is formed by neighbor markers. Using data from WTCCC, the Troost (from TRio+bOOST) algorithm suggested potentially epistatic trios in all seven diseases. When submitted to a confirmation in an independent sample, the results could not be confirmed, except for type-1 diabetes (T1D). Two hundred eight trios were confirmed for T1D, with low p-values and risk combined genotypes with high odds ratio. The SNPs that form those trios are all in the MHC region, which is known to be strongly associated to T1D, except by one SNP in chromosome five that has not been previously associated with T1D.

A infecção de cães pela Leishmania (Leishmania) infantum resulta em um espectro de manifestações imunopatológicas que dependem da interação parasito hospedeiro e são definidas por fatores ambientais e pela genética do hospedeiro. Apesar disso, a imunogenética da leishmaniose visceral canina (LVC) permanece inexplorada. Nós realizamos diagnóstico laboratorial, clínico, ensaio de linfoproliferação (LPA), quantificação de citocinas, teste de hipersensibilidade tardia à leishmanina (LST), quantificação de IgA, IgE, IgG, IgM anti L. (L. ) infantum, IgG anti saliva de flebotomíneo e genotipagem ampla afim de identificar polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados aos diferentes perfis de imunidades celular, humoral, resposta clínica e status de infecção em cães de área endêmica, utilizando modelo de componente de variância (EMMAX). O efeito de estrutura da amostra foi controlado em todas as análises. A presença ou ausência de infecção pela L. (L. ) infantum foi associado a regiões contendo os genes PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI e SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA relacionados à ativação de fagócitos, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de patógenos e resposta pró inflamatória; a resposta clínica foi associada a regiões contendo os genes CATA_CANFA, LIAS, IL17A e IL17F relacionados à proteção contra danos do estresse oxidativo e indução de resposta pró inflamatória; o resultado LST+ foi associado à resposta Th1, controle da infecção mas não preveniu a manifestação de sinais clínicos, enquanto o LST- foi associado à resposta Treg e aumento do parasitismo. O resultado do LST foi associado a regiões contendo os genes MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 envolvidos com maturação de fagócitos, migração e adesão de leucócitos, estabilidade da sinapse imunológica, diferenciação e proliferação de linfócitos. A linfoproliferação foi dependente da carga parasitária e associada a regiões contendo os genes FOCAD, PIAS2, SMAD2 e IL6R envolvidos com supressão tumoral e diferenciação de linfócitos Th17 ou Treg; o aumento dos níveis de IgA, IgE e IgG anti L. (L. ) infantum foi associado à LVC sintomática enquanto o de IgG anti saliva de Lutzomyia longipalpis foi associado à exposição e infecção assintomática. Quanto à resposta de IgM, foram identificados SNPs nos genes NXN e SH3BP5 relacionados com inibição do crescimento, diferenciação e ativação de linfócitos B e vias de sinalização de TLR4 e TLR9; para IgG anti - L. (L. ) infantum foram identificadas regiões contendo os genes IL17RB, SH2B3 e replicação do loci de susceptibilidade NOX4, RAB38, CTSC envolvidos com linfopoiese, citocinese, resposta pró inflamatória, mecanismos microbicidas, sobrevivência intracelular de Leishmania; os níveis de IgA foram associados a regiões contendo os genes LIN28A e MAFB implicados na predisposição à nefropatia glomerular, já os níveis de IgG anti saliva de Lu. longipalpis foram associados a regiões contendo os genes ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 envolvidos com supressão celular, produção de imunoglobulina via TLR4 e sobrevivência intracelular de Leishmania. Esses resultados apontam regiões cromossômicas úteis para a elucidação da resposta à infecção por L. (L. ) infantum em cães e alvos potenciais para estudos funcionais, estratégias profiláticas e terapêuticas / Leishmania (Leishmania) infantum infection in dogs leads to a range of immunopathological responses, which depend on a parasite - host interaction and are defined by environmental factors and genetic of host. Neverthless, immunogenetic of the canine leishmaniasis (CanL) remains unexplored. We performed diagnosis and clinical evaluation, lymphoproliferation assay (LPA), leishmanin skin test (LST), quantification of cytokine, anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG, IgM, anti- sandfly saliva IgG levels and genome wide association scan of 110.165 SNPs (GWAS) in order to indentify loci associated to clinical, antibody, cell-mediated responses and status of infection in 189 dogs, employng a expedited efficient mix model of association (EMMAX). Control of stratification effects due to sample structure was evideced by the low inflation factors. Status of infection was associated to SNPs in linkage desequilibrium (LD) with PRGR_CANFA, RAB38, NOX4, PRKCI and in the neighborhood of SMAD7, IL1RA, IL12A_CANFA genes related to phagocyte maturation, killing of pathogens and proinflamatory response; clinical outcome was associated to CATA_CANFA, LIAS, IL17A, IL17F loci involved in prevention of oxidative burst mediated injury and proinflamatory response; LST+ was associated to Th1 response although it has not prevented symptoms, whereas LST- was associated to Treg response and enhanced parasite load. Overall, LST response was associated to MEP1B, PTPRM, TLN1, TGFBR1, ITGA9, EPCAM e CALM1 loci committed to phagocyte maturation, leukocyte adhesion and migration, stability in immunological synapse, lymphocyte diferenciation and proliferation. Lymphocyte proliferation was rely on parasit burden and associated to FOCAD, PIAS2 loci in the neighborhood of SMAD2 e IL6R genes, wich are implicated in tumor supression and Treg/Th17 decision; Increased levels of anti-L. (L. ) infantum IgA, IgE, IgG were observed in severity of CanL. In contrast, anti- sandfly saliva IgG was enhenced in asymptomatic dogs. IgM response was associated to NXN e SH3BP5 loci related to fate, growing and activation of B cells; anti-L. (L. ) infantum IgG levels was associated to region containing IL17RB, SH2B3 and replication of NOX4, RAB38, CTSC suscptibility loci involved in proinflamatory response, microbicidal activity, lymphopoiesis and cytokinesis; IgA levels were associated to SNPs on LIN28A and MAFB, wich are implicated glomerular nephropathy, whereas anti-sandfly saliva IgG levels were associated to ERBB2IP, CD180, RAB7A_CANFA, FOXP1, RUNX1, SOD1, Q3HTU8_CANFA, IFNAR1, IFNAR2 e IFNGR2 loci, wich are related to supression of inflamation, antibody response through the TLR4 pathway and survival of intracellular pathogens. These findins provide insights for responses to L. (L. ) infantum infection and point to potential targets for functional investigations, therapeutic and prophylactic strategies

L’approche GWAS est un outil essentiel pour la découverte de gènes associés aux maladies, mais elle pose des problèmes de puissance statistique quand il est impossible d’échantillonner génétiquement des dizaines de milliers de sujets. Les résultats présentés ici—ALDsuite, un programme en utilisant une correction nouvelle et efficace pour le déséquilibre de liaison (DL) ancestrale de la population locale, en permettant l'utilisation de marqueurs denses dans le MALD, et la démonstration que la méthode simpleM fournit une correction optimale pour les comparaisons multiples dans le GWAS—réaffirment la valeur de l'analyse en composantes principales (APC) pour capturer l’essence de la complexité des systèmes de grande dimension. L’APC est déjà la norme pour corriger la structure de la population dans le GWAS; mes résultats indiquent qu’elle est aussi une stratégie générale pour faire face à la forte dimensionnalité des données génomiques d'association. / GWAS is an essential tool for disease gene discovery, but has severe problems of statistical power when it is impractical to genetically sample tens of thousands of subjects. The results presented here—a novel, effective correction for local ancestral population LD allowing use of dense markers in MALD using the ALDsuite and the demonstration that the simpleM method provides an optimum Bonferroni correction for multiple comparisons in GWAS, reiterate the value of PCA for capturing the essential part of the complexity of high- dimensional systems. PCA is already standard for correcting for population substructure in GWAS; my results point to it’s broader applicability as a general strategy for dealing with the high dimensionality of genomic association data.

L’approche GWAS est un outil essentiel pour la découverte de gènes associés aux maladies, mais elle pose des problèmes de puissance statistique quand il est impossible d’échantillonner génétiquement des dizaines de milliers de sujets. Les résultats présentés ici—ALDsuite, un programme en utilisant une correction nouvelle et efficace pour le déséquilibre de liaison (DL) ancestrale de la population locale, en permettant l'utilisation de marqueurs denses dans le MALD, et la démonstration que la méthode simpleM fournit une correction optimale pour les comparaisons multiples dans le GWAS—réaffirment la valeur de l'analyse en composantes principales (APC) pour capturer l’essence de la complexité des systèmes de grande dimension. L’APC est déjà la norme pour corriger la structure de la population dans le GWAS; mes résultats indiquent qu’elle est aussi une stratégie générale pour faire face à la forte dimensionnalité des données génomiques d'association. / GWAS is an essential tool for disease gene discovery, but has severe problems of statistical power when it is impractical to genetically sample tens of thousands of subjects. The results presented here—a novel, effective correction for local ancestral population LD allowing use of dense markers in MALD using the ALDsuite and the demonstration that the simpleM method provides an optimum Bonferroni correction for multiple comparisons in GWAS, reiterate the value of PCA for capturing the essential part of the complexity of high- dimensional systems. PCA is already standard for correcting for population substructure in GWAS; my results point to it’s broader applicability as a general strategy for dealing with the high dimensionality of genomic association data.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2016-06-09T17:05:06Z No. of bitstreams: 2 Tese - Letícia Mendes de Castro - 2016.pdf: 2261024 bytes, checksum: 4cfaccebd66c7e3ea4eda9b31d53d16d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-06-10T11:19:37Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Letícia Mendes de Castro - 2016.pdf: 2261024 bytes, checksum: 4cfaccebd66c7e3ea4eda9b31d53d16d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-10T11:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Letícia Mendes de Castro - 2016.pdf: 2261024 bytes, checksum: 4cfaccebd66c7e3ea4eda9b31d53d16d (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2016-03-04 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Brazil has one of the largest commercial cattle herds worldwide, but its meat quality is highly variable. The national herd is largely composed of Bos indicus breeds, which in general have less tender meat than Bos taurus cattle, decreasing the product value. This study was carried out to identify relevant regions and biological pathways associated with meat tenderness in Polled Nellore cattle. It was also aimed to evaluate the effect of different quality control protocols in GWAS for meat tenderness in Polled Nellore cattle. The data consisted of Warner-Bratzler shear force (WBSF) values of Longissimus muscle after 7 days of ageing, from 427 Polled Nellore animals. The animals were genotyped using either the Illumina BovineHD Beadchip (777k) or the GGP-Indicus Chip (77k). SNPs were excluded when Call Rate < 90%, then the imputation from the GGP to the HD Chip was performed using the FImput’s software. To study the different quality control protocols and their influence in GWAS, 590,915 markers were used. The effect of different QCs were verified using 16 protocols with three thresholds for MAF (MAF < 0.01; < 0.05 and < 0.10) and HWP (p < 0.01; < 0.0001 and < 0.00001) and their possible combinations. GWASs were performed using the PD3/EMMAx method with the remaining markers of each QC. For GWAS performed for pathway analysis, 369,007 markers were used after SNPs were excluded when Call rate < 90%, HWP p < 0.01 and MAF < 0.01. Group of slaughter and sex were included as fixed effects. Significant markers (p < 0.0001) were found in all analysis, in which the chromosomes with more significant SNPs of the different QCs were 3, 17, 20, 21, 25 and 27, and in the pathway study were located on chromosomes 3, 13, 17, 20, 21 and 25 explaining great proportion of variation, indicating possible QTLs associated with meat tenderness in those genomic regions. The analyses of different QCs showed that there is an effect of quality control over GWAS, and the filter for MAF influenced the results more broadly. A pathway enrichment analysis based on SNPs from GWAS was performed using FatiGO’s procedure. 22,365 annotated genes, including 1,010 significant genes were used. Thus, 22 GO terms and two IP entries were deemed enriched. Several of these functional categories, such as protein tyrosine and serine/threonine kinase activity, calcium ion binding and growth factors can be related to WBSF in Polled Nellore cattle. These results help to elucidate the metabolic pathways related to this trait, which is of extreme economic and social importance to Brazil as Nellore is the dominant beef cattle breed in the country. / O Brasil tem um dos maiores rebanhos bovinos comerciais do mundo, mas a qualidade da carne é altamente variável. O rebanho nacional é em grande parte composto de raças Bos indicus, que em geral têm carne menos macia do que o gado Bos taurus, diminuindo o valor do produto. Objetivou-se nesse estudo identificar regiões genômicas e vias biológicas relevantes associadas com a maciez da carne em bovinos da raça Nelore Mocho. Além disso, objetivou-se também avaliar diferentes protocolos de controle de qualidade dos SNPs e as possíveis influências nos resultados de GWAS. Os dados consistiram em valores de WBSF do músculo Longissimus dorsi, após maturação de sete dias, de 427 animais Nelore Mocho. Os animais foram genotipados em marcadores SNP Illumina BovineHD Beadchip (777k) ou Chip GGP-Indicus (77k). Todos os SNPs passaram por um Call Rate de 90% para posterior imputação utilizando o software FImput. Para averiguar os diferentes protocolos de qualidade e suas influências no GWAS foram utilizados 590.915 marcadores. Os efeitos dos diferentes QCs foram verificados utilizando 16 protocolos com três limiares para MAF (MAF < 0,01;< 0,05 e < 0,10) e HWP (p < 0,01; < 0,0001 e < 0,00001) e suas possíveis combinações. Os GWASs foram realizados utilizando método P3D/EMMAx com os marcadores restantes de cada QC. No GWAS realizado para posterior análise das vias utilizou-se 369.007 marcadores após a exclusão de SNPs baseada nos filtros Call Rate < 90%, HWP p < 0,01 e MAF < 0,01. Grupo de abate e sexo foram incluídos no modelo como efeitos fixos. Marcadores significativos (p < 0,0001) foram localizados em todas as análises, e os cromossomos com maior quantidade de SNPs significativos dos diferentes QCs foram 3, 17, 20, 21, 25 e 27. No estudo de vias foram localizados SNPs significativos nos cromossomos 3, 13, 17, 20, 21 e 25, que explicaram maior proporção da variação, indicando que existem QTLs associados à maciez da carne nessas regiões do genoma. As análises dos diferentes QCs evidenciaram efeito do controle de qualidade dos SNPs sobre o GWAS e o filtro para MAF influenciou de maneira mais ampla os resultados. Foi realizada uma análise de enriquecimento de vias baseando-se nos SNPs do GWAS, utilizando o procedimento FatiGO. Apenas os genes com no mínimo um SNP significativo (p < 0,01) foram considerados. Foram utilizados 22.365 genes anotados, incluindo 1.010 genes significativos. Um total de 22 termos GO e duas entradas IP foram consideradas enriquecidas com genes significamente associados com a maciez da carne. Várias dessas categorias funcionais como atividade da proteína tirosina quinase e serina/treonina quinase, ligantes ao íon cálcio e fatores de crescimento, podem estar relacionadas com WBFS em bovinos da raça Nelore Mocho. Estes resultados ajudam elucidar as vias relacionadas com essa característica de extrema importância econômica para o Brasil, já que o Nelore é a raça de gado de corte dominante no país.

Com a disponibilidade de tecnologias de genotipagem robustas, fornecendo milhares de marcadores moleculares a um baixo custo por amostra, tornou-se mais acessível escanear o genoma todo. Logo, as abordagens de mapeamento associativo, baseado no cálculo do desequilíbrio de ligação, e a busca de regiões do genoma que apresentam sinais de seleção foram favorecidas. Essas ferramentas apresentam um grande potencial a ser explorado em programas de melhoramento de soja, auxiliando na obtenção de informações valiosas em relação à arquitetura genética dos caracteres de interesse agronômico e à dinâmica dos processos de seleção. Portanto, os objetivos deste estudo foram: (i) verificar os efeitos da relação genética entre genótipos no desequilíbrio de ligação; (ii) obter informações em relação a arquitetura genética para dez caracteres por meio da abordagem de mapeamento associativo; e (iii) identificar regiões sob seleção diferencial em uma população representada por cultivares brasileiras comparadas a de uma população de genótipos exóticos de diferentes origens geográficas. Para isto, 95 genótipos de soja foram genotipados utilizando a plataforma da Affymettrix (180 K Axiom&reg; Soybean Genotyping Array). O efeito da estrutura populacional sobre DL foi investigado utilizando como correções as matrizes resultantes do software STRUCTURE, DAPC, PCA e a matriz de parentesco. Para o mapeamento associativo, os genótipos foram fenotipados para dez caracteres. Foram realizadasvárias abordagens para detecção de sinais de seleção: estimação da diferenciação populacional nas regiões do genoma por meio do índice de fixção (FST) e cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identificação de regiões do genoma com redução de diversidade nucleotídica (&mu;); e a presença de blocos de haplótipos. Ao utilizar medidas de correções para estimação do DL no genoma da soja observamos a influência da estrutura da população e do parentesco nos padrões de DL. Pelo mapeamento associativo, foram identificados 181 marcadores associados para dez caracteres avaliados em soja. Além disso, foi verificada a complexa interação entre regiões envolvidas no controle de caracteres quantitativos (QTL) e ambientes. Regiões diferencialmente selecionadas foram identificadas entre a população de genótipos brasileiros e de materiais de origens diversas, demonstrando que essas passaram por processos de seleção divergente. / The availability of robust genotyping technologies providing thousands of markers with a low-cost per sample, whole-genome scans are becoming more accessible. Hence, associative mapping approaches, based on the calculation of linkage disequilibrium (LD), and the detection of signals of selection were favored. These tools have a great potential to be explored in soybean breeding programs, helping to obtain valuable information about the genetic architecture of the characters of agronomic interest and of the dynamics of selection processes. Therefore, the objectives of this study were: (i) to verify the effects of the genetic relationship among genotypes on soybean linkage disequilibrium; (ii) to obtain information about the genetic architecture in ten soybean traits with an association mapping approach; and (iii) to identify regions under differential selection between a population represented by Brazilian cultivars compared to a population of exotic genotypes from different geographic origins. For this, 95 soybean genotypes were genotyped using an Affymetrix (180 K Axiom&reg; Soybean Genotyping Array) platform. The effect of the population structure on LD was investigated using as corrections the matrices resulting from the software STRUCTURE, DAPC, PCA and a kinship matrix. We phenotyped ten soybean traits in order to carry the association mapping. Several approaches were carried aiming to detect selection signals: estimation of population genetic differentiation in the genomic regions with fixation index (FST) and cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR); identification of genomic regions with reduced nucleotide diversity (&mu;); and the presence of haplotype blocks.Using the LD corrections, it was showed the influence of population structure and kinship on LD patterns in soybean. By the association mapping, we identified 181 markers associated with the ten traits evaluated in soybean. In addition, complex interactions between QTL and environments were verified. Differentially selected regions were identified between theBrazilian genotypes population and the population of materials from diverse origins, demonstrating that they underwent divergent selection processes.