Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-06-02T16:19:15Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 390406 bytes, checksum: ccedce081a84047d48e29f58c45f1176 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-02T16:19:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 390406 bytes, checksum: ccedce081a84047d48e29f58c45f1176 (MD5) Previous issue date: 2003-09-05 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A aplicação de análises de “Quantitative Trait Loci” (QTL) em populações exogâmicas é desafiadora porque pressuposições simplificadoras não podem ser aplicadas (por exemplo, os alelos QTL não podem ser assumidos fixados em diferentes famílias, o número de alelos QTL segregantes não é conhecido a priori, não há desequilíbrio de ligação entre um dado alelo marcador e um dado alelo QTL). Quando o efeito genotípico do QTL é assumido aleatório no modelo de análise, a matriz de covariância gamética deve ser calculada para a realização das análises em populações exogâmicas. A acurácia dessa matriz é importante para a obtenção de estimativas confiáveis da posição ou efeito do QTL em análises de mapeamento, ou de valores genotípicos em avaliação genética assistida por marcadores. O objetivo do primeiro estudo foi avaliar diferente estratégias já implementadas em programas computacionais (SO- LAR, LOKI, ESIP e MATVEC) para calcular a matriz de coeficientes Idênticos por Descendência (IBD), que é necessária para o mapeamento de QTL em populações exogâmicas. SOLAR utiliza um método baseado em regressão linear, LOKI e ESIP são ambos baseados em “reverse peeling” e o amostrador implementado em MAT VEC amostra indicadores de segregação. Um pedigree com estrutura F2 típica foi simulado com uma família F2 pequena (2 indivíduos) ou grande (20 indivíduos) e marcadores flanqueadores localizados a 2 cM, 5 cM ou 10 cM de distância um do outro, com o QTL localizado no meio do intervalo. A habilidade dessas estratégias em lidar com informações de marcadores perdidas foi avaliada assumindo um dos pais da geração F2 com ou sem informação de marcador. SOLAR nao estimou os coeficientes IBD corretamente para a maior parte das situações simuladas, enquanto que LOKI apre- sentou problemas quando o tamanho da família F2 era grande. ESIP e o amostrador em MATVEC apresentaram bom desempenho em todas as situacões simuladas, com estimativas de coeficientes IBD próximas aos coeficientes verdadeiros. Portanto, ESIP e MATVEC são os softwares mais indicados quando analises genéticas são realizadas em pedigrees com estruturas complexas. O objetivo do segundo estudo foi avaliar o efeito da utilização de uma melhor aproximação da inversa da matriz de covariância gamética para a avaliação genética de grandes populações de animais domésticos. Algoritmos eficientes, baseados no rastreamento dos alelos QTL de um indivíduo em relação aos de seus avós (Probabilidade de Descendência de um QTL - PDQ), podem ser usados para construir a inversa da matriz de covariância gamética diretamente. Mas essa inversa é uma aproximação quando há informação incompleta de marcador. Também, o calculo exato de PDQºs torna-se difícil quando a informação de marcador é incompleta. Nesse estudo, a inversa da matriz de covariãncia gamética para uma pop- ulação exogãmica simulada foi calculada usando o algoritmo eficiente, mas as PDQ's foram calculadas usando um algoritmo Monte Carlo Cadeia de Markov (MCMC). Essa inversa foi utilizada para predizer o valor genético dos indivíduos através de BLUP assistido por marcadores (MABLUP). O efeito dos cálculos de PDQ usando o algoritmo MCMC sobre a acurãcia da MABLUP foi avaliado com base na resposta a seleção realizada, calculada para o pedigree simulado. Os resultados mostraram que quando as PDQ’S foram estimadas usando MCMC a perda em resposta devido ao uso da inversa aproximada pode ser reduzida em aproximadamente 20%, enquanto que em estudos anteriores essa redução foi de 50%. Ainda, quando quatro marcadores bi-alélicos foram utilizados a resposta para MABLUP foi maior e a perda em re- sposta devido a marcadores com informação perdida foi menor, quando comparadas a situação onde apenas dois marcadores bi-alélicos foram utilizados. / The application of Quantitative Trait Loci (QTL) analyses in outbred population is challenging because simplified assumptions do not hold for these populations (e.g., the QTL alleles cannot be assumed fixed in different families, the number of QTL alleles segregating is not known a priori, there is not gametic phase disequilibrium between a given genetic marker allele and a QTL allele). When the QTL genotypic effect is assumed random, the gametic covariance matrix must be calculated to per- form QTL analyses in outbred populations. The accuracy of this matrix is important to obtain reliable estimates of QTL position or effect when applying QTL mapping, or QTL genotypic values when applying Marker Assisted Genetic Evaluation. The objective of the first study was to evaluate the different strategies already imple- mented in softwares (SOLAR, LOKI, ESIP and MATVEC) to calculate the matrix of identical by descent (IBD) coefficients, which is required for QTL mapping anal- ysis in outbred populations. SOLAR uses a regression method, LOKI and ESIP are both based on reverse peeling, and the MAT VEC sampler samples segregation in- dicators. A typical F2 pedigree was simulated with a small (2 offspring) or a large (20 offspring) F2 family, and the flanking markers were simulated 2 CM, 5 CM, or 10 CM apart, with the QTL located in the middle. The ability of these strategies to deal with missing genetic marker information was evaluated assuming one of the F2 parents with or without marker information. SOLAR failed to estimate the correct coefficients at almost all situations simulated, while LOKI showed problems when a large family was present in the pedigree. ESIP and MATVEC sampler performed well at all situations, providing IBD coefficients closed to the true ones. Therefore, ESIP and MATVEC are more indicated when genetic analysis are carried out on complex pedigree structures. The objective of the second study was to evaluate the effect of using a better approximation of the inverse of the gametic covariance matrix on the genetic evaluation of large livestock populations. Efficient algorithms, based on trac- ing the QTL alleles of an individual to its grandmother or grandfather (probability of descent a QTL - PDQ’s), can be used to construct the inverse of the gametic covari- ance matrix directly. But this inverse is an approximation when incomplete marker information is available. Also, computing the exact PDQ’s becomes difficult when marker information is incomplete. In this study, the inverse of the gametic covariance matrix for a simulated outbred pedigree was calculated using the efficient algorithm, but the PDQ’s were calculated using a Markov chain Monte Carlo (MCMC) algo- rithm. This inverse was used to calculate the predicted genetic value of individuals through Marker Assisted Best Linear Unbiased Prediction (MABLUP). The effect of PDQ calculations using the MCMC algorithm on MABLUP accuracy was evaluated based on the realized response to selection for the simulated pedigree. The results showed that by estimating the PDQ’s by MCMC the loss in response because of using an approximate inverse could be reduced to about 20%, while in previous studies this reduction was of 50%. Further, response to MABLUP was greater when four bi-allelic markers were used, and the loss in response due to missing markers was smaller in the case with four markers compared to when only two bi-allelic markers were used. / Tese importada do Alexandria

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-01Bitstream added on 2014-06-13T20:23:19Z : No. of bitstreams: 1 grossi_da_dr_jabo.pdf: 310388 bytes, checksum: 2b91ab5f611fab0a39c17b2857959958 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho, o objetivo foi estudar a associação de marcadores moleculares dos genes do fator do crescimento semelhante à insulina tipo 1 (IGF1), do hormônio do crescimento (GH) e do fator de transcrição da pituitária (PIT1) com pesos ao nascimento (PN), à desmama (PD), aos 12 (P12) e aos 18 (P18) meses de idade, ganho do nascimento a desmama (GND), idade (IPP) e peso (PPP) ao primeiro parto e perímetro escrotal medido aos 12 (PE12) e 18 (PE18) meses de idade em bovinos da raça Canchim. Análises pelo método de máxima verossimilhança restrita, sob modelo animal indicaram que o gene IGF1 foi responsável por 4±3% da variância fenotípica de PN e o gene GH responsável por 7±6% e 26±13% da variação fenotípica de P12 e PPP, respectivamente. Análises de substituição alélica de IGF1, GH e PIT1 sobre o valor genético (VG) direto e materno (PNmaterno e PDmaterno) das características identificaram que os animais com o alelo “229” de IGF1 teriam VG favoráveis para características reprodutivas e de crescimento. Para GH, o alelo “L” apresentou-se relacionado a maiores VG de P12 e IPP e menores VG de PPP. O alelo “Hinf-” de PIT1 foi associado a menores VG de PN, PDmaterno e IPP e maiores VG de PD e PPP. Concluiu-se que existe um QTL para características de crescimento e reprodutivas segregando junto ao marcador de IGF1. O gene GH foi associado com P12, PPP e IPP, enquanto que o gene PIT1 foi associado ao PD, P12 e PPP. A genotipagem de mais animais, ou a saturação da região desses genes por busca de outros polimorfismos, poderá contribuir para quantificar o exato efeito desses genes sobre as características estudadas / Analyses of the association of genetic markers with economic traits in beef cattle have been mainly reported in developed countries. In the Brazilian Canchim breed, studies found association of polymorphism in the insulin-like growth factor 1 (IGF1), growth hormone (GH) and specific pituitary transcriptions (PIT1) genes with growth traits. However, no studies were found that used the variance component approach to estimate the genetic variance due to these genes, or QTLs linked to them, in Canchim cattle.The objective of this study was to evaluate the effects of molecular markers IGF1, GH and PIT1 on the growth and reproductive traits in Canchim cattle. The traits analyzed included: birth weight (BW), weaning weight (WW), average daily gain from birth to weaning (ADG), body weight at 12 (W12) and at 18 months (W18), age at first calving (AFC), body weight at first calving (WFC), scrotal circumference at 12 (SC12) and at 18 months of age (SC18). Proportion of phenotypic variance of these traits that are explained by polymorphisms on the IGF1, GH and PIT1 genes was estimated using the restricted maximum likelihood (REML). In addition the allele substitution effect of these genes on estimated breeding values (EBV) was verified by the least squares method. The polymorphism in the IGF1 explained 4±3% of the BW phenotypic variance, while the polymorphism in GH explained 7±6% e 26±13% of the estimated phenotypic variance for WW and WFC, respectively. There is a QTL for reproductive and growth traits segregating with the marker IGF1. The GH gene was associated with W12, AFC and WFC, while PIT1 was associated with WW, W12 and WFC. Genotyping of more animals or the saturation region of other polymorphisms may help to quantify the exact effect of these genes on these traits

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGG.pdf: 831763 bytes, checksum: b1376af900a84dd0298192f96eea7f38 (MD5) Previous issue date: 2007-03-17 / Universidade Federal de Sao Carlos / The large amount of phenotypic variability between Bos primigenius taurus and Bos primigenius indicus cattle, which had diverged hundreds of thousands of years ago and since then have been explored by men through artificial selection of the breeds to milk and meat production, allows the development of crossbreeds, since there is no reproductive isolation between these subspecies. It is known that part of the described differences for productive and parasite resistance traits among the breeds is under genetic control, and that is possible to distinguish genetically superior individuals from the others of the population with the combined use of molecular genetics and traditional livestock production programs. Since in Brazil the economy is largely influenced by agribusiness, once bovine meat exportation alone generated US$2.5 bilion in 2004, the search and identification of chromosomic regions that control al least part of the variation of these quantitative economic traits (QTL, Quantitative Trait Loci), like birth weight and weight gain, and also regions that influence resistance to parasites, is of great concern. The objective of the present study was to map QTLs for growth traits and resistance to gastrointestinal endoparasites and external parasites, like the tick (Riphicephalus (Boophilus) microplus) and the beef worm (Dermatobia hominis) using microsatellite markers to scan bovine chromosomes five and seven in a F2 Gir x Holstein experimental population. On chromosome five, a significant (P < 0.01) QTL for birth weight and one suggestive (P < 0.05) for resistance to tick count during the rainy season were detected. On chromosome seven, it was identified an indicative QTL (P < 0.10) for tick count in the dry season. In both cases, a significant dominance deviation was observed, suggesting that part of the genetic variation must be atributed to allele combinations. The favorable allele for resistance in chromosome five was from the Gir parental and on chromosome seven, from Holstein, which is a surprising result, since the zebu breeds were traditionally considered as the solely source of tick resistance. No QTL was associated to resistance to endoparasites or to the beef worm. The application of these informations still demands the reduction of confidence intervals for the QTLs locations and validation in other populations. / A enorme variabilidade fenotípica entre os bovinos Bos primigenius taurus e Bos primigenius indicus, os quais se separaram há centenas de milhares de anos atrás, e vêm sendo explorados desde então pelo homem através da seleção artificial de raças para corte e produção de leite, possibilita a formação de raças mestiças, pois não há isolamento reprodutivo entre essas subespécies. Sabe-se também que parte das diferenças observadas entre as raças para características produtivas e de resistência aos parasitas está sob controle genético, e que é possível distinguir animais geneticamente superiores aos demais da população com o uso combinado da genética molecular e do melhoramento animal tradicional. Uma vez que a economia do Brasil é grandemente influenciada pela agropecuária, somente a exportação de carne bovina gerou receita de US$2,5 bilhões em 2004, a busca e identificação de regiões cromossômicas que controlem ao menos parte da variação dessas características quantitativas de interesse econômico (QTL, Quantitative Trait Loci), tais como peso ao nascimento e ganho de peso, e também regiões que influenciem a resistência aos parasitas, é de grande importância. O objetivo do presente estudo foi mapear QTLs para características de crescimento e de resistência à endoparasitas gastrintestinais e parasitas externos, como o carrapato (Rhipicephalus (Boophilus) microplus) e o berne (Dermatobia hominis), utilizando marcadores microssatélites para fazer a varredura dos cromossomos cinco e sete dos bovinos, em uma população F2 Gir x Holandês. No cromossomo cinco, detectamos a presença de um QTL significativo (P < 0,01) para peso ao nascimento e outro sugestivo (P < 0,05) para contagem de carrapato na estação chuvosa. No cromossomo sete, detectamos um indicativo de QTL (P < 0,10) para contagem de carrapato na estação seca. Em ambos os casos houve desvio significativo de dominância, sugerindo que parte da variação genética da característica deve ser atribuída à combinação de alelos. O alelo favorável para resistência do QTL no cromossomo cinco foi oriundo da raça Gir e o do cromossomo sete da raça Holandesa, fato surpreendente, dado que as raças zebuínas foram tradicionalmente consideradas como única fonte de resistência ao carrapato. Nenhum QTL foi associado à resistência aos endoparasitas gastrontestinais ou ao berne. A aplicação dessas informações depende ainda da redução do intervalo de confiança para a posição dos QTLs e validação em outras populações.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2723.pdf: 2001092 bytes, checksum: 6bae280345122d0ea7786c7d117261f1 (MD5) Previous issue date: 2009-07-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / In the latest years, Brazil became one of the most important countries regarding the production and exportation of animal-based food. Improvements on the sanitary conditions and animal research applied to animal production were some of the elements which have placed Brazil in this highlight position. However, difficulties on controlling the tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus and herd management limitations concerning heat stress situations hamper a greater development on the national production. A significant part of the variation on these traits is controlled by many genes (Quantitative Trait Loci - QTL). The identification of loci influencing these traits is important for genetic improvement programs. The objective of this study was to identify and map QTL for tick resistance and heat stress tolerance in the chromosomes 24 and 29, as well as QTL related to growth traits in a F2 population (Gir x Holstein) by using the microsatellites scan methodology. No QTL was identified for the tick number found. However, on chromosome 24, an indicative QTL (P<0.10) for birth weight was identified. On chromosome 29, significant QTL for sweating rate (P<0.01) and respiration frequency (P<0.05) were also recognized. In addition, a suggestive QTL (P<0.05) for standardized weaning weight was found in chromosome 29 in one of the families. These results could help to improve the knowledge about the general factors affecting the evaluated traits, making possible the development of more efficient selection strategies for the environment conditions in the Brazilian production systems. / Nos últimos anos, o Brasil tornou-se um dos principais países produtores e exportadores de produtos de origem animal. Melhorias nas condições sanitárias e pesquisas em melhoramento animal são alguns dos fatores que levaram o Brasil a essa posição de destaque. Entretanto, dificuldades no controle do carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus e no manejo do rebanho em situações de estresse térmico prejudicam o maior desenvolvimento da produção nacional. Uma parte significativa da variação dessas características quantitativas são controladas por vários genes (Quantitative Trait Loci - QTL). A identificação desses locos que influenciam essas características é de grande importância para o melhoramento genético. Esse trabalho teve como objetivo identificar e mapear QTL nos cromossomos 24 e 29 para resistência ao carrapato, tolerância ao estresse térmico e para medidas de crescimento em uma população F2 (Gir x Holandês), utilizando a metodologia de varredura cromossômica por microssatélites. Nenhum QTL para contagem de carrapatos foi identificado. No cromossomo 24, foi identificado um indicativo de QTL (P<0,10) para peso ao nascimento. No cromossomo 29, identificamos QTL para taxa de sudação (P<0,01) e freqüência respiratória (P<0,05), além de um QTL sugestivo (P<0,05) dentro de uma família para peso padronizado à desmama. Os resultados obtidos poderão auxiliar no conhecimento geral dos fatores que influenciam as características avaliadas, possibilitando o desenvolvimento de estratégias de seleção mais eficientes para as condições ambientais encontradas nos sistemas de produção brasileiros.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:20:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5957.pdf: 1817842 bytes, checksum: 3a464c38f047332afbfc87da9c58af07 (MD5) Previous issue date: 2014-03-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / This thesis is divided into three chapters in order to facilitate the understanding of the experiments that will be presented. The first chapter refers to a concise literature review, which covers the main theoretical themes and justifications regarding the developed experiments presented in the following chapters. The second chapter presents two genome-wide association studies in Nellore cattle, being the first for meat quality traits and the second for the mineral content of the Longissimus dorsi muscle. Considering the importance of beef tenderness for producer, the third chapter deals with the strategy used to identify candidate genes that explain the variation in this trait in Nellore breed. The experimental results suggested that meat quality traits and mineral content of skeletal muscle is at least partially genetically determined. Most quantitative trait loci (QTLs) identified is of small effects, revealing the polygenic background of those traits and the importance of applications that consider variation at the genomic level. However, some major effect QTLs were found for muscle pH , iron, selenium , zinc and calcium content in muscle, which accounted for 4.01 , 6.53 , 3.53 , 2.59 and 2.55% of the additive genetic variance , respectively. Through these studies, we produced an extensive list of candidates genes and metabolic pathways related to economic interest traits in beef cattle, which should contribute to the understanding of the their underlying genetic mechanisms. A genome-wide association approach still not economically feasible for beef producers, therefore candidate genes strategy is interesting because of its major accessibility. KCNJ11, MyoD1 and ASAP1 candidate genes were identified as explaining part of the variation in meat tenderness of Nellore breed. The validation of genomic regions and candidate genes identified in this study and future mapping of causal mutations should contribute to the implementation of marker-assisted selection and for the genomic selection of traits of economic interest in Nellore cattle. / A presente tese encontra-se dividida em três capítulos com o intuito de facilitar o entendimento dos experimentos apresentados. O primeiro capítulo refere-se a uma concisa revisão bibliográfica, a qual aborda os principais embasamentos teóricos e as justificativas dos experimentos desenvolvidos que serão apresentados nos demais capítulos. O segundo capítulo apresenta dois estudos de associação genômica ampla na raça Nelore, sendo o primeiro para características de qualidade de carne e o segundo para o conteúdo de minerais no músculo Longissimus dorsi. Considerando a importância da maciez da carne para a pecuária de corte nacional, o terceiro capítulo aborda a estratégia de genes candidatos utilizada para identificar genes que explicam a variação dessa característica em bovinos da raça Nelore. Os resultados dos experimentos realizados indicaram que as características de qualidade de carne e conteúdo de minerais no músculo esquelético são pelo menos parcialmente determinadas geneticamente. A maioria dos loci para características quantitativas (QTLs) identificados são de efeitos pequenos, revelando a natureza poligênica das características avaliadas e a importância da aplicação de avaliações que considerem a variação de polimorfismos em nível genômico. No entanto, alguns QTLs de efeitos maiores foram identificados, como por exemplo, para pH muscular, conteúdo de ferro, selênio, cálcio e zinco no músculo, os quais explicaram 4,01, 6,53, 3,53, 2,59 e 2,55 % da variância genética aditiva, respectivamente. Por meio destes estudos, produzimos uma ampla lista de genes candidatos relacionados com características de interesse econômico para pecuária de corte, os quais devem contribuir para o entendimento dos mecanismos genéticos subjacentes às essas características. A estratégia de associação genômica ampla ainda não é economicamente viável para os produtores de gado de corte, sendo assim a estratégia de genes candidatos ainda é interessante devido sua maior acessibilidade e menor custo. Os genes candidatos KCNJ11, MyoD1 e ASAP1 foram identificados como explicando parte da variação da maciez de carne de animais raça Nelore. A validação das regiões genômicas e genes candidatos identificados neste estudo e o futuro mapeamento de mutações causais devem contribuir para implementação da seleção assistida por marcadores e ainda para a seleção genômica de características de interesse econômico na raça Nelore.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:21:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMM.pdf: 1266413 bytes, checksum: d6fbf6c10fe74d26ef6a06263083f0bd (MD5) Previous issue date: 2006-06-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Brazil possesses the largest commercial bovine herd in the world and cattle represents about 43% of agricultural PIB of Brazil. Crossing Bos taurus and Bos indicus species allows the combination of traits of production from the first specie and of rusticity from the second specie for the genetic improvement of the bovines. Due to the economical relevance of livestock in Brazil, the search for regions in the genome that contribute to prodution traits is object of many studies including traits such as meat yield, precocity of growth and many weight measures (eg. birth weight, yearling weight). The endoparasites and ectoparasites have great economical relevance, once the growth losses and production (meat and milk) affect the bovine herd and consequently, the producer and consumer. The objective of this work was to map QTL (Quantitative Trait Loci) for growth traits and for resistance to ectoparasite and endoparasites through the BTA14 scan, using microssatellite markers in a F2 population Holstein x Gyr. The QTL mapping for the trait birth weight (BW) suggested a QTL (P <0.05) at 1 cM from centromere and for the weight at 60 days (P60), a suggestive QTL (P <0.05) was found at 0 cM from centromere. The mapping for resistance to the ectoparasite Boophilus microplus revealed a significant QTL (P<0.01) at 22 cM from centromere but no association was observed for endoparasites. Together, the results found in this work suggest the possibility to map regions of the bovine genome that affect quantitative traits, like growth and resistance, by means of microssatellite markers. / O Brasil possui o maior rebanho bovino comercial do mundo e a bovinocultura representa cerca de 43% do PIB agropecuário do Brasil, onde o cruzamento das espécies Bos taurus e Bos indicus permite a combinação de características de produção da primeira espécie e a rusticidade da segunda espécie visando o melhoramento genético dos bovinos. Devido à essa importância econômica da pecuária no Brasil, a procura por regiões no genoma que contribuem para características de produção é objeto de muitos estudos, que incluem características como rendimento de carne, precocidade de crescimento e diversos tipos de pesos. Também importante é o combate aos endoparasitas e ectoparasitas, que têm grande relevância econômica, uma vez que as perdas de crescimento e de produção (carne e leite) afetam o rebanho bovino e consequentemente, o produtor e consumidor. O objetivo deste trabalho foi mapear QTLs (Quantitative Trait Loci) para características de crescimento e de resistência (a ectoparasitas e endoparasitas) por meio da varredura do cromossomo 14 dos bovinos (BTA14), utilizando marcadores microssatélites em uma população F2 Holandês x Gir. O mapeamento de QTLs relacionados à característica peso ao nascimento (PN), permitiu encontrar um QTL sugestivo (P<0,05) a 1 cM do centrômero e para a característica peso aos 60 dias (P60), permitiu encontrar um QTL sugestivo (P<0,05) a 0 cM do centrômero. O mapeamento para característica de resistência ao ectoparasita Boophilus microplus revelou um QTL significativo (P<0,01) a 22 cM do centrômero e à resistência a endoparasitas nenhum QTL foi associado. Os resultados encontrados neste trabalho sugerem que é possível mapear regiões do genoma dos bovinos que afetam características quantitativas, como crescimento e resistência à parasitas, através da utilização de marcadores microssatélites.

Doctor of Philosophy / Department of Agronomy / Guihua Bai / Guorong Zhang / Wheat yield and quality is influenced by many abiotic and biotic environmental factors. Pre-harvest sprouting (PHS) occurs when physiologically matured spikes are exposed to wet field conditions before harvest, which results in seed germination and causes significant losses in yield and end-use quality. Wheat stripe rust is one of the most important biotic factors reducing grain yield and quality. To investigate the genetic basis of the resistance to PHS and stripe rust in hard white winter wheat cultivars Danby and Tiger and develop molecular markers for marker- assisted breeding, a double haploid (DH) population, derived from those two cultivars, was genotyped with simple sequence repeats (SSR) markers and simple nucleotide polymorphism (SNP) markers. This DH population was assessed for resistance to PHS and stripe rust in both greenhouse and field experiments. For PHS, one major resistant quantitative trait locus (QTL) was consistently detected on the short arm of chromosome 3A in all three experiments conducted and explained 21.6% to 41.0% of the phenotypic variation (PVE). This QTL is corresponding to a previously cloned gene, TaPHS1. A SNP in the promoter of TaPHS1 co- segregated with PHS resistance in this mapping population. Meanwhile, two other QTLs, Qphs.hwwg-3B.1 and Qphs.hwwg-5A.1, were consistently detected on the chromosome arms 3BS and 5AL in two experiments. These two QTLs showed significant additive effects with TaPHS1 in improving PHS resistance. For stripe rust, three major QTLs were consistently detected in four out of six environments for infection type (IT) or disease severity (DS). Two of them, QYr.hwwg-2AS1 and QYr.hwwg-4BL1, contributed by the Danby allele explained up to 28.4% of PVE for IT and 60.5% of PVE for DS. The third QTL, QYr.hwwg-3BS1, contributed by the Tiger allele, had PVE values up to 14.7% for IT and 22.9% for DS. QYr.hwwg-2AS1 and QYr.hwwg- 4BL1 are likely the same resistance genes reported previously on chromosome arms 2AS and 4BL. However, QYr.hwwg-3BS1 might be different from the reported gene cluster near the distal end of 3BS where Yr57, Yr4, Yr30 and Sr2 were located. Significant additive effects on reducing IT and DS were observed among these three major QTLs. In order to pyramid multiple QTLs in breeding, user-friendly Kompetitive allele specific PCR (KASP) markers were successfully developed for several QTLs identified in this study. The QTLs and their interactions found in this study together with those novel flanking KASP markers developed will be useful not only for understanding genetic mechanisms of PHS and stripe rust resistance but also for marker- assisted breeding to improve wheat resistance to PHS and stripe rust by gene pyramiding.

Submitted by Rafael de Matteis null (rafamatteis@gmail.com) on 2017-11-08T12:06:38Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_final_07_11.pdf: 1681500 bytes, checksum: 500c4cfcd27a41f039ae32bf6442d92c (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-11-21T13:44:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 matteis_r_me_jabo.pdf: 1681500 bytes, checksum: 500c4cfcd27a41f039ae32bf6442d92c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-21T13:44:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 matteis_r_me_jabo.pdf: 1681500 bytes, checksum: 500c4cfcd27a41f039ae32bf6442d92c (MD5) Previous issue date: 2017-10-11 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Ao longo de várias décadas a raça Quarto de Milha foi selecionada para diferentes objetivos, formando grupos com aptidões ou habilidades distintas, como a linhagem de corrida, que apresenta melhor desempenho que qualquer outra linhagem ou raça em corridas de curta distância e a linhagem de trabalho, utilizada no manejo de bovinos a campo e em provas de caráter funcional. Considerando as diferenças nas medidas corporais e na musculatura que ocorrem entre as linhagens de corrida e de trabalho da raça Quarto de Milha, o objetivo deste trabalho foi analisar a ocorrência de relações entre alelos de polimorfismos da região cromossômica do gene da miostatina MSTN (ECA18), um regulador negativo do desenvolvimento muscular, e as duas linhagens da raça. Outro objetivo foi realizar análises de associação de polimorfismos dessa região cromossômica com valor genético estimado (EBV) do desempenho em corridas, dado pelo índice de velocidade máximo (IV max), e EBVs da altura à cernelha (AC), perímetro torácico (PT) e comprimento corporal (CC) na linhagem de corrida, e com EBVs da AC, PT e CC na linhagem de trabalho. Foram utilizadas informações genômicas, fenotípicas e de pedigree de 420 equinos, de ambos os sexos, registrados na associação Brasileira de criadores (ABQM), sendo 352 da linhagem de corrida e 68 da de trabalho. Na região genômica estudada (gene MSTN ± 2Mb), foram identificados 46 SNPs e 1 SINE – ERE1 comuns às linhagens de trabalho e de corrida, dos quais 32 SNPs e 1 SINE apresentaram alelos com frequências significativamente diferentes entre às mesmas. Também foi constatado que a porção dessa região mais próxima ao gene MSTN (± 1Mb) é menos polimórfica na linhagem de corrida em relação à de trabalho, o que pode ser consequência de maior pressão de seleção sobre essa região na linhagem de corrida e/ou em função do uso de animais da raça Puro Sangue Inglês na mesma. Em relação aos polimorfismos associados à fenótipos (p não ajustado < 0,05), destacaram-se os relacionados à altura de cernelha na linhagem de corrida devido ao seu grande número (p não ajustado < 0,05) e alto desequilíbrio de ligação. Ademais estes marcadores apresentaram frequências do alelo favorável significativamente maiores em relação à linhagem de trabalho. Tendo se em vista a possibilidade de associação genética entre características morfológicas e desempenho em equinos, esse resultado é de grande importância, fornecendo informações para futuros estudos de melhoramento genético animal. / For several decades the Quarter Horse breed was selected for different purposes, forming groups with different abilities, such as the racing line, which performs better than any other lineage or breed in short distance races and the lineage of work, used in the management of field cattle and in functional tests. Considering the differences in body measurements and musculature that occur between racing and working strains of the Quarter-Mile breed, the objective of this study was to analyse the occurrence of relations between polymorphic alleles of the chromosomal region of the myostatin (MSTN) gene (ECA18), a negative regulator of muscle development, and the two lineages of the breed. Other objective was to perform association analyses of these polymorphisms with estimated genetic value (EBV) of the performance in lineages, given by the maximum velocity index (IV max), and EBVs of height at withers (HW), heart girth (HG) and body length (BL) in the racing line, and with EBVs of AC, PT and CC in the working line. We used genomic, phenotypic and pedigree information from 420 horses of both sexes, recorded in the Brazilian breeders' association (ABQM), 352 and 68 of the racing and working line, respectively. In the studied genomic region (MSTN gene ± 2Mb), 46 SNPs and 1 SINE - ERE1 were identified, common to the working and running strains, of which 32 SNPs and one SINE presented alleles with significantly different frequencies between them. It has also been found that the portion of this region closest to the MSTN gene (± 1Mb) is less polymorphic in the racing versus the working strain, which may be a consequence of higher selection pressure on that region in the racing line and / or due to the use of purebred English animals in it. In relation to the polymorphisms associated with the phenotypes (p not adjusted <0.05), those related to the height of the withers in the race line due to their large number (p not adjusted <0.05) and high linkage disequilibrium were the most prominent. In addition, these markers presented frequencies of the favorable allele significantly higher in relation to the working lineage. Considering the possibility of genetic association between morphological characteristics and performance in equines, this is a result of great importance, providing information for future animal breeding studies. / CNPq: 134521/2015-3

As global meat consumption is rising, the negative impact the animal husbandry sector has on the environment will increase. Greenhouse gas emissions have increased by 40 % during the last 200 years, and the animal husbandry sector is today responsible for 18 % of the total greenhouse gas emissions from food production. More environmentally friendly protein sources, such as soy and pea, must therefore be developed. Pisum sativum can (unlike the most popular meat alternative – soy) be grown all over Europe and might thus be a good alternative that allows for locally sourced alternatives to meat protein. Identifying genes with important agricultural properties might aid the development of pea cultivars with a more reliable protein content. One such gene was hypothesised to be the OMT gene, which is strongly expressed during the embryonic development of P. sativum and seems involved in functions such as seed storage and protein synthesis. Thirty-one accessions of P. sativum were tested to see if different improvement types differed from each other regarding protein content and seed weight, but no such differences were found. DNA was extracted from all accessions, sequenced, and successful sequences were tested to determine if variation in the gene correlated with protein content. Two haplotypes were identified, but there was no correlation between them and protein content found. Based on the results of this study, there is little evidence that the OMT gene correlates with protein content in the studied accessions.

Doctor of Philosophy / Genetics Interdepartmental Program / Allan K. Fritz / Wheat diseases cause significant economic losses every year. To ensure global food security, newly released cultivars must possess increased levels of broadly-effective resistance against wheat pathogens, acceptable end-use quality, and high yield potential. Genetic host resistance stands out from other management strategies as the most viable option for controlling diseases. New genotyping platforms allow whole genome marker discovery at a relatively low cost, favoring the identification of novel loci underlying traits of interest. The work presented here describes genomic approaches for mapping and predicting the resistance to Fusarium head blight (FHB) and wheat rusts. The first study used biparental mapping to identify quantitative trait loci (QTL) associated with Fusarium head blight (FHB) resistance. A doubled haploid population (DH) was originated from a cross of Everest and WB-Cedar, which are widely grown wheat cultivars in Kansas with moderately resistant and moderately susceptible reactions to FHB, respectively. We confirmed that neither of the parents carry known large-effect QTLs, suggesting that FHB resistance is native. Eight small-effect QTLs were identified as associated with multiple mechanisms of FHB resistance. All QTLs had additive effects, providing significant improvements in levels of resistance when they were found in combinations within DH lines. In the second study, a genome-wide association mapping (GWAS) and genomic selection (GS) models were applied for FHB resistance in a panel of 962 elite lines from the K-State Wheat Breeding Program. Significant single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with the percentage of symptomatic spikelets were identified but not reproducible across breeding panels tested in each year. Accuracy of predictions ranged from 0.25 to 0.51 depending on GS model, indicating that it can be a useful tool to increase levels of FHB resistance. GWAS and GS approaches were also applied to a historical dataset to identify loci underlying resistance to leaf and stem rust at seedling stage in a panel of elite winter wheat lines. Infection types of multiple races of wheat rusts from the last sixteen years of the Southern Regional Performance Nursery (SRPN) were used in this study. A total of 533 elite lines originating from several breeding programs were tested in the SRPN during this period of time. GWAS identified significant SNP-trait associations for wheat rusts, confirming the effectiveness of already known genes and revealing potentially novel loci associated with resistance.