Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-07-07Bitstream added on 2014-06-13T20:03:33Z : No. of bitstreams: 1 barbosa_mpm_dr_jabo.pdf: 358402 bytes, checksum: d85997fcfe0314483cdbbbf3d2c88ca2 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Estudos de associação baseados em desequilíbrio de ligação (DL) são importantes ferramentas para construção de mapas de ligação e utilização em programas de melhoramento assistidos por marcadores. Em geral, são utilizadas populações segregantes ou linhagens isogênicas para composição destes programas. Com o objetivo de comparar o desequilíbrio de ligação em linhagens duplo-haplóides (DH) e linhagens obtidas por meio de autofecundação, duzentas e quarenta e cinco linhagens – cento e setenta e cinco convencionais e setenta DHs – foram submetidas à análise de marcadores do tipo Single Nucleotide Polymorphism (SNP), utilizando-se mil duzentos e trinta e quatro marcadores distribuídos pelos dez cromossomos. O resultado da regressão entre as distâncias mostrou um R2 de 0,6546 para linhagens duplo-haplóides e uma equação de tendência logarítmica, sendo y= -0,024ln(x) + 0,159. Para as linhagens convencionais, o R2 foi de 0,5727, com a equação que explica a tendência, sendo y = -0,008ln(x) + 0,0659. Os dados de DL foram analisados individualmente, por cromossomo; e, assim como na análise conjunta, individualmente, todos os cromossomos tiveram o mesmo comportamento quando se comparam o DL de linhagens DH e os convencionais, sendo que os valores de DL nas linhagens DH foram em geral mais altos que nas convencionais. Os resultados indicam que, para a obtenção de linhagens DH, a recombinação ocorre em blocos maiores quando comparado com as linhagens convencionais. / Association studies based on linkage disequilibrium (LD) are important tools for linkage maps construction and to use in marker-assisted breeding programs. Typically, segregating populations or isogenic lines are used to compose them. With objective of compare the linkage disequilibrium on double haploid lines (DH) and lines obtained by self pollination (Conventional), two hundred and forty five inbred lines, where one hundred seventy five conventional and seventy DHs where submitted to the analysis of Single Nucleotide Polymorphism (SNP) molecular markers, using one thousand two hundred and thirty four markers random distributed over the ten chromosomes. The regression output among the distances showed R2 of 0.6546 for double haploids lines and one logarithmic trend equation, being y = -0.024ln(x) + 0.159 For conventional lines, R2 was 0.5727, with an equation that explains the trend, being y = -0.008ln(x) + 0.0659. LD data were analyzed by chromosomes individually and as such in the joint analysis, all individual chromosomes showed the same patternr when comparing the LD of DH lines versus conventional lines, being the LD of DH lines generally higher that the conventional lines. Results show that to obtain DH lines the recombination occurs in larger blocks when compared against the conventional lines.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 338043 bytes, checksum: a834b14ee2a313c551703de0f053cc4d (MD5) Previous issue date: 2008-03-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the study of genetic linkage between two marker loci or between markers and a QTL it is usually necessary to have appropriate designed populations (experimental populations). However, for some species such designed populations could be hard to obtain. In this scenario, the linkage disequilibrium (LD) has been used to build genetic map and to identify QTL. In this work, we used simulation to evaluate the efficiency of LD to construct genetic maps (LD-genetic map) of molecular markers as well as to map QTL (LD-QTL mapping) in non- structured families of outbreed populations. As for the LD- genetic map study, we designed genomes with high saturation level (markers apart from each other less than 5 cM), and random saturation level (markers apart from each other ranging from 0 to 20 cM), five linkage groups and 20 markers per linkage group. We simulated compounds of second generation with 200 and 1000 individuals, derived from the mating of two parental populations of size 200, under four levels (1.0, 0.9, 0.8 and 0.7) of difference in the frequency of each marker (marker-frequency difference) between parental populations. These compounds were used to obtain the sampled genomes, which were compared with the designed genomes to measure the efficiency of LD to construct genetic map. In the LD-QTL mapping study, we adopted, with slightly modifications, the steps to obtain the designed genome and the compounds as described above. We designed genomes with ten linkage groups, each with 20 markers, but for linkage group 1 which had just five markers. We distributed 200 genes controlling quantitative traits along the ten linkage groups. However, only the linkage group 1 had a major QTL along with 19 minor genes. All other linkage groups had 20 minor genes each. In the LD-QTL mapping study, for the detection, estimation of substitution effects and of dominance, we idealized three quantitative traits, each being affected by a major QTL. The trait yield (g/ear) had a QTL with positive dominance; the trait expansion capacity (mL/g) had a QTL with bidirectional dominance; and the trait relative liquid growth (%) had a QTL with negative dominance. We used the method of single marker analysis base on regression to model the QTL effects. The analyses of power for QTL identification and substitution effect estimation were done by linear regression. On the other hand, the analysis of dominance effect was done by polynomial regression with the quadratic term included in the model. In the LD-genetic map study the linkage groups were satisfactory recovered, with only few exceptions. The bias in recovering the designed genome increased with the decreasing of the marker- frequency difference between parental populations from 1.0 to 0.7. Based on the percentage of correct ordered markers in the genome, we found that the LD-genetic map was efficient, with correct ordering of markers superior to 86%. Our results support that the most efficient population for LD-genetic map was the one equivalent to an F2 intercross population. With respect to the QTL detection, in general, the power of detection was satisfactory, independent of the quantitative trait simulated. The results of effect substitution of marker revealed that markers closer to the QTL had bigger effects. The detections of dominance effects were efficient only on the compounds from the mating of parental populations with marker-frequency difference superior than 0.9 and sample size of 1.000. The results of dominance direction analyses on the markers for the trait yield were efficient in determining the direction of dominance of QTL, with few exceptions where complete dominance was present. For the trait expansion capacity, the specification of which markers had positive or negative effect was not possible because of the bidirectional nature of the simulated dominance effects. For the trait liquid growth the estimated effects of dominance at markers often revealed the correct dominance effects direction of the QTL. It is important to point out that the results of our LD-QTL mapping study were based on traits in which the phenotypic variance explained by the QTL is between 10 and 30% of the total phenotypic variance. / No estudo de ligação entre dois locos marcadores e análise de QTL é preciso realizar cruzamentos apropriados para o mapeamento das populações. No entanto, a realização de cruzamentos pode ser difícil em algumas espécies. Nestes casos, tem-se utilizado desequilíbrio de ligação (LD) ou de fase gamética. Este trabalho, realizado por meio de simulação de dados, teve como objetivos avaliar a eficiência do mapeamento de marcas moleculares e identificar o QTL em populações não-endogâmicas e não-estruturadas em famílias, com base em desequilíbrio de fase gamética. Para o mapeamento de marcas moleculares foram simulados genomas com nível de saturação alto (distância menor que 5 cM) e aleatório (distância entre 0 e 20 cM), cinco grupos de ligação e 20 marcas por grupo. Para obtenção dos genomas amostrais foram simulados compostos de segunda geração, com 1.000 e 200 indivíduos, derivados do cruzamento entre duas populações parentais, com tamanho 200, sob quatro níveis (1,0, 0,9, 0,8 e 0,7) de diferença mínima de freqüência de mesma marca entre os genitores. A partir dos genomas amostrais foi avaliada a eficiência de recuperação dos genomas paramétricos. Na detecção de QTL, seguiu-se o mesmo processo para simulação dos genomas e dos compostos, porém com algumas particularidades. Foram simulados genomas com dez grupos de ligação, devendo ser ressaltado que em cada genoma somente o grupo de ligação 1 foi simulado com cinco locos marcadores. Nestes grupos também foram distribuídos 200 genes controladores de características quantitativas. Porém, somente no grupo de ligação 1 foram alocados QTL e 19 genes de efeito menor. Em cada um dos demais grupos de ligação foram alocados mais 20 genes de efeito menor. Na análise de QTL, incluindo detecção e estimação dos efeitos de substituição e desvios de dominância, foram idealizadas três características quantitativas, com um QTL controlando cada característica. As características foram: produção (g/espiga), com direção de dominância positiva; capacidade de expansão (ml/g), com direção de dominância bidirecional; e crescimento líquido relativo (%), com direção de dominância negativa. Neste trabalho, foi empregado o método das marcas simples com base em análise de regressão. A avaliação do poder de detecção de QTL e os efeitos de substituição foram obtidos por regressão linear, enquanto os efeitos de dominância foram obtidos por regressão polinomial, incluindo o termo quadrático. No mapeamento de marcas moleculares, verificou-se que os grupos de ligação foram recuperados de forma satisfatória, com algumas exceções. Maior viés na recuperação dos genomas paramétricos foi verificado à medida que se diminuiu a diferença de freqüência de mesma marca entre os genitores de 1,0 para 0,7. Com base no porcentual de marcas ordenadas corretamente o mapeamento foi eficiente, apresentando valores superiores a 86%. Diante dos resultados obtidos concluiu-se que a população mais eficiente para o mapeamento é a equivalente a uma F2. Quanto à detecção de QTL, de modo geral, o poder de detecção foi satisfatório, independentemente do caráter idealizado. A análise do efeito de substituição de marca revelou maior magnitude de efeito para as marcas mais próximas ao QTL. Em relação ao teste de dominância nos locos marcadores, foi verificada eficiência na detecção de dominância apenas nos compostos obtidos do cruzamento entre genitores com diferença de freqüência de mesma marca maior ou igual a 0,9 e com tamanho de amostra igual 1.000. Avaliando o sinal do efeito de dominância, para a característica produção, verificou-se que os efeitos estimados nos locos marcadores foram consistentes em revelar a direção de dominância no loco do QTL, com algumas exceções quando dominância completa. Para característica capacidade de expansão, em virtude de ter sido considerada sob direção de dominância bidirecional, não foi possível a determinação de quais marcas têm efeito positivo ou negativo. Para a característica crescimento líquido relativo, as estimativas dos efeitos de dominância nos marcadores revelaram, quase sem exceção, a direção de dominância no loco do QTL. É importante ressaltar que os resultados obtidos neste trabalho, para o mapeamento de QTL, são válidos para QTLs que expliquem entre 10 e 30% a variação fenotípica do caráter.

A associação não aleatória entre alelos de diferentes lócus caracteriza o que é chamado de desequilíbrio de ligação (DL) entre eles. A extensão do DL nas populações humanas pode ser influenciada por muitos fatores, tais como taxa de recombinação, características demográficas (idade, tamanho e taxa de crescimento) e fatores evolutivos (deriva genética, efeito fundador, gargalos populacionais, mutação, seleção e fluxo gênico). Portanto, o conhecimento dos padrões do DL fornecem dados que auxiliam na descrição dos eventos demográficos e evolutivos sofridos pelas populações. O objetivo deste estudo foi descrever os padrões de DL de quatro populações brasileiras e correlacioná-los com suas respectivas histórias demográficas, uma vez que estas populações experimentaram alguns dos eventos evolutivos que geram ou retardam o decréscimo do DL, como fundação por poucos indivíduos, miscigenação no momento da fundação e posterior isolamento. Foram analisadas amostras de três populações remanescentes de quilombos do Estado do Piauí, Gaucinha (GAU, n = 14), Mimbó (MIB, n = 15) e Sítio Velho (STV, n = 15) e da população urbana de Teresina, Piauí (TES, n = 15), além de sete amostras populacionais do projeto HapMap (CEU, CHB, JPT, ASW, LWK, MKK, YRI, todas com n = 15). Foram genotipados mais de 250 mil SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) utilizando-se o GeneChip® Human Mapping 250K Nsp I Array - Affymetrix® nas amostras das quatro populações brasileiras. Os dados brutos das populações do HapMap para este array foram obtidos na página do projeto. Os genótipos para todas as amostras foram determinados pelo algoritmo CRLMM após comparação com o algoritmo BRLMM, e as análises de DL e determinação dos blocos de haplótipos foram realizadas com o uso do programa Haploview. Considerando-se o número de blocos de haplótipos detectados em cada população estudada, padrão semelhante foi observado em todos os autossomos. Em geral, a população europeia (CEU) e as duas populações asiáticas (CHB e JPT) do HapMap apresentaram os maiores números de blocos, enquanto que os menores números foram observados nos quilombos GAU e MIB e na população TES. As populações africanas LWK, MKK e YRI e a população afro-americana ASW apresentaram os valores intermediários e a população afro-brasileira STV, apresentou um número de blocos apenas inferior a CEU, CHB e JPT. A grande contribuição africana nos quilombos GAU e MIB pode explicar o menor DL observado nestas comunidades. Por outro lado, o menor DL em TES se deve, provavelmente, à sua fundação, que envolveu um maior número de indivíduos e foi seguida por um rápido crescimento. A possível explicação para o maior DL observado em STV, em relação aos demais quilombos, consiste em sua peculiar história demográfica: esta comunidade experimentou uma miscigenação no momento de sua fundação, que foi seguida por um crescimento lento e pouca diferenciação. Assim, foi demonstrado como os eventos demográficos de cada população influenciam seus respectivos padrões de DL. / The non-random association between alleles of different loci characterizes what is called linkage disequilibrium (LD) between them. The LD extent in human populations can be influenced by many factors, such as recombination rate, demographic features (age, size and growth rate) and evolutionary events (genetic drift, founder effects, population bottlenecks, mutation, selection and gene flow). Therefore, knowledge of the LD patterns provides data that assists in describing the evolutionary and demographic events experienced by populations. The aim of this study was to describe the LD patterns of four Brazilian populations and correlate these patterns with their respective demographic histories, since these populations have experienced some of the evolutionary events that produce or retard the LD decrease, such as foundation by few individuals, admixture at the founding moment and subsequent isolation. Samples from three quilombo remnants populations of the Piauí State, Gaucinha (GAU, n = 14), Mimbó (MIB, n = 15) and Sítio Velho (STV, n = 15) and the urban population of Teresina, Piauí (TES, n = 15), and seven population samples from the HapMap Project (CEU, CHB, JPT, ASW, LWK, MKK, YRI, all with n = 15) were analyzed. More than 250 thousand SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) were genotyped using the GeneChip ® Human Mapping 250K Nsp Array I - Affymetrix ® in the samples of the four Brazilian populations. Raw data of the HapMap population samples for this array were obtained from the HapMap homepage. Genotypes for all samples were determined by CRLMM algorithm after comparison with the BRLMM algorithm. LD analyzes and determination of haplotype blocks were performed using the Haploview software. Considering the number of haplotype blocks detected in each population, a consistent pattern was observed for all autosomes. The European population (CEU) and the two Asian populations (CHB and JPT) of the HapMap showed the highest numbers of blocks, while the lowest numbers were observed in the GAU and MIB quilombos and in the TES population. The African populations, LWK, MKK and YRI, and the African-American ASW exhibited intermediate values and the African-Brazilian population STV, presented a number of blocks smaller than that observed for CEU, CHB and JPT. The great African contribution in the GAU and MIB quilombos may explain the lower LD observed in these communities. On the other hand, the lower LD in TES is probably due to its foundation that involved a larger number of individuals and was followed by a fast growth. A possible explanation for the higher LD observed in STV, compared to other quilombos, consists in its particular demographic history: this community experienced admixture at the time of its foundation, which was followed by slow growth and low differentiation. Thus, it was shown how the demographic events of each population influence their respective LD patterns.

The selection on genetic values predicted from markers could substantially increase the rate of genetic gain in animals by increasing accuracy of prediction and reducing generation interval, especially for difficult to measure traits, such as feed efficiency. Feed efficiency is the most important trait in animal production due to its impacts on cost of production and environmental factors. Many metrics measure the feed efficiency, such as ratio of gain to feed (FER), the ratio of feed to gain (FCR) and residual feed intake (RFI). Nevertheless, in ovine, no study with the aim of understand the genetic variants or the accuracy of genomic estimated breeding value (GEBV) for feed efficiency traits was published yet. Moreover, before to apply the genomic information, it is necessary to understand and characterized the population structure, for instance, by linkage disequilibrium (LD). Both genome-wide association studies (GWAS) and genomic selection (GS) leverage LD between marker and causal mutation. Based on the above considerations, the aim of this study was to map LD in ovine, characterized by Brazilian Santa Inês sheep; to search genetic variants for feed efficiency traits (FER, FCR and RFI) through GWAS; and to verify the accuracy of GEBV for RFI. In total, 396 samples (animals) of Longissimus dorsi muscle were collect. A high-density panel of SNP (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip®) comprising 54,241 SNPs was used to obtain the genotyping data. The phenotype data was comprised of 387 animals. The average LD between adjacent markers for two LD metrics, r² and |D\'|, were 0.166 and 0.617, respectively. The degree of LD estimated was lower than reported in other species and it was characterized by short haplotype blocks. Consequently, for genomic analyses, high-density panels of marker are recommended. Many markers were associated to feed efficiency traits in GWAS, mainly to RFI trait. Few candidate genes were reported in this study, highlighting NRF-1 (nuclear respiratory factor 1), which controls mitochondrial biosynthesis, the most important process responsible by a great fraction of the produced energy. Finally, we verified the accuracy of GEBV for RFI using few Bayesian regression models, and we found low accuracy, ranging from 0.033 (BayesB with π=0.9912) to 0.036 (BayesA), which might be explained by the low relationship among animals and small training population. / A seleção com base nos valores genéticos genômicos preditos pode aumentar substancialmente a taxa de ganho genético em animais por meio do aumento da acurácia de predição e redução do intervalo de gerações, especialmente para características de difícil e/ou onerosa mensuração, como eficiência alimentar. A eficiência alimentar é uma das características mais importantes na produção animal devido principalmente aos seus impactos econômicos e ambientais. Muitas métricas representam a eficiência alimentar, por exemplo: a relação do ganho de peso e consumo alimentar (EA), a proporção do consumo alimentar e ganho de peso (CA) e o consumo alimentar residual (CAR). Em ovinos, nenhum estudo com o objetivo de buscar variantes genéticas ou verificar a acurácia do valor genético genômico estimado para eficiência alimentar foi publicado. Adicionalmente, antes de aplicar a informação genômica, é necessário compreender e caracterizar a estrutura da população, como por meio do desequilíbrio de ligação (LD). O estudo de associação genômica (GWAS) e seleção genômica (GS) consideram o LD entre marcador e a mutação causal. Com base nas considerações acima, o objetivo deste estudo foi mapear o LD em ovinos, caracterizado pela raça ovina Santa Inês; localizar variantes genéticas para as características de eficiência alimentar (EA, CA e CAR) utilizando a abordagem GWAS; e verificar a acurácia da estimação dos valores genéticos genômico para o CAR. No total, foram coletadas 396 amostras (animais) do músculo Longissimus dorsi, para posterior genotipagem utilizando o painel de alta densidade (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip®), compreendendo 54.241 SNPs. O banco fenotípico é composto por 387 animais. O LD médio entre marcadores adjacentes para duas métricas de LD, r² e |D\'|, foram 0,166 e 0,617, respectivamente. O grau de LD estimado foi menor que o relatado em outras espécies e foi caracterizado por blocos de haplótipos curtos. Consequentemente, para as análises genômicas são recomendados painéis de marcadores de alta densidade. No GWAS, foram encontrados muitos marcadores associados aos fenótipos, em especial, à característica CAR. Alguns genes candidatos foram relatados neste estudo, destacando-se o NRF-1 (fator respiratório nuclear 1), que controla a biossíntese mitocondrial, o processo mais importante responsável por grande parte da produção de energia. Finalmente, verificamos a acurácia do valor genético genômico estimado para o CAR usando modelos de regressão Bayesiana, e encontramos baixos valores para acurácia (0,033 a 0,036) o que pode ser explicado pelo baixo grau de relacionamento entre os indivíduos e tamanho reduzido da população de treinamento.

A caracterização e o entendimento das variações genômicas e morfológicas, bem como a estrutura genética de variedades locais armazenadas em bancos de germoplasma é importante para sua efetiva utilização em programas de melhoramento visando tolerância a estresses. Neste trabalho um conjunto de 192 variedades oriundas de diferentes regiões geoclimáticas do Japão foram testadas quanto à suas características morfológicas e produtivas, utilizando ensaios de campo e metodogias de fenotipagem de alto desempenho. A fenotipagem por meio da metodologia de camadas de herbicida (Aminotriazol+Diuron+2,4D, 100mg/plant) alocado a 30 centímetros de profundidade foi possível detectar variação entre as variedades para comprimento de raiz e velocidade de emissão de raiz sendo possível a distinção de variedades com sistema radicular profundo e sistema radicular superficial baseando-se na sua pontuação no ensaio de herbicida, destacando-se 20 genótipos como possíveis doadores de genes para comprimento, densidade e velocidade de emissão de raízes. Ensaios a campo foram conduzidos em 4 localidades expondo as variedades as mais distintas condições climáticas, buscando analisar a diversidade fenotípica para caracteres agromorfológicos. Os dados fenotípicos obtidos pelos marcadores morfológicos geraram um total de 15 grupos de acessos quando utilizados os 13 caracteres avaliados. A média do índice de sensibilidade a seca foi de 0,99 havendo materiais tolerantes com índices próximos a 0,6 e materiais sensíveis com índice próximos a 1,12. Os 384 marcadores SNP detectaram um total de 73728 alelos indicando alta porcentagem de A (40,8%) e G (34,6%) comparado com C (15,6%) e T (3,6%). Quanto aos heterozigotos, a maior porcentagem foi observada de A/G (0,54%) e a menor porcentagem de A/T (0,04%), sendo a maior parte dos heterozigotos observados nos cromossomos 3 e 8 comparado com outros cromossomos. As análises caracterizaram os acessos japoneses como 98,4% pertencentes à subespécie Japônica. Para associação entre marcadores e fenótipos, foi utilizada a abordagem de modelo linear misto (MLM), o qual incorpora informações de estrutura populacional e parentesco. Os resultados obtidos deverão ser investigados futuramente a fim de confirmar as associações em diferentes populações. O aumento do estresse hídrico teve efeito significativo no desempenho dos acessos, e a interação genótipo e estresse hídrico foi significativa para rendimento final e tamanho de panícula. Entre os acessos estudados foi observada variação genética para as características relacionadas com a tolerância a estresse hídrico e encontraram-se acessos com reduções no rendimento devido ao déficit hídrico comparáveis com o das testemunhas, embora com tamanho de panícula menor, inclusive em condições ótimas. Dos 384 marcadores utilizados, 10 foram responsáveis por associações significativas com o índice de sensibilidade a seca, com base nos diferentes métodos de correção para múltiplos testes. Estas associações foram selecionadas para verificar o efeito alélico sobre o genótipo observado, gerando informações preliminares para a aplicação futura de seleção assistida por marcadores (SAM). O tamanho dos blocos de ligação foram estimados em ~100 kb (r < 0,05) e ~75kb (r < 0,1). / Germplasm characterization and the knowledge of its diversity and population structure are important to effective utilization of genetic resources in breeding programs specially drought breeding program. In this work 192 landraces from all over Japan were evaluate for their morphological and productive characteristics, using field trials and high throughput screening methods. The screening using herbicide barrier approach at 30 cm depth was able to detect genetic diversity between the landraces for root length and clearly distinguish between deep root landraces and shallow root landraces. With this approach was possible to select 20 landraces with deep root system as possible donor of drought tolerance genes. Aiming characterize the landraces to agromorphological characteristics field trials were carried in 4 different locations exposing the landraces for a diversity environment effect. Using 13 traits phenotypically data generate a total of 15 groups during cluster analysis. The average result for drought sensitive index was 0.99, however this results presents a huge variability having landraces with scores about 0.6 to landraces with score up to 1.12. Drought effect was huge and statistically significant affecting directly yield and panicle size. The landraces presented genetic variability for drought tolerance and some landraces presenting yield and panicle size reductions due to drought comparable with drought-tolerant controls were detected. A total of 73728 alleles were detected by the SNP markers, indicated a high percentage of A (40,8%) and G (34,6%) alleles compared to C(15,6%) and T (3.6%). Heterozygocity of A/G was highest (0,54%) and lowest in A/T (0.04%). Of 3 chromosomes of rice, chromosome 8 produced highest percentage of heterozygocity compared to other chromosomes. Accessions were classified as 98.4% belonging to japônica subspecies. Association between markers and phenotypes was performed using a mixed linear approach (MLM), which incorporates information regarding population structure and kinship. Among the 384 markers used, 10 were responsible for significant associations with drought sensibility index, based on different criteria to correct for multiple tests.These associations were selected to determine the allelic effects over the traits, in order to generate preliminary data for marker assisted selections (MAS). Estimated size of haplotype blocks were ~100 kb (r <0.05) and ~75 kb (r <0.1). Future studies should confirm marker trait associations here found using different populations.

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.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-04T13:00:39Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kaisson Ernane dos Santos - 2013.pdf: 2738475 bytes, checksum: 6c79ab9177dd126fa5cb677127debc2c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-01-04T13:01:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kaisson Ernane dos Santos - 2013.pdf: 2738475 bytes, checksum: 6c79ab9177dd126fa5cb677127debc2c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-04T13:01:13Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Kaisson Ernane dos Santos - 2013.pdf: 2738475 bytes, checksum: 6c79ab9177dd126fa5cb677127debc2c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2013-11-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The Major Histocompatibility Complex is mainly composed by genes of the adaptive immune response. In humans, part of this complex is known as the Human Leukocyte Antigens (HLA), whose genes are responsible for specific antigen presentation to effector immune cells. The classical class I HLA genes (HLA-A, -B and -C) are responsible for antigen presentation to T CD8+ cells and they constitute the most polymorphic genes in the human genome. This variability is maintained by selection mediated by microorganisms. In contrast to their classical counterparts, the non classical class I genes (HLA-G, -E and -F) present low variability and are associated with immune tolerance due to the interaction with NK and T cells inhibitor receptors. HLA-G is the most studied non classical gene, which is associated with immune response modulation, mainly during pregnancy. Considering that natural selection is acting on the HLA-G regulatory regions maintaining high heterozigosity in this region, we evaluated a nearby Alu insertion (AluyHG) correlating this Alu element with coding and 3’UTR HLA-G polymorphisms. The AluyHG insertion was particularly associated with the HLA-G haplotype known as G*01:01:01:01/UTR-1, considered a high-expressing HLA-G haplotype. The G*01:01:01:01/UTR-1/AluyHG haplotype would be the most recent HLA-G haplotypes, in spite of its high frequency in worldwide populations. / O Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) é formado principalmente por genes que participam da resposta imunológica adaptativa. Entre esses genes encontramos o grupo denominado de Antígenos Leucocitários Humanos (HLA), que são responsáveis pela apresentação de antígenos específicos às células efetoras do sistema imunológico. Os genes HLA de classe I clássicos (HLA-A, -B e -C), responsáveis pela apresentação antigênica aos linfócitos T citotóxicos, são considerado como os mais polimórficos do genoma humano e de outros vertebrados. A variabilidade desses genes e elevada heterozigose é mantida por seleção mediada por microrganismos. Diferentemente dos genes clássicos, os genes HLA de classe I não clássicos (HLA-G, -E e -F) apresentam variabilidade reduzida e como função principal a tolerância imunológica, por meio de sua interação com receptores inibitórios presentes nas células NK e T. O HLA-G é o mais estudado entre esses genes e, devido sua importância como molécula imunomoduladora e sua importância em situações como gestação, e considerando evidências anteriores de seleção natural mantendo uma elevada heterozigose nas regiões regulatórias do HLA-G, avaliamos a presença de uma inserção Alu (AluyHG) próxima a este gene correlacionando os achados com a variabilidade contida nas suas regiões codificadora e 3’ não traduzida. A inserção AluyHG mostrou-se em desequilíbrio de ligação (LD) com os polimorfismos do gene HLA-G. Especificamente, o elemento inserido apresentou-se em LD com um haplótipo denominado G*01:01:01:01/UTR-1, considerado como um haplótipo de alta produção da molécula de HLA-G. Esse haplótipo aparentemente é o mais jovem entre humanos, apesar de sua elevada frequência nas populações estudadas até o momento.

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2017-09-13T17:35:41Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Paiva Lopes - 2014 .pdf: 2192084 bytes, checksum: e551c174d821b3b398247680a94c40cd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-19T13:59:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Mariana Paiva Lopes - 2014 .pdf: 2192084 bytes, checksum: e551c174d821b3b398247680a94c40cd (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-19T13:59:44Z (GMT). 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Whereas the bladder urothelium can constantly be the target of inflammatory processes and as the main forms of treatment of bladder tumors are immunotherapy, the genetic profile of an individual can influence susceptibility to this type of injury. In this study, we analyzed the structure and variability of the regulatory region of the TNF gene in Brazilian samples and the results were compared with data obtained by 1000Genomes project. A study of association between polymorphisms of the promoter region of TNF and bladder carcinoma patients in the state of São Paulo in Ribeirão Preto, in our analysis was conducted there was no relationship of the data found with bladder carcinoma. In all evaluated populations we found 15 variation points, found in 11 Brazilian and 15 variation points found in the 1000Genomes data, these variation points are arranged in 20 different haplotypes. These haplotypes with comparisons involving primate sequences indicated that one allele arose before the main speciation and human dispersion. Two strains were defined by haplotype relationships and are probably very old in human evolutionary history, since all populations evaluated showed haplotypes belonging to each of these strains. The frequency of haplotype H01 is the highest among all populations evaluated. However, the haplotype H12, although at reduced frequency compared to H01 is probably the oldest haplotype in part by the second line being shared with other primates. / O gene do Fator de Necrose Tumoral (TNF) humano está localizado no MHC (Complexo Principal de Histocompatibilidade) central, região conhecida como classe III. Este gene codifica uma citocina pró-inflamatória importante, produzida principalmente por macrófagos, que tem sido relacionada com diversas doenças, como as autoimunes e as degenerativas. Estudos indicam que polimorfismos do TNF podem influenciar seu nível de expressão e atividade e, portanto, poderiam influenciar a susceptibilidade a tumores. Considerando que o urotélio vesical pode ser constantemente alvo de processos inflamatórios e que as principais formas de tratamento de tumores vesicais são imunoterápicos, o perfil genético de um indivíduo pode influenciar a susceptibilidade a esse tipo de lesão. Neste estudo analisamos a estrutura e a variabilidade da região regulatória do gene TNF em amostras brasileiras e os resultados foram comparados com dados obtidos pelo projeto 1000Genomes. Foi realizado um estudo de associação entre polimorfismos da região promotora do TNF e o carcinoma vesical em pacientes do estado de São Paulo da cidade de Ribeirão Preto, nas nossas análises não houve relação dos dados encontrados com o carcinoma vesical. Considerando todas as populações avaliadas foram encontrados 15 pontos de variação, 11 encontrados nas amostras brasileiras e 15 encontrados nos dados do projeto 1000Genomes, esses pontos de variação estão arranjados em 20 haplótipos diferentes. Esses haplótipos em conjunto com as comparações envolvendo sequências de primatas indicam que um alelo principal surgiu antes da especiação e dispersão humana. Duas linhagens foram definidas pelas relações haplotípicas e são, provavelmente, muito antigas na história evolutiva humana, já que todas as populações avaliadas apresentaram haplótipos pertencentes a cada uma destas linhagens. A frequência do haplótipo H01 é a mais alta entre todas as populações avaliadas. No entanto, o haplótipo H12, embora com frequência reduzida quando comparado com o H01, provavelmente é o haplótipo mais antigo em parte por esta segunda linhagem ser compartilhada com outros primatas.

The selection on genetic values predicted from markers could substantially increase the rate of genetic gain in animals by increasing accuracy of prediction and reducing generation interval, especially for difficult to measure traits, such as feed efficiency. Feed efficiency is the most important trait in animal production due to its impacts on cost of production and environmental factors. Many metrics measure the feed efficiency, such as ratio of gain to feed (FER), the ratio of feed to gain (FCR) and residual feed intake (RFI). Nevertheless, in ovine, no study with the aim of understand the genetic variants or the accuracy of genomic estimated breeding value (GEBV) for feed efficiency traits was published yet. Moreover, before to apply the genomic information, it is necessary to understand and characterized the population structure, for instance, by linkage disequilibrium (LD). Both genome-wide association studies (GWAS) and genomic selection (GS) leverage LD between marker and causal mutation. Based on the above considerations, the aim of this study was to map LD in ovine, characterized by Brazilian Santa Inês sheep; to search genetic variants for feed efficiency traits (FER, FCR and RFI) through GWAS; and to verify the accuracy of GEBV for RFI. In total, 396 samples (animals) of Longissimus dorsi muscle were collect. A high-density panel of SNP (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;) comprising 54,241 SNPs was used to obtain the genotyping data. The phenotype data was comprised of 387 animals. The average LD between adjacent markers for two LD metrics, r² and |D\'|, were 0.166 and 0.617, respectively. The degree of LD estimated was lower than reported in other species and it was characterized by short haplotype blocks. Consequently, for genomic analyses, high-density panels of marker are recommended. Many markers were associated to feed efficiency traits in GWAS, mainly to RFI trait. Few candidate genes were reported in this study, highlighting NRF-1 (nuclear respiratory factor 1), which controls mitochondrial biosynthesis, the most important process responsible by a great fraction of the produced energy. Finally, we verified the accuracy of GEBV for RFI using few Bayesian regression models, and we found low accuracy, ranging from 0.033 (BayesB with &pi;=0.9912) to 0.036 (BayesA), which might be explained by the low relationship among animals and small training population. / A seleção com base nos valores genéticos genômicos preditos pode aumentar substancialmente a taxa de ganho genético em animais por meio do aumento da acurácia de predição e redução do intervalo de gerações, especialmente para características de difícil e/ou onerosa mensuração, como eficiência alimentar. A eficiência alimentar é uma das características mais importantes na produção animal devido principalmente aos seus impactos econômicos e ambientais. Muitas métricas representam a eficiência alimentar, por exemplo: a relação do ganho de peso e consumo alimentar (EA), a proporção do consumo alimentar e ganho de peso (CA) e o consumo alimentar residual (CAR). Em ovinos, nenhum estudo com o objetivo de buscar variantes genéticas ou verificar a acurácia do valor genético genômico estimado para eficiência alimentar foi publicado. Adicionalmente, antes de aplicar a informação genômica, é necessário compreender e caracterizar a estrutura da população, como por meio do desequilíbrio de ligação (LD). O estudo de associação genômica (GWAS) e seleção genômica (GS) consideram o LD entre marcador e a mutação causal. Com base nas considerações acima, o objetivo deste estudo foi mapear o LD em ovinos, caracterizado pela raça ovina Santa Inês; localizar variantes genéticas para as características de eficiência alimentar (EA, CA e CAR) utilizando a abordagem GWAS; e verificar a acurácia da estimação dos valores genéticos genômico para o CAR. No total, foram coletadas 396 amostras (animais) do músculo Longissimus dorsi, para posterior genotipagem utilizando o painel de alta densidade (Illumina High-Density Ovine SNP BeadChip&reg;), compreendendo 54.241 SNPs. O banco fenotípico é composto por 387 animais. O LD médio entre marcadores adjacentes para duas métricas de LD, r² e |D\'|, foram 0,166 e 0,617, respectivamente. O grau de LD estimado foi menor que o relatado em outras espécies e foi caracterizado por blocos de haplótipos curtos. Consequentemente, para as análises genômicas são recomendados painéis de marcadores de alta densidade. No GWAS, foram encontrados muitos marcadores associados aos fenótipos, em especial, à característica CAR. Alguns genes candidatos foram relatados neste estudo, destacando-se o NRF-1 (fator respiratório nuclear 1), que controla a biossíntese mitocondrial, o processo mais importante responsável por grande parte da produção de energia. Finalmente, verificamos a acurácia do valor genético genômico estimado para o CAR usando modelos de regressão Bayesiana, e encontramos baixos valores para acurácia (0,033 a 0,036) o que pode ser explicado pelo baixo grau de relacionamento entre os indivíduos e tamanho reduzido da população de treinamento.

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.