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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2020.tde-22062020-133229
Document
Author
Full name
Vamilton Franzo
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2020
Supervisor
Committee
Mourão, Gerson Barreto (President)
Cyrino, Jose Eurico Possebon
Gaya, Leila de Genova
Petrini, Juliana
Title in Portuguese
Introgressão de animais silvestres em programas de melhoramento genético de tambaquis (Colossoma macropomum) - estudo de simulação
Keywords in Portuguese
Endogamia
Modelo animal
Peixes
Simulação
Valor genético
Abstract in Portuguese
No melhoramento genético clássico, a abordagem quantitativa é a mais utilizada e modelos que explicam as variâncias genéticas, são extremamente dependentes do correto controle do meio onde os animais estão inseridos, o qual dentro do ambiente aquático torna-se complicado, devido a difícil manipulação e identificação dos animais, e ainda, algumas características produtivas não são possíveis de quantificar nos animais ainda vivos, essas características importantes então são quantificadas por meio de seus descendentes, tornando o processo demorado e oneroso. O objetivo desse trabalho foi avaliar a endogamia e valor genético em populações simuladas de peixes da espécie Colossoma macropomum (tambaqui), em programas de melhoramento genético conduzido pela metodologia de modelo animal, antes e depois da introdução de animais silvestres. Para tanto, foram simulados 100 repetições para quatro populações de produção de alevinos comerciais para peixes tambaquis, considerando-se três herdabilidades (h2) em 0,15, 0,30 e 0,45. As populações foram desenhadas para simular cenários realísticos de criatórios que não fazem seleção genética (NS); que realizam seleção fenotípica (PHE) e duas em seleção pelo modelo animal com acasalamento entre semelhantes, mas que se diferenciam na condução de acasalamento entre indivíduos aparentados, em uma ocorreu restrição no acasalamento entre parentes (EBVLF) e na outra não (EBVHV). Durante 10 gerações essas populações foram mantidas fechadas, e com diferentes 'delineamento' de reposição. As populações NS e PHE utilizaram relação de dois machos para cada fêmea desovada e realizavam reposição de 25% por geração; nas populações sob seleção pelo modelo animal foi utilizado um macho para cada fêmea e a reposição era total a cada geração. Na décima geração foram comparados os coeficientes de endogamia (F) e valores genéticos (VG) entre essas populações. As populações NS, PHE e EBVLF apresentaram em média 6,2% de taxa de endogamia, independentemente da herdabilidade da característica, inferiores à população EBVHV (p<0,0001; teste de Tukey), apresentando 11,6%, 11,5% e 12,1% de endogamia para h2 de 0,15, 0,30 e 0,45, respectivamente. Acasalamentos entre semelhantes e com restrição na formação de casais aparentados, foram eficientes na contenção da F na seleção pelo modelo animal. Não houve ganho genético na população NS, a população PHE apresentou pequeno ganho genético crescentes com o aumento da h2 em 0,23, 0,48 e 0,78. O VG para seleção pelo modelo animal foi 21,8 vezes superior à seleção fenotípica para h2 de 0,15 e com vantagens de 1,45% para EBVLF em relação EBVHV. Para h2 de 0,30 o modelo animal foi 14,9 vezes superior à seleção fenotípica e com diferença de 0,9% a favor da população EBVLF em relação à EBVHV. Para h2 de 0,15, a seleção pelo modelo animal foi 11,2 vezes superior que a seleção fenotípica, apresentando também vantagens de 1,1% para a população EBVLF em relação à EBVHV. Na décima geração foram introduzidos na NS 50% animais oriundo de PHE, formando a população secundária NS50PHE, e 50 % de animais vindos da população em seleção pelo modelo animal em EBVLF, formando a população NS50EBV; a população sob seleção fenotípica recebeu 50% de animais silvestres PHE50S e 50% de animais sob seleção pelo modelo animal, PHE50EBV; nas populações sob seleção pelo modelo animal foram introduzidos duas quantidades de animais silvestres, 25% e 50%, formando as populações secundárias EBVLF25S, EBVLF50S e EBVHV25S e EBVHV50S. Simulou-se então mais 10 gerações; seguindo com as quatro populações originais e as secundárias, novamente foram avaliados as diferenças em F e VG entre essas populações. Na população NS, não houve aumentos em F e VG na população original; a introdução de selecionados pelo fenótipo e modelo animal diminuiu F e a população NS50EBV apresentou elevação no VG após a introdução, sem apresentar ganhos genéticos em gerações subsequentes. O F acumulado da população selecionada pelo fenótipo diminui em baixa herdabilidade, mas aumentou para média e alta herdabilidade passando à apresentar ganhos genéticos com a entrada de selecionados por modelo animal, e ganhos menores com a entrada de selecionados pelo fenótipo. A introdução de animais silvestres nas população selecionadas por modelo animal, EBVLF e EBVHV, resultaram em aumento na F por geração para as duas quantidades de substituições por animais silvestres, principalmente quando a características é de baixa herdabilidade, com consequente diminuição do VG das populações, quando comparados à população original sem introdução. A inclusão de peixes silvestres não diminui a F das populações, pelo contrário, reduz a variabilidade genética, provocando efeitos negativos sobre os ganhos genéticos. Por outro lado, a introdução de animais de programas de seleção, com base no modelo animal, melhoram o ganho genético e reduz os valores de F das populações receptoras.
Title in English
Wild animals introgression in tambaqui (Colossoma macropomum) breeding programs - simulation study
Keywords in English
Animal model
Breeding value
Fish
Inbreeding
Simulation
Abstract in English
In classical breeding, the quantitative approach is the most used and models that explain genetic variances are extremely dependent on the correct control of the environment where the animals are inserted. This control, within the aquatic environment, becomes complicated due to difficult manipulation and identification of animals, and some productive characteristics are not possible to quantify in animals still alive. These important characteristics are then quantified through their descendants, making the process time consuming and costly. The aim of this work was to evaluate the inbreeding and genetic value in simulated populations of Colossoma macropomum (tambaqui) fish, in breeding programs conducted by animal model methodology, before and after the introduction of wild animals. For this purpose, 100 replications were simulated for four populations of fingerlings of tambaqui fish commercial production, considering three heritabilities (h2) in 0.15, 0.30 and 0.45. The populations are designed to simulate realistic breeding scenarios that do not make genetic selection (NS); who perform phenotypic selection (PHE) and two in selection by the animal model with mating between similar, but differ in mating driving between related individuals in one occurred restriction mating among relatives (EBVLF) and the other not (EBVHV). For 10 generations these populations have been kept closed, and with different replacement design. For 10 generations these populations have been kept closed, and with different replacement design. The NS and PHE populations used a ratio of two males for each spawned female and performed 25% replacement per generation; in the populations selected by the animal model, one male was used for each female and the replacement was total for each generation. In the tenth generation were compared the inbreeding coefficients (F) and breeding values (BV) between these populations. The NS, PHE and EBVLF populations presented an average of 6.2% inbreeding rate, regardless of heritability, lower than the EBVHV population (p < 0.0001; Tukey test), presenting 11.6%, 11.5% and 12.1% inbreeding for h2 of 0.15, 0.30 and 0.45, respectively. The use of the animal model was efficient in the containment of F, when it was avoided to form related couples when mating among similar ones. There was no genetic gain in the NS population, the PHE population showed small increasing genetic gain with increasing h2 by 0.23, 0.48 and 0.78. The BV for selection by the animal model was 21.8 times higher than the phenotypic selection for h2 of 0.15 and with 1.45% advantages for EBVLF over EBVHV. For h2 of 0.30 the animal model was 14.9 times higher than the phenotypic selection and with a 0.9% difference in favor of the EBVLF population compared to EBVHV. For h2 of 0.15, the selection by animal model was 11.2 times higher than the phenotypic selection, also presenting advantages of 1.1% for the EBVLF population over EBVHV. In the tenth generation were introduced in NS 50% animals from PHE, forming the secondary population NS50PHE, and 50% animals coming from the population selected by the animal model in EBVLF, forming the population NS50EBV; the population under phenotypic selection received 50% of PHE50S wild animals and 50% of animals under selection by the animal model, PHE50EBV; In the populations selected by the animal model were introduced two quantities of wild animals, 25% and 50%, forming the secondary populations EBVLF25S, EBVLF50S and EBVHV25S and EBVHV50S. Then 10 more generations were simulated; following the four original and secondary populations, the differences in F and BV between these populations were evaluated again. In the NS population, there were no increases in F and BV in the original, the introduction of animals selected by the phenotype and animal model decreased F, and the population NS50EBV presented an increase in the BV after the introduction, without presenting genetic gains in subsequent generations. The F accumulated of the population selected by the phenotype was reduced to low h2, but increased to medium and high h2 and now presents genetic gains with the input of selected by animal model and lower gains with the input of selected by the phenotype. The introduction of wild animals into populations from animal model selection, EBVLF and EBVHV, result in higher F per generations for both replacement levels, mainly for low heritability traits, and GVs decreased in the tenth generation before introduction, with consequent decrease in GV to the original population without introduction. The inclusion of wild fish does not decrease F of populations as a consequence of decreased genetic variability and has a negative effect on genetic gains. On the other hand, introducing animals from animal model selection programs improves genetic gain and reduces F values of recipient populations.
 
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Publishing Date
2020-06-22
 
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