Análise genômica da resistência e resiliência de bovinos da raça Angus ao Anaplasma marginale e ao Rhipicephalus microplus

Abstract

Dentre os principais ectoparasitas que acometem os bovinos no Brasil, o carrapato do boi é considerado o mais importante do ponto de vista econômico no Brasil devido ao fato de ser o único transmissor biológico das Babesia bovis e Babesia bigemina e o principal transmissor da Anaplasma marginale que são os principais hemoparasitas causadores do complexo de doenças denominado de Tristeza Parasitária Bovina (TPB). O objetivo deste trabalho foi estudar os mecanismos de defesa de resistência de bovinos taurinos Angus ao Anaplasma marginale e ao Rhipicephalus microplus utilizando modelo animal de repetibilidade bicaracterístico e de resiliência ao R. microplus utilizando Modelos de Norma de Reação, conjuntamente com estudo de associação genômica ampla (GWAS). No Capítulo 2 foi estudado a resistência de bovinos taurinos Angus ao A. marginale e ao R. microplus. Foram estimadas herdabilidades baixas de 0,0854 e 0,1929, para A. marginale e R. microplus, respectivamente. As estimativas de repetibilidade variaram de baixa a moderada, 0,1602 e 0,2514, para A. marginale e R. microplus, respectivamente. A correlação genética entre a resistência a ambos os parasitas foi baixa e não significativa (0,1711). Realizou-se um estudo de GWAS e análise funcional dos genes candidatos, identificando os genes GJA1, PTPRZ1, LAX1, CRACR2A, IGF1 para infecção por A. marginale; e os genes candidatos CD74, SLIT2, CSF1R, DNM1L, PPARGC1B e GAB2 para infestação por R. microplus. As seleções para resistência a estes parasitas são características que poderão ser implementadas em programas de melhoramento genético com respostas de longo prazo, devido as suas herdabilidades. No Capítulo 3 foi feito o estudo sobre resiliência genética ao R. microplus em bovinos da raça Angus. Foram estimadas herdabilidade para o ganho de peso pós-desmama sobre o gradiente de resiliência que variaram de 0,198 até 0,393, com valores menores observados nos ambientes intermediários. Na validação cruzada da análise de seleção genômica o ssBLUP obteve-se melhores resultados do que o BLUP. Realizou-se um estudo de GWAS e análise funcional identificando as rotas metabólicas significativas: “resposta celular ao Interferon alfa, resposta a vírus”, “processo catabólico do rRNA”, “ligação de colágeno envolvida na adesão de matriz celular”, “regulação da atividade de endopeptídeos do tipo cisteína envolvidos no processo apoptótico”. A seleção para resiliência ao carrapato é uma característica que poderá ser implementada em programas de melhoramento genético; entretanto por ser uma característica latente, devem ser realizados estudos sobre resistência e tolerância afim de otimizar a aplicação da resiliência. Os resultados obtidos neste trabalho enriquecem a discussão sobre mecanismos de defesas naturais de controle ao R. microplus ao A. marginale.

Among the main ectoparasites that affect cattle in Brazil, the cattle tick is considered the most important from the economic point of view in Brazil since it is the only biological transmitter of Babesia bovis and Babesia bigemina and the main transmitter of Anaplasma marginale, which are the main hemoparasites that cause the complex of diseases called Cattle Tick Fever (CTF). The objective of this work was to study the defense mechanisms of resistance of taurine Angus cattle to Anaplasma marginale and Rhipicephalus microplus using a bi-characteristic repeatability animal model and of resilience to R. microplus using Reaction Norm Models, together with genome-wide association study (GWAS). In Chapter 2 the resistance of taurine Angus cattle to A. marginale and R. microplus was studied. Low heritabilities of 0.0854 and 0.1929 were estimated for A. marginale and R. microplus, respectively. Repeatability estimates ranged from low to moderate, 0.1602 and 0.2514, for A. marginale and R. microplus, respectively. The genetic correlation between resistance to both parasites was low and not significant (0.1711). A GWAS study and functional analysis of candidate genes were performed, identifying the genes GJA1, PTPRZ1, LAX1, CRACR2A, and IGF1 for A. marginale infection; and the candidate genes CD74, SLIT2, CSF1R, DNM1L, PPARGC1B and GAB2 for R. microplus infestation. Selections for resistance to these parasites are traits that could be implemented in breeding programs with long-term responses due to their heritabilities. In Chapter 3, a study on genetic resilience to R. microplus in Angus cattle was carried out. Heritabilities were estimated for post-weaning weight gain over the resilience gradient that ranged from 0.198 to 0.393, with lower values observed in the intermediate environments. In cross-validation of the genomic selection, analysis ssBLUP obtained better results than BLUP. A GWAS study and functional analysis were performed to identify the significant metabolic pathways: "cellular response to Interferon alpha, response to viruses", "catabolic process of rRNA", "collagen binding involved in cell-matrix adhesion", "regulation of cysteine-like endopeptidase activity involved in the apoptotic process". The selection for tick resilience is a trait that can be implemented in breeding programs; however, because it is a latent trait, studies on resistance and tolerance should be carried out to optimize the application of resilience. The results obtained in this study enrich the discussion on mechanisms of natural defenses to control R. microplus and A. marginale.