POTENCIAL DOS MARCADORES GENÉTICOS NA
SUINOCULTURA
Fernando Antonio Pereira
Agroceres PIC, Caixa Postal 400, 13500–970 Rio Claro, SP fernando@agroceres.com.br
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Antecedentes
As mudanças de exigência do mercado e a tecnologia disponível têm sido os fatores preponderantes para o direcionamento histórico do melhoramento genético de suínos. Há cerca de cinco décadas, iniciou-se a aplicação de alguns métodos científicos, principalmente da genética quantitativa e da estatística na seleção dos suínos; mas, por um bom período, ainda houve predomínio dos métodos empíricos de seleção, baseados na aparência exterior dos animais. Embora tais métodos possam ser considerados arcaicos às vistas da tecnologia hoje disponível, há que se considerar que eles não apenas atendiam à demanda da época como também serviram de importante referência para a evolução que se seguiu.
A partir do início dos anos sessenta, os programas de seleção baseados nos conhecimentos da genética quantitativa e da estatística foram sendo ampliados. As novas tecnologias desenvolvidas nestas áreas possibilitaram a obtenção de progresso genético crescente e ocorreram importantes mudanças nos objetivos e critérios de seleção. Trata-se, portanto, de uma clara substituição do processo empírico pelo científico.
A década passada ficou marcada pela enorme expansão dos conhecimentos associados à genética molecular, cujo principal benefício para o melhoramento genético de suínos se deu na grande agregação de informações sobre o seu genoma. E, como consequência, ainda neste período, deu-se início à chamada seleção assistida por marcadores genéticos. Surgiram especulações sobre o potencial desta nova geração de tecnologias substituir aquela da genética quantitativa; entretanto, com o melhor entendimento dos fatos, ficou claro que estas tecnologias são complementares e é dentro deste princípio que os programas mais avançados de melhoramento genético de suínos estão estruturados.
Tais progressos recentes permitem antever um cenário futuro diferenciado em relação ao que tem sido o melhoramento genético para a cadeia da suinocultura, tanto no que se refere ao impacto econômico global quanto no seu aspecto qualitativo, em relação a possibilidade de trabalhar características anteriormente impossíveis de serem trabalhadas.
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O uso de marcadores genéticos
Dentre as espécies de animais domésticos, a suína é certamente uma das que mais tem se beneficiado do grande progresso no conhecimento do genoma de várias espécies de animais e vegetais, ocorrido principalmente nos anos noventa. E isto tem se verificado tanto pelos investimentos diretos em pesquisas do seu próprio genoma como pela rápida conversão dos conhecimentos adquiridos em ferramentas aplicadas à seleção. Vários loci que têm influência sobre características de importância econômica para a indústria suinícola, ou QTL (do inglês, Quantitative Trait Loci) têm sido identificados. Alguns desses já estão sendo utilizados nos programas de seleção e outros estão em fase de validação, conforme relata PLASTOW (2000). Atualmente, o mapa do genoma do suíno conta com mais de 2000 loci, que incluem algumas centenas de genes.
Um marcador genético pode ser definido como um segmento específico e conheci-do de DNA, que associa a presença de um ou mais genes a um efeito importante sobre determinada característica. Assim, o uso de marcadores genéticos constitui um mecanismo direto para identificação do genótipo (constituição genética) dos suínos para características de interesse. O primeiro marcador genético que governa uma característica importante para o melhoramento genético de suínos, somente se tornou disponível em 1991, quando pesquisadores canadenses desenvolveram a técnica para identificação do chamado Gene Halotano (ver FUJII et al., 1991), cujo efeito tem várias denominações, dentre elas a sigla PSS (Porcine Stress Syndrome) que significa Síndrome do Estresse Suíno. O licenciamento desta técnica foi obtido pela “The Innovations Foundation´´, de Toronto, Canadá, sob a denominação HAL–1843.
Outro marco desta última década foi a associação dos objetivos do melhoramento genético de suínos às exigências da indústria suinícola – além do que ocorre no segmento de produção de suínos para abate. Assim, os objetivos de seleção passaram a contemplar características qualitativas relacionadas ao produto final – aquele que vai à mesa do consumidor. Isto só se tornou possível porque o uso de técnicas como o BLUP e os marcadores genéticos permitem avaliar características que não se expressam ou não podem ser medidas no indivíduo que está sendo avaliado. Desta forma, ao objetivo de seleção anterior, conversão de alimento em carne magra, foi agregado o objetivo qualitativo desta carne magra.
Além da seleção para características qualitativas da carne, os marcadores genéticos são particularmente úteis como auxílio à seleção de diversas características que são difíceis de serem selecionadas pelos métodos convencionais. É o caso da seleção para resistência a doenças e da seleção para eficiência reprodutiva. Outra importante aplicação dos marcadores é para aumento da precisão da seleção e, consequentemente, da resposta à seleção. Plastow (2000) cita, como exemplo, os estudos de Meuwissen e Goddard (1996), que estimaram um aumento da resposta à
prolíficos desta mesma linha, além de possibilitar a seleção, em ambos os sexos, para características que só se expressam em um deles (ex. tamanho da leitegada).
• Podemos identificar uma raça com boa qualidade de carne, mas como identificar os indivíduos com melhor qualidade de carne desta raça? O teste de progênie ou a avaliação de indivíduos parentes, para uso do BLUP, é caro e demorado. Por outro lado, com o teste de DNA para marcadores que afetam a qualidade da carne pode-se identificar com precisão o genótipo de cada indivíduo e, assim, produzir descendentes com o genótipo desejado e sem falhas nesta identificação.
• O uso de vacinas e medicamentos para controle de enfermidades enfrenta barreiras de custo, segurança alimentar e ambiental. Já a seleção genética, pelos procedimentos convencionais, torna-se praticamente inviável em razão da necessidade de desafiar os animais na presença da doênça. Neste contexto, a identificação de marcadores genéticos para resistência a determinada doença ou mesmo resistência geral a enfermidades, possibilita, com precisão, produzir indivíduos resistentes.
Uma outra importante aplicação dos marcadores genéticos é para criar produtos diferenciados para exigências específicas do mercado, identificando individualmente animais portadores de um determinado marcador em uma população. Além desta, o uso dos marcadores possibilita reduzir o atraso genético das granjas comerciais.
Fora dos programas regulares de melhoramento genético de suínos, os mar-cadores genéticos também encontram importantes campos de aplicação. É o caso do seu uso para rastreabilidade de produtos específicos, como acontece quando se quer comprovar se produtos comerciais oriundos de uma determinada raça ou linha, de fato o são. O mesmo se aplica quando se quer comprovar se determinados animais utilizados para reprodução são, de fato, oriundos de determinadas linhas genéticas ou de determinados ancestrais.
Existe, no momento, pouco mais de uma dezena de marcadores genéticos em uso nos programas de seleção, conforme mostra a Tabela 1. Por outro lado, o número de marcadores conhecidos e em fase de validação já se aproxima de uma centena. Isto mostra que estamos ainda em uma fase inicial do conhecimento e uso dos marcadores genéticos e, portanto, espera-se uma grande evolução dos conhecimentos e aplicação desta técnica nos próximos anos.
Tabela 1 — Marcadores genéticos em uso
Marcador/Teste Observação
Identificação paternidade Uso não exclusivo
HAL Qualidade da carne–uso não exclusivo
ESR Tamanho de leitegada–uso exclusivo (PIC)
PRLR Tamanho de leitegada–uso exclusivo (PIC)
KIT Cor branca–uso exclusivo (PIC)
MC1R Cor vermelha/preta–uso exclusivo (PIC)
MC4R Crescimento e deposição de gordura–uso exclusivo (PIC) FUT1 Resistência à E.coli F18– uso exclusivo (PIC/ITH suiça) RN Qualidade da carne–teste exclusivo e não exclusivo (breve) AFABP, HFABP Gordura intramuscular–uso não exclusivo
IGF2 Composição da carcaça–uso exclusivo (seghers)
“Trade secret tests” Várias características
Fonte: PLASTOW (2000)
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Resumo e considerações finais
O desenvolvimento acelerado de conhecimentos da genética molecular está dando origem a uma nova geração de tecnologia aplicada ao melhoramento genético de suínos. São também promissores os novos desenvolvimentos em tecnologias de reprodução, tais como a transferência não cirúrgica de embriões, a conservação de sêmen e a sexagem de sêmen, que poderão modificar a forma como o melhoramento genético é disseminado na estrutura comercial de produção de suínos. Este novo cenário exige uma reflexão sobre aspectos importantes que influenciam a taxa de progresso genético, a diferenciação de produtos e a disseminação de genes em uma estrutura de melhoramento genético, alguns dos quais relacionamos a seguir.
• Espera-se um crescimento exponencial dos conhecimentos do genoma dos suínos, em um período de tempo relativamente curto, abrindo grandes possibilidades de utilização dos mesmos nos programas de seleção, mas, ao mesmo tempo, trazendo grandes desafios quanto ao entendimento dos possíveis impactos futuros na variabilidade genética das populações e possiveis efeitos antagônicos em outras características;
• A técnica de marcadores genéticos possibilita não apenas fixar alelos desejáveis em uma população, em curto espaço de tempo, como também diferenciar
• Características anteriormente não incluídas nos programas de seleção, como é o caso da resistência a doenças, passarão a ser contempladas por meio de uso de marcadores genéticos;
• A melhoria das técnicas de reprodução proporcionará maior eficiência e menor custo da disseminação de genes;
• Os grandes investimentos necessários aos novos desenvolvimentos exigirão dos investidores uma ampla base de distribuição dos seus produtos, própria ou por meio de terceiros, para possibilitar retorno econômico compatível;
• A demanda por uma eficiente integração entre entidades públicas e privadas de pesquisa e desenvolvimento deverá ser ainda maior do que nos dias atuais, em decorrência da velocidade hoje exigida em capitalizar conhecimentos básicos, transformando-os em tecnologia aplicada.
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Referências bibliográficas
Bulfield, G. (1998) Will animal breeding become a biotechnology. Proc. 6th World Congr. Genet. Appl. Liv. Prod. 23:19–23.
De Vries, A.G.; Sosnicki, A.; Garnier, J.P.; Plastow, G.S. (1998) The role of major genes and DNA tecnology in selection for meat quality and pigs. Meat Science 49: Suppl 1, S245–S255.
Fujii, J.; Otsu,K.; Zorzato, F.; De Leon, S.; Khanna, V.K.; Weiler, J.L.; O’Brien, P.J.; Maclennan, D.H. (1991) Science, 253, 448.
Meuwissen, T.H.E.; Goddard, M.E. (1996) The use of maker haplotypes in animal breeding schemes. Genet. Sel. Evol., 28, 161–176.
Pereira, F. A.; Sesti, L.A.C.; Van Der Steen, H. A.M. (1998) Use of world wide genetics for local needs. Proc. 6th World Congr. Genet. Appl. Liv. Prod. 26:155–160. Pereira, F. A. (2000) Melhoramento Genético de Suínos. In: XXXVII Reunião anual da
sociedade brasileira de zootecnia, 2000, Viçosa. Anais...SBZ: Viçosa,2000.p.8. Plastow, G.S.; Kuiper, M.; Wales, R.; Archibald, A.L.; Haley, C.S.; Siggens, K.W.
(1998). AFLP for mapping and QTL detection in commercial pigs. Proc 6th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production 26, 209–212.
Plastow, G. S. (2000). Molecular Genetics in the Swine Industry. In: Anais do II Simpósio Nacional sa SBMA, 2000, Belo Horizonte. P.21.
Rothschild, M.F.; Plastow, G.S. (1999) Advances in pig genomics and industry applications. AgBiotechNet, 10:1–8.
Visscher, P.M.; Haley, C.S. (1998) Strategies for marker-assisted selection in pig breeding programmes. Proc. 6th World Congr. Genet. Appl. Liv. Prod.23:503– 510.
