Landscape genetic of Brazilian autochthonous swine breeds : an approach to detect signatures of natural selection to studies of conservation and breed characterization

Estudos em genética de paisagem, das espécies zootécnicas, podem impulsionar o entendimento dos processos adaptativos, bem como, a maneira que o ambiente afeta o sucesso destas populações. O objetivo principal do projeto foi identificar assinaturas de seleção no genoma populações de suínos naturalizados brasileiros. Procurando obter a maior representatividade da variabilidade genética e ambiental dos suínos dentro do território brasileiros, amostras de DNA de pelo menos um animal e de pelo menos um grupo genético foram obtidas dentro do Banco de Germopalsma da EMBRAPA, totalizando 191 animais de 18 grupos genéticos suínos brasileiras que foram genotipadas, e classificadas de acordo com sua origem dentro de raça ou grupo genético, estado bioma, bacia hidrográfica, tipo de solo, ecoregião e tipo de vegetação. Após um controle de qualidade os genótipos resultantes foram utilizados no calculo das estatísticas F de Wright, equilíbrio de Hardy-Weinberg. Análise de componentes principais, coeficiente de endogamia, analise da variância molecular, testes de Mantel, e a determinação do número ideal de populações. Os dados ambientais foram convertidos em layers através do Qgis e utilizados na detecção de assinaturas de seleção através do BayeScan v2.1 (Foll & Gaggiotti 2008) e do Samβada (Stucki et al. 2014) Os resultados obtidos mostram que as populações estudadas têm uma estrutura variada entre e dentre si. A maior parte da variabilidade genética esta presente nos indivíduos dentro de grupos genéticos, e indivíduos dentro de estados. Existe diferenciação genética dos suínos dentro das variáveis ambientais classificatórias. As raças Monteiro e Marajó foram as que mostraram maiores níveis de estruturação. Os componentes principais mostram proximidade entre as raças comerciais, assim como o elevado grau de variação na composição genéticas das demais raças, com marcante separação dos animais Monteiro e Marajó. Níveis elevados de endogamia foram encontrados. Foram encontrados pelo menos 8 assinaturas de seleção no genoma das raças suínas localmente adaptadas. A freqüência dos genótipos destes marcadores divide o território brasileiro em duas regiões latitudinais distintas. Os níveis de estruturação das populações demonstram uma grande variabilidade genética entre e dentre as raças. As marcas de seleção encontradas demonstram a influência do meio ambiente no sucesso adaptativo destes animais ao território brasileiro.Study of landscape genetics in livestock species can help understand the adaptive processes and the way that the environment affects the success of these populations. The main objective was the identification of genetic signatures of selection in the Brazilian autochthone swine breeds. We aim the higher representation of genetic and environmental variability from Brazilian territory sampling at least one animal from one genetic group per sampling point. The samples were obtained on CENARGEN-EMBRAPA Germplasm Bank in a total of 191 DNA samples from 19 Brazilian locally adapted swine genetic groups, classified into state, region, biome, hydrological basins, soil type, ecoregion and vegetation type. These samples were genotyped and after a quality control, we calculated Wright’ F-statistics, individual inbreeding coefficient, Hardy-Weinberg equilibrium, Principal components, IBD, Mantel test, an ideal number of subpopulations and an analysis of molecular variance. Environmental data was converted in layers through Qgis and used to detect signatures of selection by BayeScan v2.1 (Foll & Gaggiotti 2008) and Samβada ((Stucki et al. 2014) Population studied had genetic structure among different subpopulations, in a same category. The biggest part of genetic variability is the individual within breed and in individual within state. We found different intensity of population structure in the categories studied, been the he Monteiro and Marajó breeds that ones with highest values from population genetic structure. Principal component analyses showed proximity between commercial breeds, as well as the high degree of genetic variation among other breeds, with great detachment of Monteiro and Marajó animals from others. High inbreeding levels were found. Signatures of selection were found on the genome of Brazilian locally adapted swine pig. The genotypic frequency of these signatures of selection divides the Brazilian territory into two distinct latitudinal regions. The population structure levels demonstrate a wide genetic variability inside and among races. The signatures of natural selection found demonstrate the influence of the environment to successful adaptation of swine in Brazil