Molecular polymorphism in generations of Canchim bovine breed

O objetivo desse estudo foi avaliar as frequências gênicas ao longo de sucessivas gerações de acasalamento entre bovinos da raça Canchim (5/8 Charolês, 3/8 Zebu) do rebanho do Centro de Pesquisa de Pecuária do Sudeste - EMBRAPA. Os animais foram classificados de acordo com a geração e uma amostra de 154 indivíduos, representando as gerações 3 a 6, foi analisada para sete marcadores moleculares. Três marcadores do tipo I (genes) e quatro marcadores do tipo II (microssatélites) foram utilizados. Trinta e seis animais da raça Charolesa foram incluídos nesse estudo, com a finalidade de avaliar as relações genéticas entre o rebanho Canchim e a raça Charolesa atual. As frequências do alelo A de k-caseína foram de 0,5; 0,72; 0,68 e 0,67 para as gerações 3, 4, 5 e 6 de Canchim, respectivamente. Na raça Charolesa, esse alelo apresentou frequência de 0,51. O alelo A de β-lactoglobulina apresentou frequências de 0,42; 0,46; 0,48 e 0,40, nas gerações 3 a 6 do rebanho Canchim, e de 0,54 na raça Charolesa. As variações das frequências dos alelos de k-caseína e β-lactoglobulina, entre as gerações de Canchim, não foram significativas. As proporções genotípicas para esses dois marcadores foram concordantes com a hipótese de equilíbrio de Hardy-Weinberg nas duas raças. As frequências do alelo L do gene do hormônio de crescimento, nas quatro gerações de Canchim, foram 0,96; 0,89; 0,93 e 0,79. A variação das frequências gênicas entre as gerações foi significativa (P ≤ 0,01), tendo sido observada uma tendência linear de aumento da frequência do alelo V ao longo das gerações. Desvios significativos das proporções genotípicas esperadas sob equilíbrio de Hardy-Weinberg foram observados em todas as gerações (P ≤ 0,02), com exceção da geração 3. Na raça Charolesa, a frequência do alelo L foi de 0,74. Quatro alelos para o microssatélite da região flanqueadora 5 do gene de IGF-1, localizado no cromossomo 5, foram observados na raça Canchim, com tamanhos entre 231 e 225 pares de bases. A frequência do alelo de 225 pb variou significativamente entre as gerações de Canchim (P ≤ 0,05). Entretanto, o aumento da frequência desse alelo, ao longo das gerações, não foi linear. Os desvios com relação às proporções genotípicas de equilíbrio de Hardy-Weinberg foram significativos para a geração 5 e para o total da população (P ≤ 0,01). Na raça Charolesa, o alelo de 225 pb não foi observado. Seis alelos foram identificados na raça Canchim, com tamanhos entre 182 e 168 pb, para o microssatélite CSFM50. Nesse loco do cromossomo 2, apenas a frequência do alelo de 168 pb variou significativamente entre as gerações (P ≤ 0,05), tendo apresentado uma tendência de redução linear da frequência. Entretanto, a condição de equilíbrio foi observada em todas as gerações. Os alelos de 182 e 170 pb não foram observados na raça Charolesa. Porém dois alelos, com 180 e 174 pb, que não haviam sido identificados na raça Canchim, foram observados nessa raça. Seis alelos do microssatélite BM1224, localizado no cromossomo 4 dos bovinos, foram observados na raça Canchim. A variação das frequências gênicas dos alelos predominantes não foi significativa. Os alelos raros não foram testados. Três alelos adicionais foram identificados na raça Charolesa. Dessa forma, um total de nove alelos, com tamanhos entre 178 e 160 pb, foram observados nesse loco. Entre as amostras analisadas, somente a geração 3 de Canchim apresentou desvios significativos com relação às proporções genotípicas de equilíbrio. O microssatélite INRA006, localizado no cromossomo 3, apresentou sete alelos na raça Canchim, com tamanhos entre 97 e 119 pb. Também nesse loco, a variação ao longo das gerações não foi significativa. A hipótese de neutralidade fenotípica para as características sob seleção nesse rebanho foi reforçada pela aderência às proporções de equilíbrio. A raça Charolesa apresentou apenas três alelos para esse marcador, com 113, 111 e 105 pb. Apesar de se tratar de um rebanho fechado, as medidas de heterozigosidade e diversidade gênica não indicaram uma tendência de redução da variabilidade genética ao longo das gerações de Canchim. Esses resultados foram consistentes com o esquema de prevenção de endogamia que vem sendo utilizado no programa de melhoramento da raça Canchim. Os coeficientes médios de fixação de Wright FIS e FRR reforçaram a hipótese de acasalamento preferencial para o polimorfismo do hormônio de crescimento. Valores significativos de FST (P ≤ 0,05) foram obtidos para o polimorfismo de hormônio de crescimento e para o microssatélite IGF-1, indicando que houve diferenciação entre as gerações com relação a esses marcadores. A média de F FST para os 7 locos também foi significativa (P ≤ 0,05). As distâncias Euclidiana Média e distância de Nei entre as gerações de Canchim, a raça Charolesa e a raça Nelore foram calculadas com base nos sete marcadores, utilizando dados de literatura para a raça Nelore. As comparações com outros representantes de raças zebuínas foram realizadas utilizando as informações dos três polimorfismos de restrição. Os agrupamentos formados pelo método UPGMA foram consistentes com a origem das raças nas duas análisesk-caseína This study was developed to evaluate gene frequencies through generations of Canchim cattle (5/8 Charolais, 3/8 Zebu) from the herd maintained at Centro de Pesquisa de Pecuária do Sudeste - EMBRAPA. Animals were classified according to their generation and a sample of 154 animals, representing generations 3 to 6, was analyzed for seven molecular markers. Three of these markers were type I (genes) and four were type II (microsatellites). A sample of Charolais breed (N=36) was included to evaluate genetic relationship between the two breeds. Frequencies for k-caseína A allele were 0.5; 0.72; 0.68 and 0.67 in Canchim generations 3 to 6. Frequency in Charolais was 0.51. Frequencies for β-lactoglobulin A allele were 0.42; 0.46; 0.48 and 0.40 in the four generations of Canchim and 0.54 in Charolais. Gene frequencies did not show significant variation over generations. Genotype frequencies were in Hardy-Weinberg equilibrium in both breeds. Frequencies of L allele of growth hormone were 0.96; 0.89; 0.93 and 0.79. Variation in this locus was significant (P ≤ 0,01) and the increase of V allele frequency was linear. Except for generation 3, all generations showed significant departures from Hardy-Weinberg proportions (P ≤ 0,02). Frequency ofallele L in Charolais was 0.74. Four alleles were observed for the microsatellite in the 5 flanking region of IGF-1 gene in Canchim. Allele sizes ranged from 231 to 225 bp. Frequency variation was significant for the latter (P ≤ 0,05) although the increase was not linear through generations. Disequilibrium was significant for generation 5 and for the whole population (P ≤ 0,01). The 225 bp allele was not observed in Charolais. Six alleles, with sizes between 182 and 168 bp, were observed for microsatellite CSFM50 in Canchim. A significant (P ≤ 0,05) linear reduction of the 168 bp allele was observed over the generations although departure from equilibrium was not significant in any generation. Two alleles not observed in Canchim were found in the Charolais sample (180 and 174 bp) however, the alleles with 182 and 170 bp were not present in these animals. Six alleles were also observed in Canchim for the microsatellite BM1224, from bovine chromosome 4. The most frequent ali eles did not vary significantly among generations. Three additional alleles were present in Charolais comprising 9 alleles at this locus with sizes from 178 to 160 bp. Seven alleles were scored for microsatellite BM1224 in Canchim. Allele sizes varied from 119 to 97 bp. Neutrality with respect to traits under selection was suggested by the absence of frequency variation and disequilibrium. Only three alleles were observed in Charolais (113, 111 and 105 bp). Indication of genetic variability loss was not found, even though this herd has been maintained as a closed population for more than 40 years. This finding is in agreement with the avoidance of consanguineous mattings used in the breeding program. Average Wright's FIS and FRR coefficients supported the hypothesis of preferential mating for growth hormone polymorphism. FST values were significant for growth hormone and for microsatellite IGF-I. The mean FST for all loci was also significant, indicating differentiation among generations. Average Euclidian Distance and Neis Unbiased Distance between Canchim, Charolais and Nelore were estimated based on all loci. Frequencies for Nelore were obtained from the literature. Distances from other zebu breeds were estimated using the 3 RFLP loci. Dendrograms constructed using UPGMA clustering method were consistent with breeds history in all analysi