Imputação de sequência completa do cromossomo x e associação genômica ampla para características da reprodução na raça holandês

Reproductive efficiency is an essential factor for the sustainability of dairy cattle production. However, improving reproductive traits is a challenging for breeding programs due to the low heritability of selection criteria, female-limited traits, and relatively later traits measurements. The primary objectives of this thesis were: 1) to evaluate the imputation accuracy of variants on the X chromosome, and 2) to identify genomic regions associated with reproductive traits in Holstein cows, using whole- genome sequence (WGS) data. In the first objective, different imputation strategies were assessed based on scenarios varying in the composition of reference and validation populations. The scenarios were tested in two imputation software tools. The inclusion of both males and females in the populations, as well as the choice of imputation software, directly influenced the imputation accuracy. Overall, high levels of imputation accuracy were observed, highlighting the potential of genotype imputation for more precise bovine genome analyses. In the second objective, a genome-wide association study (GWAS) was conducted for age to first service (AFS), calving at first service (PFS), and days open (DO) based on WGS-imputed data. Genomic regions significantly associated with these traits were identified, which harbor potential candidate genes. Functional analyses revealed relevant biological pathways involved in fertility regulation. The results reinforce the importance of using high-density genomic data and carefully selected methodological strategies to improve imputation accuracy, while contributing to a better understanding of the genetic mechanisms affecting fertility in dairy cattle.

Esta tese teve dois objetivos principais: 1) avaliar a acurácia da imputação genotípica de variantes no cromossomo X utilizando diferentes cenários de imputação e dois programas computacionais e 2) identificar regiões genômicas associadas a características reprodutivas em vacas da raça Holandês, utilizando dados de sequência completa do genoma (WGS). Para atingir o primeiro objetivo, foram analisados diferentes cenários que variaram quanto à composição das populações de referência e validação e estes cenários foram testados em dois softwares de imputação. Estimativas de correlação alélica e taxa de concordância genotípica foram usadas como métricas de acurácia da imputação para comparar os diferentes cenários. A inclusão de machos e fêmeas na composição das populações, bem como a escolha do software de imputação, influenciaram diretamente a acurácia da imputação. De maneira geral, observaram-se níveis elevados de acurácia, destacando o potencial da imputação genotípica para análises mais precisas do genoma bovino. Para atingir o segundo objetivo, foi conduzida uma análise de associação genômica ampla (GWAS) para idade no primeiro serviço (IPS), intervalo entre parto e primeiro serviço (IPPS) e dias em aberto (DA), usando WGS. Foram identificadas regiões genômicas associadas a essas características, as quais contêm genes candidatos. Análises funcionais apontaram vias biológicas relevantes envolvidas na regulação da fertilidade. Os resultados obtidos reforçam a relevância do uso de dados genômicos de alta densidade e da escolha criteriosa de estratégias metodológicas para melhorar a acurácia de imputação, além de contribuírem para o avanço no entendimento dos mecanismos genéticos que afetam a fertilidade em bovinos leiteiros.