UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FACULDADE DE MEDICINA DE RIBEIRÃO PRETO. Jeferson Nomelini - PDF
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FACULDADE DE MEDICINA DE RIBEIRÃO PRETO. Jeferson Nomelini
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Eduarda Sequeira Machado
1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO FACULDADE DE MEDICINA DE RIBEIRÃO PRETO Jeferson Nomelini APLICAÇÃO DE METODOLOGIAS DE EXTRAÇÃO DE CONHECIMENTOS EM PESQUISAS E GERENCIAMENTO DE PROGRAMA DE MELHORAMENTO GENÉTICO EM BOVINOS DA RAÇA NELORE Ribeirão Preto SP 2006
2 JEFERSON NOMELINI APLICAÇÃO DE METODOLOGIAS DE EXTRAÇÃO DE CONHECIMENTOS EM PESQUISAS E GERENCIAMENTO DE PROGRAMA DE MELHORAMENTO GENÉTICO EM BOVINOS DA RAÇA NELORE Dissertação apresentada à Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Genética Orientador: Prof. Dr. Raysildo Barbosa Lôbo Ribeirão Preto SP 2006
3 FICHA CATALOGRÁFICA Nomelini, Jeferson Aplicação de Metodologias de Extração de Conhecimentos em Pesquisas e Gerenciamento de Programa de Melhoramento Genético em Bovinos da Raça Nelore / Jeferson Nomelini; Orientador Prof. Dr. Raysildo Barbosa Lôbo. Ribeirão Preto, f.: fig. Dissertação (Mestrado Programa de Pós-graduação em Genética), Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo. Orientador: Lôbo, Raysildo B. 1- Nelore, 2- melhoramento genético, 3- data warehouse, 4- OLAP, 5- mineração visual de dados, 6- progresso genético.
4 FOLHA DE APROVAÇÃO Jeferson Nomelini Aplicação de Metodologias de Extração de Conhecimentos em Pesquisas e Gerenciamento de Programa de Melhoramento Genético em Bovinos da Raça Nelore. Dissertação apresentada à Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo como requisito parcial para obtenção do título de Mestre em Ciências. Área de concentração: Genética Aprovado em: / / Banca Examinadora Prof. Dr. Instituição: Assinatura; Prof. Dr. Instituição: Assinatura; Prof. Dr. Instituição: Assinatura;
5 Dedico este trabalho aos meus pais, Lourenço e Zeli, meu irmão, Robson, e meus sobrinhos Rafael e Gustavo.
6 AGRADECIMENTOS À Deus, pela vida, sabedoria e fé. Aos meus pais e família, por sempre me apoiarem nos estudos. Ao Prof. Dr. Raysildo Barbosa Lôbo, pela amizade, orientação e oportunidades. À Profa. Dra. Solange Oliveira Rezende, pela valiosa co-orientação. Aos amigos Rita de Cássia Pereira Lôbo, Pedro Alejandro Vozzi e Milena Cereli, pelas revisões de meu trabalho. Ao amigo Valmir Marques Ferreira, pelos ensinamentos e manutenção do Nelore Business Intelligence. Aos técnicos Luiz Bezerra, Paulo Bezerra e Marco Corrado pelo aporte em informática e amizade. Aos amigos Cíntia Righetti Marcondes e José Eduardo do Val pelas calorosas discussões sobre o melhoramento genético e proveitosas críticas aos meus trabalhos. Aos professores, funcionários e alunos do Departamento de Genética da FMRP- USP, pela amizade, convivência e trocas de experiência. Aos Pesquisadores do IZ de Ribeirão Preto, pela colaboração no ensino e pesquisa da Genética Quantitativa junto ao GEMAC. Aos funcionários e colaboradores da ANCP, pela amizade e o excelente trabalho prestado. À USP, pelo ensino de excelência que me proporcionou. À todos meus amigos, que com certeza, contribuíram para minha vitória. Às instituições PRONEX, FAPESP, CNPq, CAPES e ANCP, pelo suporte financeiro essencial a minha pesquisa.
7 São dados a ti a sabedoria e o conhecimento; também te darei riquezas, e bens materiais, e honra, tais como nenhum rei anterior a ti veio a ter, e tais como nenhum depois de ti virá a ter. II Crônicas 1:12
8 RESUMO O Programa de Melhoramento Genético da Raça Nelore (PMGRN Nelore Brasil) experimentou, em 17 anos de existência, rápido crescimento geográfico, abrangendo rebanhos em 12 estados brasileiros mais 3 países da América Latina, além de crescimento exponencial de sua base de dados ( animais avaliados em 2005). Para administrar essa enorme base de dados e gerar descobertas científicas que proporcionem progresso genético aos rebanhos avaliados, torna-se necessário o uso de tecnologias da informação. Os objetivos foram utilizar tecnologias da informação para: caracterizar a estrutura populacional do rebanho avaliado, identificar vias de fluxo gênico, analisar evolução do coeficiente de endogamia e extrair padrões de seleção e acasalamento das fazendas participantes. Foi utilizado o Nelore Business Intelligence, o sistema de inteligência empresarial (BIS) do PMGRN Nelore Brasil, carregado com a avaliação genética de 2005, como fonte única de dados. As tecnologias utilizadas para análise foram Processamento Analítico On-Line (OLAP) e mineração visual de dados. Quanto ao sexo dos animais avaliados, geralmente há equilíbrio em regiões exportadoras de genética (rebanho seleção destinados à produção de reprodutores) e maior proporção de matrizes em regiões exportadoras de carne (rebanho multiplicador destinado à multiplicação dos genes provenientes do rebanho seleção e rebanho comercial dedicado à produção de carne), além disso, a proporção vem equilibrando ao longo do tempo, indicando amadurecimento do PMGRN Nelore Brasil. Quanto à variedade (padrão e mocho), o mocho representa 24% de todo rebanho avaliado, com ligeiro crescimento de participação nos últimos anos, preferência e crescimento regional de cada uma das variedades provavelmente estejam ligadas às culturas e tradições locais e marketing dos criadores. O fluxo gênico na Raça Nelore ocorre pela incorporação de genes do rebanho seleção no multiplicador e comercial, causado, principalmente, pela difusão da Inseminação Artificial, proporcionando progresso genético até no rebanho comercial. O controle da endogamia mostrou-se eficiente para todas categorias, exceto Puro de Origem Importado, causado pelo pequeno número de progenitores. A análise da endogamia por fazenda indica bom controle deste índice na maioria delas (92,7% de rebanhos avaliados com coeficiente de endogamia menor que 2%). Animais de elevado potencial genético para diversas características (peso, habilidade maternal, fertilidade e reprodutivas) tem maior probabilidade de produzir grande número de descentes, traduzindo em vantagem competitiva às fazendas que produzem este perfil de reprodutores. A maioria das fazendas participantes do PMGRN Nelore Brasil selecionaram matrizes com elevado potencial genético para serem destinadas às biotecnologias de Transferência de Embriões e Fertilização In Vitro. O uso de um BIS é potencialmente eficiente como ferramenta gerencial e fonte de pesquisa de um programa de melhoramento genético, por capacitarem tecnologias OLAP e mineração visual de dados a extraírem informações e conhecimentos válidos e úteis para os rebanhos participantes. A aplicação destas tecnologias e a incorporação dos conhecimentos à comunidade de usuários (criadores) podem maximizar o progresso genético do rebanho e aumentar a competitividade da pecuária de corte brasileira. Palavras chaves: 1- Nelore, 2- melhoramento genético, 3- data warehouse, 4- OLAP, 5- mineração visual de dados, 6- progresso genético.
9 ABSTRACT In the 17 years since its introduction, the Program for Genetic Improvement of the Nellore Breed (PMGRN Brazilian Nellore) has experienced a rapid expansion. At present, it comprises herds in 12 Brazilian states and in 3 other Latin American countries, and its database has grown exponentially (774,870 assessed animals in 2005). In order to handle such a huge database and produce new scientific knowledge that may lead to the genetic improvement of the assessed herds, the use of information technology is required. The goals of this study were to use IT in order to: determine the population structure of the assessed herd, identify gene flow paths, study the dynamics of endogamy coefficient, and identify selection and mating patterns on the participating farms. Nellore Business Intelligence, the business intelligence system (BIS) of PMGRN Brazilian Nellore, was used and its sole source of input was the genetic assessment of The analysis was carried out through On-Line Analytical Processing (OLAP) and visual data mining. With regard to the gender of the assessed animals, there is an overall balance among genetic exporting regions (selection herd aimed at producing breeders) and a larger ratio of dams in beef exporting regions (multiplication herd aimed at replicating genes that originate from the selection herd and the commercial herd aimed at producing beef). In addition, that ratio has become more balanced over the years, which suggests the PMGRN Brazilian Nellore program has been continually honed. As for strains (Nellore and Polled Nellore), Polled Nellore individuals account for 24% of the entire assessed herd, with a slight increase in participation over the last years. Preference and regional growth for each strain may be linked to local cultures, traditions and the marketing strategies used by ranchers. The Nellore gene flow occurs due to the introduction of genes from the selection herd into the multiplication and commercial herds, which is particularly the result of the dissemination of artificial insemination, which leads to the genetic improvement even in the commercial herd. Inbreeding control has proven an efficient strategy for all strains, except Pure of Imported Origin, due to the small number of parents. Inbreeding analysis for each farm reveals there is good control of this index in most of them (92.7% of the assessed herds yields lower than 2% endogamy coefficient). Animals with a high genetic potential for several traits (weight; mothering, fertility and reproductive abilities) are more likely to produce a large number of descendants and, therefore, add competitive advantages to the farms that raise animals of their kind. Most farms in the PMGRN Brazilian Nellore select dams with high genetic potential so they can be used for embryo transfer and in-vitro fertilization biotechnology procedures. The use of a BIS is potentially efficient as a management tool and as a research source in a genetic improvement program because it allows for the use of OLAP technologies and visual data mining to produce information that can be useful and valid for the participating herds. The use of such technologies and the addition of this knowledge to the community of users (ranchers) may maximize genetic improvement of herds and enhance competitiveness for Brazilian beef cattle ranching. Key Words: 1- Nellore, 2- genetic improvement, 3- data warehouse, 4- OLAP, 5- visual data mining, 6- genetic progress.
10 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO Pecuária brasileira Princípios do melhoramento genético PMGRN Nelore Brasil Motivação e relevância do uso da tecnologia da informação pelo PMGRN Nelore Brasil OBJETIVOS Objetivos gerais Objetivos específicos REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Princípios da tecnologia da informação Data Warehouse Consulta OLAP Facilidade de uso Segurança Quatro tipos diferentes de relatórios Liberdade de seleção da área empresarial e objetos internos Aplicação de filtros Cálculos Funções OLAP Mineração de dados Visualização de dados Técnicas de visualização usuais Técnica de visualização multidimensional orientada a pixel Técnica de visualização multidimensional de projeção geométrica MATERIAIS E MÉTODOS... 67
11 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO Caracterização da estrutura populacional da Raça Nelore Fluxo gênico na Raça Nelore Coeficiente de endogamia por categoria animal, safra e fazenda Identificação de padrões de seleção e acasalamento da Raça Nelore CONCLUSÕES E PROPOSTOS FUTURAS Conclusões Propostas futuras REFERÊNCIAS
12 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Contextualização Figura 2 PIB brasileiro e representatividade do agronegócio Figura 3 Distribuição de uma característica hipotética em duas gerações, paterna (P) e filial (F), de um rebanho sob seleção, assinalando a média da geração X p paterna ( ), a média dos indivíduos selecionados ( ), a média da geração F ( X f ) e a resposta à seleção (R) Figura 4 Distribuição dos animais avaliados pelo PMGRN Nelore Brasil em função da área geográfica (estado brasileiro ou país da América Latina) e porcentagem de animais nascidos em função do período compreendido Figura 5 Metodologia: dos dados à vantagem competitiva Figura 6 Arquitetura do Nelore Business Intelligence Figura 7 Esquema constelação do PMGRN-DM Figura 8 Menu de conexão do Discoverer ao Data Warehouse Figura 9 Menu com tipos de relatórios Figura 10 Menu de seleção da área de trabalho, grupo de objetos e objetos Figura 11 Menu para aplicação de filtros Figura 12 Menu para editar cálculos Figura 13 Funções OLAP Figura 14 Relações entre base de dados e Data Warehouse; diferenças entre os processos de Data Warehousing (DW), consulta OLAP e mineração de dados (DM); natureza do conhecimento humano Figura 15 Etapas e usuários do processo de mineração de dados Figura 16 Arquitetura do Spotfire Figura 17 Tela do Spotfire e seus componentes Figura 18 Importação de dados de um SGBD Oracle via OLE DB Figura 19 Seleção de atributos do Data Warehouse para visualização no Spotfire Figura 20 Exemplo de codificação numérico-categórica Figura 21 Exemplo de construção de atributo Figura 22 Exemplo de menu Propriedades Figura 23 Técnica de visualização multidimensional orientada a pixel Figura 24 Técnica de visualização multidimensional de coordenadas paralelas: Mapa de Perfil X s
13 Figura 25 Técnica de visualização multidimensional de dispersão: A) Gráfico de Dispersão em duas dimensões; B) Gráfico de Dispersão em três dimensões; C) Gráfico de Matrizes Figura 26 Distribuição dos animais por sexo Figura 27 Distribuição dos animais por sexo e categoria Figura 28 Distribuição dos animais por sexo, estados brasileiros e outros países Figura 29 Distribuição dos animais por sexo e qüinqüênios Figura 30 Distribuição dos animais por categoria Figura 31 Distribuição dos animais por classes de categorias, estados e outros países Figura 32 Distribuição dos animais por categoria e qüinqüênios Figura 33 Distribuição dos animais por variedade Figura 34 Distribuição dos animais por variedade da progênie e progenitores Figura 35 Distribuição dos animais por variedade e categoria Figura 36 Distribuição dos animais por variedade, estados brasileiros e outros países e qüinqüênios Figura 37 Crescimento da participação das variedades por qüinqüênios (valores positivos no gráfico indicam crescimento da participação da variedade mocha e valores negativos, da variedade padrão) Figura 38 Fluxo gênico na pecuária de corte Figura 39 A) Progresso genético para MGT por classe de categorias; B) Estatística descritiva Figura 40 A) Distribuição do número de animais concebidos pelos acasalamentos entre grupos de categorias dos progenitores; B) Investigação de Detalhes para categoria da progênie em cada grupo de acasalamentos Figura 41 Tipo de acasalamento por qüinqüênios Figura 42 Evolução da endogamia por categoria animal Figura 43 Relação progênies e progenitores por categoria Figura 44 Fazendas com maiores médias de endogamias para a safra Figura 45 A) Progresso genético do MGT comparativo do PMGRN Nelore Brasil com as fazendas que apresentaram média de F 2,0% na safra 2003; B) Estatística descritiva Figura 46 Distribuição dos animais nascidos entre 1994 e 2003 por estado brasileiro e outros países: A) Distribuição de todos animais; B) Distribuição dos animais TOP 25%; C) Porcentagem dos animais TOP 25% Figura 47 Distribuição dos animais por tipo de acasalamento e classe Figura 48 Distribuição dos animais TOP 25% por categoria... 95
14 Figura 49 Relações entre animais TOP 25%, MGT e fazenda Figura 50 Perfil genético dos animais TOP 25% Figura 51 Relações dos animais TOP 25% com número de filhos que deixaram avaliados no rebanho (NF120) Figura 52 Relações das matrizes BOTTON 50% que foram submetidas a TE ou FIV com número de filhos avaliados aos 120 dias de idade (NF120) e tipo de acasalamento (TA) que deram origem a essas matrizes Figura 53 Relações das progênies oriundas das matrizes BOTTON 50% com o tipo de acasalamento que originaram as progênies, por safra Figura 54 Relações das progênies oriundas das matrizes BOTTON 50% que foram submetidas a TE ou FIV com a matriz e a fazenda onde ocorreu o parto Figura 55 Perfil genético das progênies das matrizes BOTTON 50% que foram submetidas a TE ou FIV
15 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Importância da carne bovina na alimentação Tabela 2 Situação hipotética de três touros para comparação de DEPs Tabela 3 Diferenças entre sistema operacional e sistema de inteligência empresarial (BIS) quanto às expectativas do usuário Tabela 4 Relação entre as características do Data Warehouse e exemplo no Nelore Business Intelligence Tabela 5 Dimensões, atributos e hierarquias do PMGRN-DM Tabela 6 Classificação dos níveis de mineração de dados quanto à interação com o especialista do domínio Tabela 7 Atributos e operações utilizadas para análise do progresso genético do MGT. 70 Tabela 8 Atributos e operações usados para análise do coeficiente de endogamia (F) Tabela 9 Codificação numérico-categórica das DEPs Tabela 10 Coeficiente de correlação de Pearson para os conjuntos de dados: todos os animais (linha superior) e TOP 25% (linha inferior) Tabela 11 Relação entre número de filhos avaliados e classe dos touros Tabela 12 Relação entre número de filhos avaliados e classe das matrizes Tabela 13 Valores máximos, mínimos e medianas das DEPs de animais provenientes de matrizes BOTTON 50% que foram submetidas a TE ou FIV
16 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS A Efeito aditivo dos genes ABCZ Associação Brasileira dos Criadores de Zebu ANCP Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores AVG Média aritmética BIS Business Intelligence System ou Sistema de Inteligência Empresarial BLUP Best Linear Unbiased Prediction ou Melhor Preditor Linear não Viesado BA Bahia BO Bolívia BOTTON Parte inferior CASE Computer-Aided Software Engineering ou Ferramenta de Engenharia de Software CEPEA Centros de Estudos Avançados em Economia Aplicada CL Cara Limpa Count Operação matemática de contagem D Efeito de dominância dos genes DEP Diferença Esperada na Progênie DF Distrito Federal DG Departamento de Genética DIPP DEP para efeito direto da idade ao primeiro parto DP120 DEP para efeito direto do peso aos 120 dias DP365 DEP para efeito direto do peso aos 365 dias DP450 DEP para efeito direto do peso aos 450 dias DPAC DEP para efeito direto da produtividade acumulada DPE365 DEP para efeito direto do perímetro escrotal aos 365 dias DPE450 DEP para efeito direto do perímetro escrotal aos 450 dias E Efeito ambiental ETL Extraction, Transformation and Load ou Extração, Transformação e Povoamento Ex. Exemplo F Coeficiente de endogamia FIV Fertilização in Vitro FMRP Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto GE Interação genótipo-ambiente
17 GEMAC Grupo de Genética, Melhoramento Animal e Computação GO Goiás I Efeito epistático dos genes IA Inseminação Artificial ICMC Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação IEA Instituto de Economia Aplicada KDD Knowledge Discovery in Databases ou Descoberta de Conhecimento em Base de Dados LA Livro Aberto LABIC Laboratório de Inteligência Computacional LT Lote de touros MA Maranhão Máx Valor máximo de um conjunto de dados Mín Valor mínimo de um conjunto de dados MG Minas Gerais MGT Mérito Genético Total MP120 DEP para efeito maternal no peso aos 120 dias MS Mato Grosso do Sul MT Mato Grosso N Operação matemática de contagem NF Número de Filhos NF120 Número de progênies com dados válidos para o P120 NR Número de Rebanhos NR120 Número de rebanhos com progênies válidas para o P120 Obs. Observação OLAP On-Line Analytical Processing ou Processamento Analítico On-Line OLE DB Object Linking and Embedding for Databases meio utilizado pela Microsoft para acessar dados armazenados de diferentes formas OLTP On-Line Transactional Processing ou Processo de Transação On-Line P Efeito fenotípico PA Pará PE Perímetro Escrotal PIB Produto Interno Bruto PMGRN Nelore Brasil Programa de Melhoramento Genético da Raça Nelore PMGRN-DM Data Mart referente à avaliação genética PO Puro de Origem
18 POI Puro de Origem Importado PR Paraná RDBMS Tecnologia de Banco de Dados Relacionais RO Rondônia ROLAP Processamento Analítico On-Line do tipo Relacional SGBD Sistema Gerenciador de Banco de Dados SIC Serviço de Informação da Carne SisNe Sistema Nelore SP São Paulo TE Transferência de Embrião TO Tocantins TOP Parte superior USA Última Situação do Animal USP Universidade de São Paulo VE Venezuela
19 LISTA DE SÍMBOLOS %: Porcentagem µg: Microgramas cal: Calorias cm: Centímetros g: Gramas Kg: Quilogramas mg: Miligramas mm: Milímetros R$: Reais s: Desvio padrão u.d.p.g.: Unidades de desvio padrão genético _ x : Média aritmética
21 Introdução INTRODUÇÃO Os impactos e transformações que a tecnologia da informação vem causando mundialmente nas últimas décadas é semelhante à revolução industrial ocorrida no século XVIII. Enquanto que a revolução industrial marcou um grande salto tecnológico nos transportes e máquinas, a tecnologia da informação vem causando nos processos administrativos das corporações. Um setor produtivo de destaque na economia brasileira, como a pecuária de corte, necessita de investimentos em tecnologias da informação para ser competitivo frente ao mercado nacional e internacional. Esta Seção contextualiza o leitor, partindo da visão macro da pecuária brasileira e viajando em diferentes níveis, até a visão micro das contribuições da tecnologia da informação ao Programa de Melhoramento Genético da Raça Nelore (PMGRN Nelore Brasil) (Figura 1). Figura 1 Contextualização Pecuária brasileira Dados econômicos (Centros de Estudos Avançados em Economia Aplicada [CEPEA], 2005) demonstram que o agronegócio brasileiro representa, anualmente, uma importante fatia do Produto Interno Bruto (PIB) brasileiro, em torno de 20% de toda a riqueza produzida pelo país no início do terceiro milênio. A pecuária tem um importante papel dentro do agronegócio neste período, com aproximadamente 8,5% do PIB total (Figura 2).
22 Introdução 21 Figura 2 PIB brasileiro e representatividade do agronegócio. Fonte: Extraído de Centros de Estudos Avançados em Economia Aplicada [CEPEA] (2005). A cadeia produtiva da bovinocultura de corte representa uma grande fonte de geração de divisas ao Brasil por meio das exportações. No ano de 2005, do total de US$ 118 bilhões gerados pelas exportações, o agronegócio foi responsável por US$ 46 bilhões (38%), especificamente a cadeia produtiva da bovinocultura de corte foi responsável por US$ 6 bilhões (5% do total e 13% do agronegócio) (Instituto de Economia Aplicada [IEA], 2006). Nestas estatísticas, estão apenas os produtos do setor alimentício e de vestuário, o impacto desta cadeia produtiva é, ainda, muito maior, já que ela fornece matéria-prima para 49 segmentos da indústria (Serviço de Informação da Carne [SIC], 2006a), dentre eles: construção civil, química, cosméticos, farmacêutica, automobilística e aeronáutica. A pecuária de corte produz, como principal produto, um dos alimentos mais completos e saudáveis da alimentação humana, a carne bovina. A ingestão diária de apenas 100 g de carne bovina magra supre um homem adulto em 50% de suas necessidades de proteínas, além de outros nutrientes, com uma baixa taxa de gordura e colesterol (Tabela 1). Dados da Associação Brasileiras dos Criadores de Zebu [ABCZ] (2006) demonstram a pujança da Raça Nelore na pecuária nacional, do efetivo do rebanho nacional de mais de 160 milhões de cabeças, estima-se que a Raça Nelore represente em torno de 80% da força produtiva da indústria da carne no Brasil, estando presente como raça pura ou como composição de cruzamentos. Considerando que foram
23 Introdução 22 importados, segundo dados oficiais, animais, pode-se constatar a incrível adaptabilidade do Nelore ao ambiente brasileiro, constituído, em sua maioria, por clima tropical e vegetação de cerrado. A interação do Nelore neste ambiente é responsável pela alta competitividade de nossa pecuária de corte, apresentando um dos menores custos de produção do mundo, sendo 60% mais baixo que o australiano, 50% menor que o americano e apenas um terço do custo britânico. Tabela 1 Importância da carne bovina na alimentação. Componente Necessidades (a) Oferecimento (b) Unidades Percentual (c) Energia cal 7% Proteína g 50% Lipídeos g 19% Colesterol (d) mg 30% Zinco 9,5 3,5 mg 37% Ferro 8 1,6 mg 20% Riboflavina 1,3 0,26 mg 20% Niacina 16 5,28 mg 33% Vitamina B12 2,4 1,92 µg 80% a) Homem adulto de 19 a 24 anos; b) Em 100 g de carne magra cozida; c) Oferecimento/Necessidades; d) Ingestão máxima diária recomendada; Fonte: Serviço de Inspeção da Carne [SIC] (2006b). Visto a importância da pecuária brasileira e a contribuição da Raça Nelore, pode-se predizer que a aplicação de tecnologias que aumentem a produção e produtividade de forma sustentável desta atividade econômica, em especial, desta raça, proporciona grande impacto sócio-econômico em nossa sociedade Princípios do melhoramento genético A finalidade de um programa de melhoramento genético é a de utilizar a variabilidade genética da população para aumentar a produção e a produtividade dos animais. Numa raça bovina de corte, o objetivo final seria um aumento da taxa de desfrute do rebanho, com conseqüente aumento quantitativo e qualitativo de produção de carne e outros derivados. Vários autores (OLIVEIRA, 2003; LÔBO, 1992; FOULLEY et al., 1990; VAN VLECK, 1987) destacam que a avaliação genética inicia-se dentro da fazenda, pela adoção de boas práticas de manejo. A correta identificação dos animais e formação dos lotes de manejo possibilita a coleta de dados não tendenciosos e a conectabilidade entre grupos contemporâneos.
24 Introdução 23 Dado o modelo genético: P = A+ D + I + E + GE, em que: P: Efeito fenotípico; A: Efeito aditivo dos genes; D: Efeito de dominância dos genes; I: Efeito epistático dos genes; E: Efeito ambiental; GE: Interação genótipo-ambiente. Todos os dados coletados na fazenda são fenotípicos (P), por exemplo, peso do animal ao completar um ano de idade. A avaliação genética consiste da aplicação de uma metodologia estatística capaz de isolar o efeito aditivo dos genes (A), demonstrando o valor genético do animal, ou seja, a contribuição da genética deste animal no peso e que pode ser transmitida aos seus filhos. O uso da metodologia dos modelos mistos com propriedades BLUP (Best Linear Unbiased Prediction ou Melhor Preditor Linear não Viesado), sob modelo animal (PEREIRA, 2004; VAN VLECK, 1993), é atualmente a maneira mais difundida de avaliação genética para predição das DEPs dos animais. As DEPs estimam a metade do valor genético do animal, ou seja, o efeito aditivo médio (A) dos genes de um animal transmitidos à sua prole por meio de seus gametas. O BLUP também permite o cálculo da acurácia, ou seja, a remoção da incerteza associada ao valor da DEP. Acurácia é um valor no intervalo [0;1], sendo influenciada pelo número de progênies avaliadas que o animal deixou no rebanho e o número de rebanhos em que o animal deixou progênies avaliadas. Quanto maior forem estes valores, maior será o valor da acurácia (PEREIRA, 2004; ALBUQUERQUE et al., 2003; CARNEIRO et al., 2001). Também é determinado o coeficiente de endogamia (F), definido como a probabilidade de serem idênticos dois alelos, no zigoto consangüíneo, devido ao parentesco dos pais (PEREIRA, 2004). Alto coeficiente de endogamia pode produzir perdas econômicas em virtude da perda de fertilidade, expressão de enfermidades autossômicas recessivas e perdas de alelos úteis nas populações. A avaliação genética é uma fotografia do potencial genético de um rebanho, para que haja melhoramento genético, são necessários os corretos processos de seleção e acasalamento dos animais. Segundo Lush (1964), faz-se seleção artificial
25 Introdução 24 quando se permite que alguns indivíduos da população produzam mais filhos do que outros, além de retirar os indesejáveis do processo reprodutivo (assim, aqueles que nascem, mas não têm oportunidade de reproduzir-se, não podem afetar a composição da população futura). Selecionando os melhores animais para serem reprodutores, a cada geração, a freqüência dos genes desejáveis vai se aproximando da meta desejada pelo selecionador do rebanho. Como conseqüência do correto processo de seleção, temos a média da característica selecionada da geração filial melhor que a geração paterna (Figura 3). Figura 3 Distribuição de uma característica hipotética em duas gerações, paterna (P) e filial (F), de um rebanho sob seleção, assinalando a média da geração paterna ( _ X s média dos indivíduos selecionados ( ), a média da geração F ( ) e a resposta à _ X f seleção (R). Fonte: Adaptado de Falconer e Mackay (1994, p. 199). _ X p ), a Embora um programa de melhoramento genético vise um equilíbrio entre as características de peso, fertilidade, reprodutivas, de habilidade maternal e de carcaça, as DEPs proporcionam ao criador a flexibilidade de criar um índice (conjunto de características) que ele considera útil ao seu rebanho. Os objetivos e critérios de seleção são pessoais e diferentes para cada criador, pois depende da expectativa do mercado consumidor (BERGMANN, 2003). Por exemplo, o criador que vende bezerros dará mais ênfase ao peso à desmama, já o criador que vende animais para o frigorífico, dará mais ênfase ao peso ao sobreano.
26 Introdução PMGRN Nelore Brasil O PMGRN Nelore Brasil nasceu em 1988, quando dois criadores colocaram dados de seus animais à disposição do Grupo de Genética, Melhoramento Animal e Computação do Departamento de Genética da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (GEMAC-DG-FMRP-USP). Em 1995, foi publicada a primeira Avaliação Genética de Touros, Matrizes e Animais Jovens (LÔBO et al., 2005). A partir de 1996 foi criada a Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores (ANCP), com a finalidade de gerenciar o PMGRN Nelore Brasil (Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores [ANCP], 2006). O PMGRN Nelore Brasil publica, anualmente, o Sumário da Avaliação Genética de Touros e Matrizes e, semestralmente, disponibiliza o Sumário Eletrônico na homepage da ANCP (www.ancp.org.br). De modo geral, os sumários contêm os resultados das avaliações genéticas e disponibilizam aos criadores, o ordenamento dos animais em função de seus méritos genéticos para as diferentes características consideradas (TONHATI; MARCONDES; LÔBO, 2003), além de outras informações como a metodologia empregada, descrição das características avaliadas, critérios de inclusão dos animais e progresso genético do rebanho avaliado. Uma das maiores contribuições da genética quantitativa é o cálculo do ganho genético obtido por estratégia de seleção. Com estas informações é possível orientar de maneira mais efetiva, o programa de melhoramento genético, predizer o sucesso do esquema seletivo adotado e decidir, com base científica, estratégias de seleção mais eficazes (CRUZ; REGAZZI, 1997). Na avaliação genética de 2005, o PMGRN Nelore Brasil obteve ganho genético favorável para 9 das 11 características calculadas (MP120, DP120, DP365, DP450, DPE365, DPE450, DIPP, DPAC e MGT). O PMGRN Nelore Brasil, desde sua criação, experimentou um crescimento exponencial no número de animais avaliados e rebanhos participantes, além de um crescimento geográfico. Técnicas de visualização em mineração de dados (descritas na Seção 3.5) proporcionam, de maneira clara e objetiva, a idéia deste crescimento (Figura 4).