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Title in Portuguese: Modificação da metodologia de ‘m + a’ e uso do pedigree para seleção precoce de progênies de soja
Title: Modification of 'm + a' methodology and use of pedigree for early selection of soy progenies
Author: Silva, Tamiris Pereira da
Advisor(s): Silva, Júlio César do Vale
Co-advisor(s): Neto, Roberto Fritsche
Keywords: Glycine max [L.] Merril
Capacidade preditiva
BLUEs
BLUPs
Matriz de parentesco
Issue Date: 2019
Citation: SILVA, Tamiris Pereira da. Modificação da metodologia de ‘m + a’ e uso do pedigree para seleção precoce de progênies de soja. 2019. 76 f. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitotecnia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Elevados esforços são hoje aplicados em etapas do melhoramento da cultura da soja, que se encontra em constante expansão econômica no país e no mundo. Para tanto, ao se gerar progênies segregantes, é necessário custosa e morosa fase de aumento de homozigose para se identificar aquelas com potencial para extração de novas linhagens. A metodologia de m + a, que estima a concentração de alelos favoráveis em duas gerações consecutivas, consiste numa alternativa para isto, contudo, demanda de bastante recursos para execução. Uma modificação desta metodologia, que vise contornar esses “entraves”, pode ser bastante útil aos programas de melhoramento. Nesse contexto, objetivou-se propor uma modificação para esta metodologia a fim de torná-la mais facilmente exequível. Para obtenção dos dados fenotípicos foram realizados experimentos simultâneos, requeridos pela metodologia tradicional, e sequenciais, pela metodologia modificada, com três níveis consecutivos de homozigosidade: F2, F3 e F4. Esses experimentos foram conduzidos nas localidades de Luiziana/PR e Campo Mourão/PR, em blocos casualizados com três repetições e como tratamentos as 20 progênies nos níveis supracitados de homozigosidade mais quatro testemunhas comerciais. Para a obtenção dos dados usados na metodologia tradicional, avaliaram-se as progênies nos três níveis de homozigosidade simultaneamente nas duas localidades mencionadas. Para gerar dados para modificação proposta da metodologia, instalaram-se experimentos sequenciais com esses níveis em épocas distintas, juntamente com as testemunhas em cada um deles. Dados a respeito do parentesco das progênies foram utilizados para montagem de matriz e criação de cenários preditivos. Os caracteres avaliados para ambas metodologias foram: dias para a floração (FLR); altura de planta (ALT); dias para a maturação (MAT); peso de 1000 sementes (PMS) e produtividade (PROD). Os dados foram analisados pelo software R. Com o uso de estimativas do melhor estimador não-viesado (BLUEs) das progênies nos níveis de homozigosidade foram obtidas correlações superiores entre estas ao longo das gerações F2 e F3 para maioria dos caracteres, com exceção do caráter PMS em ambas as metodologias. As correlações obtidas com as estimativas de m + a foram mais baixas que aquelas observadas com os BLUEs em ambas as metodologias. Contrastes com correlações positivas ou negativas também coincidiram entre as metodologias. Estimativas de m + a entre as gerações F2 e F3 para predizer médias das progênies em F4 não apresentaram correlações fortes o suficiente para se fazer inferências precisas a respeito desta última geração com base naquelas. Os cenários preditivos elaborados com a incorporação da matriz de parentesco para geração de BLUPs também não foram informativos para predizer o comportamento das gerações. Houve semelhança entre os resultados obtidos pela metodologia de m + a tradicional e a proposta sugerida neste estudo com base nas magnitudes e direções (sinais) das estimativas geradas. No entanto, a metodologia tradicional gerou maiores capacidades preditivas para PROD e ALT, enquanto a modificada para MAT e PMS, que também foram as maiores correlações obtidas no geral. É muito provável que interações epistáticas negligenciadas na concepção do método tenham sido cruciais para a expressão de caracteres de alta complexidade e, em razão disto, as predições apresentaram baixa acurácia para as progênies. Por fim, constatou-se que, ao longo das gerações é melhor avaliar para selecionar progênies com base em médias ajustadas/BLUEs do que com estimativas de m + a, seja pela metodologia tradicional ou pela modificação proposta. Para resultados mais consistentes e complementares a respeito da metodologia, sugere-se o uso de dados oriundos de genotipagem para incorporação junto ao pedigree nas análises.
Abstract: High efforts are now being made at the stages of soybean crop improvement, which is constantly expanding in the country and in the world. Therefore, when generating segregating progenies, it is necessary a costly and time consuming phase of homozygosis increase to identify those with potential for extraction of new strains. The m + a methodology, which estimates the concentration of favorable alleles in two consecutive generations, is an alternative for this, however, demands a lot of resources to perform. A modification of this methodology to circumvent these “barriers” can be very useful for breeding programs. In this context, the objective was to propose a modification to this methodology in order to make it more easily executable. To obtain the phenotypic data, simultaneous experiments were performed, required by the traditional methodology, and sequential, by the modified methodology, with three consecutive levels of homozygosity: F2, F3 and F4. These experiments were carried out in the localities of Luiziana/PR and Campo Mourão/PR, in randomized blocks with three replications and as treatments the 20 progenies in the aforementioned homozygosity levels plus four commercial controls. To obtain the data used in the traditional methodology, progenies at the three homozygosity levels were evaluated simultaneously in the two mentioned locations. To generate data for the proposed modification of the methodology, sequential experiments with these levels were installed at different times, together with the checks in each one of them. Data regarding progenies kinship were used for matrix assembly and creation of predictive scenarios. The traits evaluated for both methodologies were: days to flowering (DF); plant height (PH); days to maturation (DM); 1000 seed weight (TSW) and yield (YLD). The data were analyzed by the R software. Using estimates of the best linear unbiased estimation (BLUEs) of progenies at homozygosity levels, superior correlations were obtained between F2 and F3 generations for most of the characters, except for PMS character in both methodologies. The correlations obtained with the estimates of m + a were lower than those observed with the BLUEs in both methodologies. Contrasts with positive or negative correlations also coincided between the methodologies. Estimates of m + a between F2 and F3 generations to predict progeny averages in F4 did not show strong enough correlations to make accurate inferences about the latter generation based on those. The predictive scenarios elaborated with the incorporation of the kinship matrix for the generation of BLUPs were also not informative to predict the behavior of the generations. There was similarity between the results obtained by the traditional m + a methodology and the proposal suggested in this study based on the magnitudes and directions (signals) of the generated estimates. However, the traditional methodology generated higher predictive capacities for YLD and PH, while the modified one for DM and TSW, which were also the highest correlations obtained overall. It is very likely that neglected epistatic interactions in the design of the method were crucial for the expression of highly complex characters and, as a result, the predictions showed low accuracy for the progenies. Finally, it was found that over the generations it is better to evaluate to select progenies based on adjusted averages/BLUEs than with estimates of m + a, either by the traditional methodology or by the proposed modification. For more consistent and complementary results regarding the methodology, the use of genotyping data for pedigree incorporation in the analysis is suggested.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/49202
metadata.dc.type: Tese
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