Imputação de dados em experimentos multiambientais: novos algoritmos utilizando a decomposição por valores singulares

As análises biplot que utilizam os modelos de efeitos principais aditivos com inter- ação multiplicativa (AMMI) requerem matrizes de dados completas, mas, frequentemente os ensaios multiambientais apresentam dados faltantes. Nesta tese são propostas novas metodologias de imputação simples e múltipla que podem ser usadas para analisar da- dos desbalanceados em experimentos com interação genótipo por ambiente (G×E). A primeira, é uma nova extensão do método de validação cruzada por autovetor (Bro et al, 2008). A segunda, corresponde a um novo algoritmo não-paramétrico obtido por meio de modificações no método de imputação simples desenvolvido por Yan (2013). Também é incluído um estudo que considera sistemas de imputação recentemente relatados na literatura e os compara com o procedimento clássico recomendado para imputação em ensaios (G×E), ou seja, a combinação do algoritmo de Esperança-Maximização com os modelos AMMI ou EM-AMMI. Por último, são fornecidas generalizações da imputação simples descrita por Arciniegas-Alarcón et al. (2010) que mistura regressão com aproximação de posto inferior de uma matriz. Todas as metodologias têm como base a decomposição por valores singulares (DVS), portanto, são livres de pressuposições distribucionais ou estruturais. Para determinar o desempenho dos novos esquemas de imputação foram realizadas simulações baseadas em conjuntos de dados reais de diferentes espécies, com valores re- tirados aleatoriamente em diferentes porcentagens e a qualidade das imputações avaliada com distintas estatísticas. Concluiu-se que a DVS constitui uma ferramenta útil e flexível na construção de técnicas eficientes que contornem o problema de perda de informação em matrizes experimentais.

Mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, visando tolerância à seca em milho

A seca é um dos estresses abióticos mais importantes na cultura do milho, o qual ocasiona reduções significativas na produção de grãos. A arquitetura genética da tolerância à seca é complexa, fazendo-se necessária a melhor compreensão desse caráter. Estudos envolvendo mapeamento associativo são úteis por explorarem a variação genética de caracteres quantitativos e, adicionalmente, levam em conta informações acerca de genótipos, ambientes e interações genótipo por ambiente (G × E). Ao considerar efeitos de G × E em modelos de mapeamento associativo há possibilidade de identificar regiões no genoma associadas à condições e ambientes específicos. Este trabalho teve como objetivo detectar associações relacionadas à tolerância à seca em milho por meio de um modelo de mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, o qual permitiu distinguir associações com efeitos ambiente-específico daquelas com efeitos principais e de interação associação por ambiente (QEI). O painel associativo foi composto por 190 linhagens, classificadas de acordo com os grupos heteróticos quanto ao tipo de grão. Marcadores SNPs (∼500k) foram utilizados para a genotipagem do painel associativo. Duas linhagens (L228-3 e L3) foram usadas como testadores comuns e os híbridos obtidos foram avaliados em duas localidades (Janaúba-MG e Teresina-PI), dois anos agrícolas (2010 e 2011), sob duas condições de tratamento (irrigado e não irrigado). Ao total, consideraram-se seis caracteres: peso de grãos, intervalo de florescimento, florescimento feminino e masculino, altura de planta e de espiga. Consideraram-se dois grupos de mapeamento, agrupados de acordo com os testadores utilizados. SNPs foram úteis para testar associações ao longo do genoma do milho e investigar o relacionamento genético entre indivíduos. O modelo de mapeamento associativo, com inclusão de informações sobre interação G × E, detectou o total de 179 associações, e o maior número de associações foram relacionadas aos caracteres de florescimento. A maioria das associações (168) apresentaram QEI significativo, sendo que o tamanho e a magnitude desses efeitos distinguiram-se de acordo com o ambiente em avaliação. Apenas o caráter florescimento feminino não apresentou associações com efeitos estáveis ao longo dos ambientes em estudo. A detecção de algumas associações em posições próximas do genoma evidenciam possíveis efeitos de pleiotropia. Algumas associações foram co-localizadas em regiões do genoma do milho relacionadas à tolerância à seca, sendo que algumas dessas associações estavam envolvidas a fatores pertencentes à vias metabólicas de interesse. O presente estudo forneceu informações úteis para a compreensão da base genética da tolerância à seca em milho sob os ambientes específicos em avaliação.

Alternativas de análise para experimentos G × E multiatributo

Geralmente, nos experimentos genótipo por ambiente (G × E) é comum observar o comportamento dos genótipos em relação a distintos atributos nos ambientes considerados. A análise deste tipo de experimentos tem sido abordada amplamente para o caso de um único atributo. Nesta tese são apresentadas algumas alternativas de análise considerando genótipos, ambientes e atributos simultaneamente. A primeira, é baseada no método de mistura de máxima verossimilhança de agrupamento - Mixclus e a análise de componentes principais de 3 modos - 3MPCA, que permitem a análise de tabelas de tripla entrada, estes dois métodos têm sido muito usados na área da psicologia e da química, mas pouco na agricultura. A segunda, é uma metodologia que combina, o modelo de efeitos aditivos com interação multiplicativa - AMMI, modelo eficiente para a análise de experimentos (G × E) com um atributo e a análise de procrustes generalizada, que permite comparar configurações de pontos e proporcionar uma medida numérica de quanto elas diferem. Finalmente, é apresentada uma alternativa para realizar imputação de dados nos experimentos (G × E), pois, uma situação muito frequente nestes experimentos, é a presença de dados faltantes. Conclui-se que as metodologias propostas constituem ferramentas úteis para a análise de experimentos (G × E) multiatributo.

Bagaço de cana como enriquecimento ambiental para leitões recém desmamados

O objetivo do estudo foi avaliar o uso de bagaço de cana como enriquecimento ambiental para suínos a partir do comportamento e respostas fisiológicas do estresse causado pelo confinamento e mudança de ambiente, na fase de creche. O projeto foi conduzido no Laboratório de Biometeorologia e Etologia, da Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos da Universidade de São Paulo, Pirassununga-SP, e no setor da Suinocultura da Prefeitura do Campus Administrativo Fernando Costa (PUSP-FC), entre os meses de abril e junho de 2015. Foram utilizados 66 leitões (NK75 X Naïma), machos e fêmeas desmamados aos 28 dias, separados em grupos homogêneos com relação ao peso, transferidos para baias da creche e distribuídos em dois tratamentos: Tratamento Enriquecido (TE) onde as baias foram fornecidas com cama profunda de bagaço de cana, de até 15 cm de profundidade e Tratamento Não Enriquecido (TNE) as baias foram utilizadas da forma convencional, sem cobertura no piso cimentado. Foram avaliadas diferentes respostas fisiológicas, especificamente, níveis de cortisol salivar, temperatura superficial por meio de um termómetro infravermelho e temperatura ocular a través de fotos termográficas. O comportamento dos leitões foi registrado e as análises das observações das atividades foram realizadas pelo efeito dos tratamentos e a interação do tempo. Os dados de desempenho dos animais foram analisados, igualmente como o Ganho de peso diário (GPD) e a conversão alimentar (CA). Animais que receberam enriquecimento ambiental apresentaram concentrações de cortisol mais baixas (P<0,001) durante a primeira semana pós-desmama. A partir da segunda semana pós desmama até o final da fase da creche houve efeito do tratamento (P<0,05), encontrando níveis de cortisol até quatro vezes mais altos para o TNE referentes aos níveis basais, enquanto o TE continua tendo níveis mais baixos (P<0,05). Animais que receberam enriquecimento ambiental tiveram maior frequência em comportamentos exploratórios (P<0,05) e maior atividade brincando (P<0,05) durante toda a fase experimental. Leitões que foram criados em baias pobres manifestaram maior frequência em comportamentos agonísticos (P<0,05) e em repouso (P<0,05). A correlação entre a temperatura superficial do dorso e termografia ocular indicou uma associação moderada positiva (P<0,0001) com a temperatura ocular mínima (r=0,43) e máxima (r=0,41). Apesar de não existir diferença estatística para o desempenho entre tratamentos (P>0,05), o TE apresentou maior ganho de peso diário (0,47±0,015 kg.dia-1) e total (23,47±0,73 kg.dia-1). A conversão alimentar foi maior no TE (2,88±0,25), provavelmente porque os leitões precisavam de mais alimento para compensar a energia gasta pela sua atividade de fuçar e brincar. Ambientes enriquecidos durante a fase da creche melhoram o bem-estar dos animais em confinamento, diminuindo o estresse pela desmama, motivando o animal a expressar comportamentos próprios da espécie suína, tais como fuçar e explorar.