Predição simultânea dos efeitos de marcadores moleculares e seleção genômica ampla em cajueiro

A seleção genômica ampla (genome wide selection - GWS) foi proposta como uma forma de aumentar a eficiência e acelerar o melhoramento genético, enfatizando a predição simultânea dos efeitos genéticos de grande número de marcadores genéticos de DNA dispersos em todo o genoma de um organismo, de forma a capturar os efeitos de todos os locos e explicar a variação genética de um caráter quantitativo. Objetivou-se com o presente trabalho aplicar o princípio da GWS no melhoramento do cajueiro, estimando simultaneamente os efeitos de 238 marcadores avaliados em 74 indivíduos de uma família de irmãos completos, visando a explicar grande porcentagem da variação genotípica total do caráter peso da amêndoa e a aumentar a eficiência do melhoramento do cajueiro. Verificou-se que a capacidade preditiva e a acurácia são praticamente maximizadas na análise com 70 marcadores de maiores efeitos. O aumento do número de marcadores não aumenta linearmente a acurácia da GWS pelo método RR-BLUP. Os 70 marcadores de maiores efeitos capturam 74% da variação genotípica total e propiciam alta acurácia seletiva (86%) da seleção para o peso de amêndoas, enquanto os cinco marcadores de maiores efeitos capturam apenas 19% da variação genotípica total e propiciam acurácia seletiva de apenas 44%. Assim, a seleção assistida (MAS), baseada em poucos (cinco) marcadores de efeitos significativos, propicia eficiência muito inferior à GWS. Os valores genéticos genômicos preditos na população de validação cruzada aproximam-se bem dos valores fenotípicos observados, com correlação de 0,79. A estimação simultânea dos efeitos dos marcadores, segundo o conceito da GWS, é uma alternativa interessante, visando a aumentar a eficiência do melhoramento do cajueiro.

Avaliação genética de seleções e híbridos de limões cravo, volkameriano e rugoso como porta-enxertos para laranjeiras Valência na presença da morte súbita dos citros

Este estudo teve como objetivo realizar a avaliação genética da produção de frutos, eficiência produtiva e altura de laranjeiras Valência (Citrus sinensis) enxertadas em seleções e híbridos dos limões Cravo (C. limonia), Volkameriano (C. volkameriana) e Rugoso (C. jambhiri), em área endêmica para morte súbita dos citros (MSC). Foram avaliados 36 genótipos desses porta-enxertos, representados por cinco plantas cada, avaliados em cinco safras, do terceiro ao sétimo ano após o plantio. Sete dos genótipos avaliados apresentaram plantas com sintomas de MSC até o sétimo ano: Rangpur Otaheite orange 12901 (859), Rangpur Red Lime D.33.30 (866), Limão-Cravo EEL (871), Rangpur Borneo red (874), Citrus kokhai (1649), Limão-Rugoso 58329 (1655) e Limão- Cravo x Swingle B (1695). Para os genótipos que não manifestaram sintomas da doença, foram estimados parâmetros genéticos e fenotípicos e realizada a predição de valores genéticos dos indivíduos, visando à seleção e ao melhoramento genético para as características citadas, empregando-se o método REML/BLUP (máxima verossimilhança restrita/melhor predição linear não viciada). A análise de produção de frutos de cinco safras mostrou acurácia seletiva de 84,59%, tornando-se desnecessária a avaliação de maior número de safras. A seleção dos sete melhores genótipos proporcionou ganhos genéticos de 11,5% na produção de frutos, enquanto a do melhor genótipo conferiu ganho genético de 16,3%. As maiores médias genéticas preditas (>70,0 kg.pl-1) para produção de frutos foram obtidas pelos genótipos Limão-Cravo- Ipanema (1522), Santa- Bárbara-Red- Lime (884), Limão- Cravo- Limeira (863), Limão- Cravo- Taquaritinga (869), Limão- Rugoso- do -Cabo (1643), Rangpur- Rose Lime (868) e Limão- Cravo- da- Califórnia (1467). Já a acurácia seletiva da eficiência produtiva, para quatro colheitas, foi 77,4%. Para este caráter, as maiores médias genéticas (>8,0 kg.m-3) foram dos genótipos Rangpur- Lime x Trifoliata 3810 (1648), Rangpur- Lime x Trifoliata 5320 (1644), Limão- Cravo x Citrange- Carrizo (1524), Citrus pennivesiculata (880), Limão- Cravo x Trifoliata- Swingle A (1707), Rangpur- Rose- Lemon 124684 (864), Rangpur- Red -Lime D33.47 (867) e Limão- Cravo -Ipanema (1522). Dentre os 10 melhores genótipos para produção de frutos e para eficiência produtiva, apenas três são coincidentes: Rangpur- Rose -Lime (868), Citrus pennivesiculata (880) e Limão- Cravo-Ipanema (1522).

CORRELAÇÕES GENÉTICAS E ANÁLISE DE TRILHA PARA CARACTERES DE FRUTO DA PALMEIRA JUÇARA

RESUMO A palmeira Euterpe edulis é uma espécie nativa da Mata Atlântica e atualmente se encontra na lista das espécies ameaçadas de extinção. Uma alternativa para retirá-la desta lista seria o estímulo para o plantio comercial, focando o manejo dos frutos, que recebem a classificação de “superfruta” pelas suas propriedades químicas e nutricionais. Entretanto, uma etapa de extrema importância que precede a seleção de genótipos superiores é o estudo das associações entre as variáveis, pois permite traçar estratégias de seleção alternativas para maximizar os ganhos. O presente trabalho teve por objetivos estimar as correlações genéticas pelo procedimento REML/BLUP e os efeitos diretos e indiretos sobre a massa dos frutos, por meio da análise de trilha, para seis caracteres de frutos de 198 acessos de E. edulis. Foram analisados frutos de 198 genótipos de juçara coletados em 20 fragmentos florestais na região Sul e Caparaó do Estado do Espírito Santo. De cada genótipo, avaliaram-se 25 frutos para as características: diâmetro longitudinal e equatorial do fruto e da semente; e massa do fruto e da semente. Os dados obtidos foram utilizados para a estimativa das correlações genéticas através do método de máxima verossimilhança restrita e melhor predição linear não viesada (REML/BLUP). Posteriormente, as correlações genéticas entre as variáveis de fruto foram submetidas à análise de trilha. Os seis caracteres de fruto estudados apresentam associação genética positiva com magnitude superior a 0,71 pelo procedimento REML/BLUP. O diâmetro longitudinal do fruto e a massa das sementes possuem maior efeito direto sobre a massa dos frutos, o que as torna mais indicadas para aumentar as chances de sucesso na seleção de genótipos de juçara com frutos maiores. As características diâmetro longitudinal do fruto e a massa das sementes são as principais determinantes das variações na massa dos frutos.

SELEÇÃO RECORRENTE INTRAPOPULACIONAL EM MARACUJAZEIRO-AZEDO VIA MODELOS MISTOS

RESUMO O maracujazeiro pertence ao gênero Passiflora, considerado o de maior importância econômica da família Passifloraceae. O objetivo do trabalho foi estimar para o maracujazeiro-azedo parâmetros e valores genotípicos pelo procedimento REML/BLUP em nível de progênie. Foram avaliadas 27 progênies de meios-irmãos oriundas do segundo ciclo de seleção recorrente conduzido na UENF, selecionadas via índice de seleção. As características avaliadas foram: número de frutos por parcela (NF); massa total de frutos por parcela (MTF) e massa média de frutos (MMF). Os valores genéticos foram estimados por meio do Software SELEGEN, utilizando o procedimento REML/BLUP. Nas estimativas dos parâmetros genéticos via REML, as duas características ligadas diretamente à produção e, portanto, consideradas as mais importantes, NF e MTF apresentaram estimativas de herdabilidade média de progênies de 0,395 e 0,439, respectivamente. Na seleção e nas estimativas dos ganhos via BLUP, o coeficiente de coincidência revelou concordância do resultado da seleção entre as progênies, mostrando que para as três características avaliadas, as mesmas 8 progênies são superiores para as três características simultaneamente. A metodologia REML/BLUP mostrou-se adequada para a avaliação, possibilitando obter estimativas dos parâmetros genéticos e fenotípicos que revelaram a possibilidade de sucesso com a seleção de progênies superiores, com ganhos simultaneamente de 18,02%, 23,08% e 9,65% para NF, MTF e MMF, respectivamente.

Influência do modelo de análise estatística e da forma das parcelas experimentais na seleção de clones de Eucalyptus spp.

Foram avaliadas três formas de parcelas experimentais (retangular, uma linha - linear e parcela de uma árvore - STP) em testes clonais de Eucalyptus spp, utilizando-se três experimentos, cada um com 18 clones. Foram usados três modelos de análise (mínimos quadrados ordinários - ANOVA tradicional, modelos mistos com fator clone fixo ou com fator clone aleatório - REML/BLUP). Os dois primeiros modelos apresentaram resultados similares. Com REML/BLUP houve estreitamento das predições em relação às amplitudes obtidas com as médias, e essa redução foi proporcionalmente maior com parcelas retangulares e STP. O ordenamento dos clones também foi similar com esses dois tipos de parcelas. É provável que com parcelas STP haja um balanço compensatório das alocompetições, pois se pode trabalhar com maior número de repetições e menor custo. Portanto, com parcelas STP haverá economia de recursos e sem prejuízos para o Programa de Melhoramento Florestal.

REPEATABILITY OF FRUITS AND SEEDS PRODUCTION AND SELECTION OF BRAZIL NUT GENOTYPES IN NATIVE POPULATIONS IN RORAIMA1

ABSTRACT This study estimates the repeatability coefficients of two production traits in two native populations of Brazil nut trees. It determines the number of years of suitable evaluations for an efficient selection process, determines the permanent phenotypic correlation between production traits and also the selection of promising trees in these populations. Populations, located in the Itã region (ITA) and in the in the Cujubim region (CUJ), are both belonging to the municipality of Caracaraí, state of Roraima - Brazil, and consist of 85 and 51 adult trees, respectively. Each tree was evaluated regarding the number of fruits per plant (NFP) and fresh seed weight per plant (SWP), for eight (ITA) and five consecutive years (CUJ). Statistical analyses were performed according to the mixed model methodology, using Software Selegen-REML/BLUP (RESENDE, 2007). The repeatability coefficients were low for NFP (0.3145 and 0.3269 for ITA and CUJ, respectively) and also for SWP (0.2957 and 0.3436 for ITA and CUJ, respectively). It on average takes nine evaluation years to reach coefficients of determination higher than 80%. Permanent phenotypic correlation values higher than 0.95 were obtained for NFP and SWP in both populations. Although trees with a high number of fruits and seed weight were identified, more evaluation years are needed to perform the selection process more efficiently.

PARÂMETROS GENÉTICOS PARA A CAPACIDADE DE PROPAGAÇÃO DE Pinus taeda POR EMBRIOGÊNESE SOMÁTICA1

Objetivou-se com este trabalho avaliar a capacidade de propagação de famílias dePinus taeda por embriogênese somática utilizando estimativas de parâmetros genéticos. Para a embriogênese somática, foram selecionados cones imaturos de 65 famílias-elite de Pinus taeda. O germoplasma utilizado para a implantação dos testes de campo foi composto por 238 clones de 31 famílias. O estudo foi realizado por meio de análise genetíoco-estatística pelo procedimento de estimação de componentes de variância via máxima verossimilhança residual (Reml) e de predição de valores genéticos via melhor predição linear não viesada (Blup), usando-se o software Selegen-Reml/Blup. De acordo com os resultados, a variabilidade genética possibilita ganhos genéticos altos pela seleção entre famílias, para os caracteres presença de embriões somáticos e número de clones por famílias dePinus taeda. Há baixa ou nenhuma correlação genética entre o número de clones propagados viaembriogênese somática e as características altura, diâmetro, sobrevivência e volume avaliados aos 4 anos de idade em testes clonais. Conclui-se que há maior ganho genético para a capacidade de propagação por embriogênese somática com a seleção de famílias de Pinus taeda.

JUVENILE-MATURE GENETIC CORRELATIONS IN Pinus taeda CLONES PROPAGATED VIA SOMATIC EMBRYOGENESIS

ABSTRACT This study aimed to estimate the genetic correlation among selection ages (juvenile - adult) and efficiency of early selection for the height, diameter, and volume traits of individuals from Pinus taeda families propagated via somatic embryogenesis. This study was carried out by genetic-statistical analysis, estimation procedure of variance (Reml), and prediction components of breeding values (Blup), using the Selegen-Reml/Blup software. Genetic correlations among juvenile ages and rotation age were performed by applying the linear model developed by Lambeth (1980). In accordance with results of the established model, the early selection can be performed in clones of Pinus taeda with high selection efficiency. Ages from 4 to 6 years old are enough to select Pinus taeda clones propagated via somatic embryogenesis for harvesting at 8 and 12 years old; and 6 to 10 years old are enough to select them for harvesting at 20 years old. On the basis of the genetic correlations estimates from the environments, the clones' selection of Pinus taeda propagated via somatic embryogenesis should be developed specifically for each environment. The clones' selection can be performed considering the diameter due to the high correlation between volume and diameter.

Sampling, WLS, and Mixed Models

Mixed models may be defined with or without reference to sampling, and can be used to predict realized random effects, as when estimating the latent values of study subjects measured with response error. When the model is specified without reference to sampling, a simple mixed model includes two random variables, one stemming from an exchangeable distribution of latent values of study subjects and the other, from the study subjects` response error distributions. Positive probabilities are assigned to both potentially realizable responses and artificial responses that are not potentially realizable, resulting in artificial latent values. In contrast, finite population mixed models represent the two-stage process of sampling subjects and measuring their responses, where positive probabilities are only assigned to potentially realizable responses. A comparison of the estimators over the same potentially realizable responses indicates that the optimal linear mixed model estimator (the usual best linear unbiased predictor, BLUP) is often (but not always) more accurate than the comparable finite population mixed model estimator (the FPMM BLUP). We examine a simple example and provide the basis for a broader discussion of the role of conditioning, sampling, and model assumptions in developing inference.

Leverage analysis for linear mixed models

We consider a generalized leverage matrix useful for the identification of influential units and observations in linear mixed models and show how a decomposition of this matrix may be employed to identify high leverage points for both the marginal fitted values and the random effect component of the conditional fitted values. We illustrate the different uses of the two components of the decomposition with a simulated example as well as with a real data set.

Predicting random effects with an expanded finite population mixed model

Prediction of random effects is an important problem with expanding applications. In the simplest context, the problem corresponds to prediction of the latent value (the mean) of a realized cluster selected via two-stage sampling. Recently, Stanek and Singer [Predicting random effects from finite population clustered samples with response error. J. Amer. Statist. Assoc. 99, 119-130] developed best linear unbiased predictors (BLUP) under a finite population mixed model that outperform BLUPs from mixed models and superpopulation models. Their setup, however, does not allow for unequally sized clusters. To overcome this drawback, we consider an expanded finite population mixed model based on a larger set of random variables that span a higher dimensional space than those typically applied to such problems. We show that BLUPs for linear combinations of the realized cluster means derived under such a model have considerably smaller mean squared error (MSE) than those obtained from mixed models, superpopulation models, and finite population mixed models. We motivate our general approach by an example developed for two-stage cluster sampling and show that it faithfully captures the stochastic aspects of sampling in the problem. We also consider simulation studies to illustrate the increased accuracy of the BLUP obtained under the expanded finite population mixed model. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ganho genético com base no tamanho efetivo populacional de progênies de seringueira

O objetivo deste trabalho foi estimar os ganhos genéticos de um teste de progênies de seringueira para a produção de borracha seca e, com base no maior tamanho efetivo populacional e maior ganho genético, obter os melhores indivíduos. Foram utilizadas 30 progênies de meios-irmãos, provenientes de sementes de polinização mista - alogamia e autogamia - de testes clonais no Estado de São Paulo. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com 30 tratamentos (progênies), 3 repetições e parcelas lineares de 10 plantas, em um espaçamento de 3x3 m, o que totalizou 900 plantas úteis. Aos três anos, o perímetro, a 50 cm do solo (PA50), e a produção de borracha seca (PBS) foram avaliadas por meio do teste precoce de produção Hamaker Morris-Mann (HMM). As variáveis foram analisadas pelo método de modelo linear misto, via procedimento REML/BLUP, em progênies com sistema reprodutivo misto e taxa de autofecundação de 22%. A identificação dos 20 melhores indivíduos quanto à PBS e ao PA50 proporcionou ganho genético de 67,96 e 16,48%, respectivamente, e um coeficiente de endogamia de aproximadamente 2,82%. O teste de progênies proporciona produção de sementes com melhor valor genético, grande variabilidade e baixa endogamia

Parâmetros e tendência genética da produção de leite de cabra no Brasil

A caprinocultura leiteira no Brasil, apesar de ser uma atividade rural consolidada há algumas décadas, tem se mostrado totalmente dependente de outros países no que se refere ao melhoramento genético. A maioria dos plantéis existentes atualmente tem como base animais importados, e a renovação do material genético é feita por meio da importação de sêmen. Inexistem informações sobre o valor genético dos animais e sua evolução no decorrer dos anos. No presente trabalho, foram estimadas a herdabilidade e a repetibilidade da produção de leite utilizando o REML. Os valores obtidos foram 0,21557 e 0,21564, respectivamente. Para a predição do valor gênico dos animais, foi usado o procedimento BLUP com modelo animal. A mudança na tendência genética anual estimada por um modelo quadrático foi -0,8109 kg/ano², indicando desaceleração no ganho genético. A correlação de Pearson entre os valores gênicos dos bodes estimados com base na média da capacidade provável de produção das filhas obtida pelo método de mínimos quadrados com as estimadas pelas equações do modelo misto foi de 0,5751. A correlação de SPEARMAN entre as classificações dos bodes obtidos pelos dois métodos foi de 0,5813.

Melhoramento e estrutura populacional em bubalinos da raça Mediterrâneo no Brasil

O objetivo deste trabalho foi avaliar a estrutura populacional e os progressos genéticos, fenotípicos e ambientais de características de desenvolvimento ponderal, em bubalinos da raça Mediterrâneo. Foram utilizadas informações dos pesos ajustados aos 205, 365 e 550 dias de idade, de 6.243 bubalinos nascidos no período de 1974 a 2003, provenientes de quatro fazendas. As estimativas dos coeficientes de herdabilidade foram altas para os pesos ajustados nas três idades. Os rebanhos apresentaram ganho genético positivo quanto a essas três características, porém, aquém do possível, provavelmente em razão da seleção baseada somente no fenótipo, realizada pelos produtores. Para aumento nos ganhos genéticos, são necessários a redução do intervalo de geração, o aumento do tamanho efetivo, o uso de reprodutores avaliados com base nos valores genéticos preditos pelo BLUP e o controle dos acasalamentos de animais aparentados.

Influência do modelo de análise estatística e da forma das parcelas experimentais na seleção de clones de Eucalyptus spp.

Foram avaliadas três formas de parcelas experimentais (retangular, uma linha - linear e parcela de uma árvore - STP) em testes clonais de Eucalyptus spp, utilizando-se três experimentos, cada um com 18 clones. Foram usados três modelos de análise (mínimos quadrados ordinários - ANOVA tradicional, modelos mistos com fator clone fixo ou com fator clone aleatório - REML/BLUP). Os dois primeiros modelos apresentaram resultados similares. Com REML/BLUP houve estreitamento das predições em relação às amplitudes obtidas com as médias, e essa redução foi proporcionalmente maior com parcelas retangulares e STP. O ordenamento dos clones também foi similar com esses dois tipos de parcelas. É provável que com parcelas STP haja um balanço compensatório das alocompetições, pois se pode trabalhar com maior número de repetições e menor custo. Portanto, com parcelas STP haverá economia de recursos e sem prejuízos para o Programa de Melhoramento Florestal.