Prediction with measurement errors in finite populations

We address the problem of selecting the best linear unbiased predictor (BLUP) of the latent value (e.g., serum glucose fasting level) of sample subjects with heteroskedastic measurement errors. Using a simple example, we compare the usual mixed model BLUP to a similar predictor based on a mixed model framed in a finite population (FPMM) setup with two sources of variability, the first of which corresponds to simple random sampling and the second, to heteroskedastic measurement errors. Under this last approach, we show that when measurement errors are subject-specific, the BLUP shrinkage constants are based on a pooled measurement error variance as opposed to the individual ones generally considered for the usual mixed model BLUP. In contrast, when the heteroskedastic measurement errors are measurement condition-specific, the FPMM BLUP involves different shrinkage constants. We also show that in this setup, when measurement errors are subject-specific, the usual mixed model predictor is biased but has a smaller mean squared error than the FPMM BLUP which points to some difficulties in the interpretation of such predictors. (C) 2011 Elsevier By. All rights reserved.

Efeitos gênicos de caracteres associados à eficiência no uso de nitrogênio em milho

Os objetivos deste trabalho foram determinar o controle genético da eficiência no uso do nitrogênio (EUN), identificar a importância das eficiências na absorção (EAN) e na utilização (EUtN) na sua composição,  e quantificar relação entre produção de matéria seca da parte aérea (MPS) e do sistema radicular com a EUN e  com seus componentes. Foram avaliadas 41 combinações híbridas em duas disponibilidades de N: baixa (BN)  e alta (AN). Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso com duas repetições, em arranjo fatorial simples  (combinação híbrida x disponibilidade de N). As análises estatísticas foram realizadas por meio das equações  de modelos mistos. Correlações de elevada magnitude foram detectadas entre EAN e EUN, bem como entre  essas eficiências e a MPS, tanto em BN como em AN. Em ambas as disponibilidades de N, efeitos genéticos  aditivos apresentaram maior importância para os caracteres associados à EUN. Dessa forma, a seleção baseada  no desempenho individual de linhagens quanto à MPS pode possibilitar a obtenção de genótipos com alta  EUN. Independentemente da disponibilidade de N, a EAN é o componente mais importante da EUN.

Strategies in identifying individuals in a segregant population of common bean and implications of genotype x environment interaction in the success of selection

The objective of this study was to compare the BLUP selection method with different selection strategies in F-2:4 and assess the efficiency of this method on the early choice of the best common bean (Phaseolus vulgaris) lines. Fifty-one F-2:4 progenies were produced from a cross between the CVIII8511 x RP-26 lines. A randomized block design was used with 20 replications and one-plant field plots. Character data on plant architecture and grain yield were obtained and then the sum of the standardized variables was estimated for simultaneous selection of both traits. Analysis was carried out by mixed models (BLUP) and the least squares method to compare different selection strategies, like mass selection, stratified mass selection and between and within progeny selection. The progenies selected by BLUP were assessed in advanced generations, always selecting the greatest and smallest sum of the standardized variables. Analyses by the least squares method and BLUP procedure ranked the progenies in the same way. The coincidence of the individuals identified by BLUP and between and within progeny selection was high and of the greatest magnitude when BLUP was compared with mass selection. Although BLUP is the best estimator of genotypic value, its efficiency in the response to long term selection is not different from any of the other methods, because it is also unable to predict the future effect of the progenies x environments interaction. It was inferred that selection success will always depend on the most accurate possible progeny assessment and using alternatives to reduce the progenies x environments interaction effect.

Genetic diversity in an indigenous horse breed: implications for mating strategies and the control of future inbreeding

The Franches-Montagnes is an indigenous Swiss horse breed, with approximately 2500 foalings per year. The stud book is closed, and no introgression from other horse breeds was conducted since 1998. Since 2006, breeding values for 43 different traits (conformation, performance and coat colour) are estimated with a best linear unbiased prediction (BLUP) multiple trait animal model. In this study, we evaluated the genetic diversity for the breeding population, considering the years from 2003 to 2008. Only horses with at least one progeny during that time span were included. Results were obtained based on pedigree information as well as from molecular markers. A series of software packages were screened to combine best the best linear unbiased prediction (BLUP) methodology with optimal genetic contribution theory. We looked for stallions with highest breeding values and lowest average relationship to the dam population. Breeding with such stallions is expected to lead to a selection gain, while lowering the future increase in inbreeding within the breed.

Comparison of genetic gains per year for carcass traits among breeding programs in the Japanese Brown and the Japanese Black cattle

The breeding program for beef cattle in Japan has changed dramatically over 4 decades. Visual judging was done initially, but progeny testing in test stations began in 1968. In the 1980s, the genetic evaluation program using field records, so-called on-farm progeny testing, was first adopted in Oita, Hyogo, and Kumamoto prefectures. In this study, genetic trends for carcass traits in these 3 Wagyu populations were estimated, and genetic gains per year were compared among the 3 different beef cattle breeding programs. The field carcass records used were collected between 1988 and 2003. The traits analyzed were carcass weight, LM area, rib thickness, s.c. fat thickness, and beef marbling standard number. The average breeding values of reproducing dams born the same year were used to estimate the genetic trends for the carcass traits. For comparison of the 3 breeding programs, birth years of the dams were divided into 3 periods reflecting each program. Positive genetic trends for beef marbling standard number were clearly shown in all populations. The genetic gains per year for all carcass traits were significantly enhanced by adopting the on-farm progeny testing program. These results indicate that the on-farm progeny testing program with BLUP is a very powerful approach for genetic improvement of carcass traits in Japanese Wagyu beef cattle.

Acurácia da seleção simultânea para caracteres de interesse em milho tropical de segunda safra

O milho de segunda safra, também conhecido como milho safrinha, é definido como aquele semeado entre os meses de janeiro e março. Esta modalidade de cultivo atingiu no ano agrícola de 2013/2014 uma área plantada de 9,18 milhões de hectares, superior a área cultivada com milho primeira safra, que no mesmo período foi de 6,61 milhões de hectares. Na segunda safra, há alto risco de instabilidades climáticas, principalmente em decorrência de baixas temperaturas, geadas, má distribuição de chuvas e redução do fotoperíodo. Todos estes fatores prejudicam a atividade fotossintética do milho, reduzindo sua produtividade. No entanto, dada a importância deste cultivo, empresas públicas, privadas e universidades vêm buscando incrementar a produtividade e a estabilidade. Para isso, alguns caracteres são especialmente preconizados. Devido ao alto risco de perda por adversidades ambientais, muitos produtores investem pouco em adubação, principalmente adubação nitrogenada. Neste contexto, o desenvolvimento de plantas mais eficientes no uso e, ou, tolerantes ao estresse por nitrogênio, resultaria em maior segurança para o produtor. Não obstante, a precocidade tem elevada importância, já que materiais precoces reduzem o risco de perdas neste período. No entanto, a mesma deve estar sempre associada a alta produtividade. Assim, para a seleção simultânea destes caracteres, pode-se lançar mão de índices per se de resposta das plantas ao estresse, análises gráficas e, ou, índices de seleção simultânea. Adicionalmente, os valores genotípicos das linhagens para essas características, além de serem preditos via REML/BLUP single-trait (análise univariada), também podem ser preditos via REML/BLUP multi-trait (análise multivariada). Dessa forma, os valores genotípicos são corrigidos pela covariância existente entre os caracteres. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a possibilidade de seleção simultânea para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, além de plantas precoces e produtivas. Para isto, linhagens de milho tropical foram cultivadas e avaliadas para estes caracteres. Foram então simulados diversos cenários de seleção simultânea. A partir destes resultados, observou-se que o índice per se de resposta das plantas ao estresse Média Harmônica da Performance Relativa (MHPR) foi o mais eficiente na seleção de plantas eficientes no uso e tolerantes ao estresse por nitrogênio. Isto ocorreu devido a forte correlação desfavorável entre os índices que estimam a eficiência e a tolerância, além da superioridade e em acurácia, herdabilidade e ganhos com a seleção deste índice per se. Já para a seleção simultânea da produtividade e precocidade, o índice Aditivo de seleção simultânea, utilizando os valores genotípicos preditos via REML/BLUP single-trait se mostrou o mais eficiente, já que obteve ganhos satisfatórios em todos os caracteres e há a possibilidade de modular, de forma mais satisfatória, os ganhos em cada caractere. Conclui-se que a seleção simultânea tanto para eficiência no uso e tolerância ao estresse por nitrogênio, quanto para produtividade e precocidade são possíveis. Além disso, a escolha do melhor método de seleção simultânea depende da magnitude e do sentido da correlação entre os caracteres.

A methodology for analysis of sugarcane productivity trends - 2. Comparing variety trials with commercial productivity

Previous research has reported both agreements and serious anomalies in relationships between production attributes of sugarcane varieties in variety trials (VTs) and commercial production (CP). This paper examines VT and CP data for tonnes of cane per hectare (TCH) and sugar content (CCS). Data, analysed by REML, included 107 VTs and 54 CP mill years for 9 varieties from the mill districts of Mulgrave, Babinda, and Tully for harvest years 1982-99. Important consistencies included high TCH of Q152, high CCS of Q117 and Q120, and low CCS of H56-752. Significant anomalies existed with respect to TCH for Q113, Q117, Q120, Q122, Q138, and H56-752 and to CCS for Q113 and Q124. Investigation of these anomalies was assisted by access to independent REML analyses of CP data for 65692 individual Tully cane blocks from 1988 to 1999 and by the knowledge of persons familiar with the preferential uses of varieties by farmers. Minor anomalies were due to limited year or mill area data. Q124 TCH was deemed to be decreased and its CCS increased by severe disease in Babinda CP in the extremely wet 1998 and 1999 seasons. Other serious anomalies have credible but unsubstantiated explanations. The most convincing, for Q113, Q117, Q138, and H56-752, are that these varieties were deployed unevenly with regard to late season harvesting, predominant use or avoidance on high fertility soils, or use confined to low fertility sandy soils, respectively. Uneven deployment results in confounding of these effects in the varietal CP statistics at mill area level. It is concluded that VTs cannot be enhanced to anticipate or evaluate most effects of uneven deployment. They give adequate predictions of relative CP performance for varieties deployed evenly across confounding influences. Routine analyses of individual block CP data would be useful and enhanced by addition of relevant information to the block records.

Factor analysis applied to genome prediction for high-dimensional phenotypes in pigs.

The aim of the present study was to propose and evaluate the use of factor analysis (FA) in obtaining latent variables (factors) that represent a set of pig traits simultaneously, for use in genome-wide selection (GWS) studies. We used crosses between outbred F2 populations of Brazilian Piau X commercial pigs. Data were obtained on 345 F2 pigs, genotyped for 237 SNPs, with 41 traits. FA allowed us to obtain four biologically interpretable factors: ?weight?, ?fat?, ?loin?, and ?performance?. These factors were used as dependent variables in multiple regression models of genomic selection (Bayes A, Bayes B, RR-BLUP, and Bayesian LASSO). The use of FA is presented as an interesting alternative to select individuals for multiple variables simultaneously in GWS studies; accuracy measurements of the factors were similar to those obtained when the original traits were considered individually. The similarities between the top 10% of individuals selected by the factor, and those selected by the individual traits, were also satisfactory. Moreover, the estimated markers effects for the traits were similar to those found for the relevant factor.

Selection between and within full-sib sugarcane families using the modified BLUPIS method (BLUPISM).

2016

Juvenile-mature genetic correlations in Pinus taeda clones propagated via somatic embryogenesis.

Objetivou-se com o presente trabalho, estimar a correlação genética entre idades de seleção (juvenil-adulta) e eficiência da seleção precoce para as características altura, diâmetro e volume de indivíduos de famílias de Pinus taeda propagados via embriogênese somática. O estudo foi realizado por meio de análise genético-estatística pelo procedimento de estimação de componentes de variância (Reml) e de predição de valores genéticos (Blup), usando-se o software Selegen-Reml/Blup. As correlações genéticas entre idades juvenis e idade de rotação foram realizadas aplicando o modelo linear desenvolvido por Lambeth (1980). Segundo os resultados do modelo estabelecido, a seleção precoce pode ser realizada em clones de Pinus taeda com alta eficiência de seleção. As idades de 4 a 6 anos são suficientes para selecionar clones de Pinus taeda propagados via embriogênese somática para colheita aos 8 e 12 anos e, as idades de 6 a 10 anos são suficientes para selecionar para colheita aos 20 anos. De acordo com as estimativas de correlação genotípicaa partir dos ambientes, a seleção de clones de Pinus taeda propagados via embriogênese somática deve ser praticada de forma específica para cada ambiente. Pode-se realizar a seleção de clones considerando o diâmetro, visto a alta correlação observada entre volume e diâmetro.

Predição de ganhos genéticos via modelos mistos em progênies de café Conilon.

Objetivou-se, neste trabalho, avaliar os ganhos genéticos preditos por meio de diferentes índices de seleção pela metodologia REML/BLUP, em cinco caracteres de interesse ao programa de melhoramento do café conilon do Incaper. Foram avaliadas 8 progênies de meios-irmãos, de ciclo de maturação precoce, média de duas safras, com três repetições, o que totalizou 1368 observações, utilizados os índices de seleção clássico, multiplicativo e com base na soma de postos. Avaliaramse, na época de colheita, as características tamanho dos grãos (TG), produtividade (PRO), porte (PT), vigor vegetativo (VIG) e grau de inclinação (GI). A população foi avaliada na Fazenda Experimental de Marilândia, região Noroeste do estado do Espírito Santo. As análises genético-estatísticas foram realizadas pelo programa Selegen - REM/BLUP. Verificou-se, a partir da análise dos parâmetros genéticos, um excelente potencial seletivo entre famílias, para todas as características avaliadas. O índice Mulamba e Mock foi o que mostrou maior eficiência de seleção entre famílias de meios-irmãos de café conilon.

Bunch yield of interspecific hybrids of American oil palm with oil palm in the juvenile phase.

To identify superior genotypes, 42 progenies of interspecific hybrids between American oil palm and oil palm were evaluated in an area with incidence of bud rot. The following variables were assessed: total bunch yield (TBY), number of bunches (NB) and mean bunch weight (MBW) from the third to the sixth year of cultivation and estimates of genetic parameters obtained by REML/BLUP procedures.

Implementação de algoritmo para avaliação genética de grandes populações de animais de interesse agropecuário.

Apresentamos uma versão inicial da solução em desenvolvimento para estimação dos efeitos desejados através do modelo animal univariado, utilizando duas abordagens distintas para a obtenção do melhor estimador linear não viesado (BLUP) dos parâmetros do modelo.