Evaluation of Brazilian sugarcane genotypes for resistance to Sugarcane mosaic virus under greenhouse and field conditions

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The effects of density on the growth and survival of different families of juvenile Penaeus japonicus Bate

Variations in the growth and survival of six families of juvenile (initial mean weight = 4.16 g) Penaeus japonicus were examined at two densities (48 and 144 individuals m(-2)) in a controlled laboratory experiment. Survival was very high throughout the experiment (95.4%), but differed significantly between densities and rearing tanks. Family, sex and family x density interaction did not significantly affect survival. Mean specific growth rate (SGR) of the shrimp was 18% faster at the low density (1.93 +/- 0.05% day(-1)) than at high density (1.64 +/- 0.03% day(-1)). However, there was a small but significant interaction between family and density indicating that growth of the families was not consistent at both densities. The inconsistent growth of the families across the two densities resulted in a change in the relative performance (ranking) of families at each density. Sex, rearing tank and rearing cage also affected growth of the shrimp. Mean SGR of the females (1.79 +/- 0.03% day(-1)) was 5% faster than males (1.70 +/- 0.03% day(-1)) when averaged across both densities. Shrimp grew significantly faster in rearing tank 3 than rearing tank 1 or 2 at both densities. Results of the present study suggest that family x density interaction could affect the efficiency of selection for growth if shrimp stocks produced from shrimp breeding programs are to be grown across a wide range of densities. Crown Copyright (C) 2004 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Mixed model formulations for multi-environment trials

When studying genotype X environment interaction in multi-environment trials, plant breeders and geneticists often consider one of the effects, environments or genotypes, to be fixed and the other to be random. However, there are two main formulations for variance component estimation for the mixed model situation, referred to as the unconstrained-parameters (UP) and constrained-parameters (CP) formulations. These formulations give different estimates of genetic correlation and heritability as well as different tests of significance for the random effects factor. The definition of main effects and interactions and the consequences of such definitions should be clearly understood, and the selected formulation should be consistent for both fixed and random effects. A discussion of the practical outcomes of using the two formulations in the analysis of balanced data from multi-environment trials is presented. It is recommended that the CP formulation be used because of the meaning of its parameters and the corresponding variance components. When managed (fixed) environments are considered, users will have more confidence in prediction for them but will not be overconfident in prediction in the target (random) environments. Genetic gain (predicted response to selection in the target environments from the managed environments) is independent of formulation.

Adaptabilidade e estabilidade de progênies de meios-irmãos de pinhão-manso em diferentes regiões do Brasil.

RESUMO: Programas de melhoramento do pinhão-manso (Jatropha curcas L.) intensificaram-se nos últimos cinco anos, tendo sido selecionadas, localmente, plantas em diversas regiões do Brasil. O objetivo deste trabalho foi quantificar a interação genótipos x ambientes da produção de grãos de pinhão-manso, avaliada em três regiões brasileiras, e o progresso genético obtido com a seleção. A partir de progênies de meios-irmãos, selecionadas pela Embrapa Semiárido e pela EPAMIG, foram instalados, no ano de 2008, três testes de progênies, nos municípios de Planaltina, DF, Nova Porteirinha, MG e Pelotas, RS, utilizando-se delineamento de blocos ao acaso, com três repetições e cinco plantas por parcela. Como testemunhas foram utilizadas sementes de plantas não selecionadas e um dos materiais genéticos comercializados no Brasil. A interação genótipo x ambiente foi significativa. Foram identificadas oito progênies de adaptabilidade geral, três progênies de baixa adaptabilidade, duas progênies de adaptabilidade específica a ambientes favoráveis e duas progênies de adaptabilidade específica a ambientes desfavoráveis, em diferentes regiões do Brasil. As estimativas de progresso genético indicam eficiência da seleção massal, com ganhos de 28, 76 e 177%, nos municípios de Planaltina, DF, de Nova Porteirinha, MG, e de Pelota, RS, respectivamente. Observa-se que os ganhos de seleção obtidos pelo método centroide são mais equilibrados entre ambientes e, por isso, preferíveis. As novas médias, estimadas com o plantio das progênies selecionadas, em toneladas por hectare, são de 2,34 ton.ha-1, em Planaltina, DF; de 2,37 ton.ha-1, em Nova Porteirinha, MG, e de 2,09 ton.ha-1 , em Pelotas, RS. ABSTRACT: Physic nut (Jatropha curcas L.) breeding programs have intensified in the past five years, locally selecting plants from various Brazilian regions. The objective of this study was to quantify the genotype x environment interaction of the physic nut grain production and the genetic progress obtained with the selection. From Half-sib progenies selected by Embrapa and EPAMIG, in 2008, three progeny trials were installed in the cities of Planaltina-DF, Nova Porteirinha-MG and Pelotas-RS, using a randomized block design with three replications of five plants per plot. Non-selected plant seeds and genetic material commercialized in Brazil were used as control. The genotype x environment interaction was significant for the J. curcas grain yield expression. We identified eight progenies of broad adaptability, three progenies of low adaptability, two progenies of specific adaptability to favorable environments and two progenies of specific adaptability to unfavorable environments of different Brazilian regions. Estimates of genetic progress indicate mass selection efficiency, with genetic gains of 28%, 76% and 177% in the Planaltina-DF, New Porteirinha-MG and Pelotas-RS, respectively. The genetic gains obtained by the centroid method were more balanced among environments, and therefore, preferable. The new means estimated with the cultivating of the selected progenies are: 2.34 ton.ha-1 in Planaltina-DF, 2.37 ton.ha-1 in Nova Porteirinha- MG and 2.09 ton.ha-1 in Pelotas-RS.

Environmental effect on sunflower oil quality.

Sunflower is one of the most important oilseed crops and produces a high-quality edible oil. Balance of fatty acids in standard sunflower oil shows preponderance of linoleic rather than oleic acid, and conditions during seed development, such as temperature, changes the oleic/linoleic ratio of the oil. This work aimed to evaluate the environmental effect on fatty acid profile in a group of standard and high oleic varieties and hybrids. Seeds were produced during regular season crop and during off-season crop featuring different temperatures from anthesis to maturity. Fatty acid composition was determined by gas chromatography. Levels of oleic acid, in standard oil genotypes, raised as the crop developed in warmer environment while levels of linoleic acid decreased, and the opposite was observed when the crop was grown under lower temperature. High oleic genotypes were less sensitive to environment switching and showed lower variation on fatty acid composition.

Biplot analysis of strawberry genotypes recommended for the State of Espírito Santo.

Most strawberry genotypes grown commercially in Brazil originate from breeding programs in the United States, and are therefore not adapted to the various soil and climatic conditions found in Brazil. Thus, quantifying the magnitude of genotype x environment (GE) interactions serves as a primary means for increasing average Brazilian strawberry yields, and helps provide specific recommendations for farmers on which genotypes meet high yield and phenotypic stability thresholds. The aim of this study was to use AMMI (additive main effects and multiplicative interaction) and GGE biplot (genotype main effects + genotype x environment interaction) analyses to identify high-yield, stable strawberry genotypes grown at three locations in Espírito Santo for two agricultural years. We evaluated seven strawberry genotypes (Dover, Camino Real, Ventana, Camarosa, Seascape, Diamante, and Aromas) at three locations (Domingos Martins, Iúna, and Muniz Freire) in agricultural years 2006 and 2007, totaling six study environments. Joint analysis of variance was calculated using yield data (t/ha), and AMMI and GGE biplot analysis was conducted following the detection of a significant genotypes x agricultural years x locations (G x A x L) interaction. During the two agricultural years, evaluated locations were allocated to different regions on biplot graphics using both methods, indicating distinctions among them. Based on the results obtained from the two methods used in this study to investigate the G x A x L interaction, we recommend growing the Camarosa genotype for production at the three locations assessed due to the high frequency of favorable alleles, which were expressed in all localities evaluated regardless of the agricultural year.

Analysis of line x environment interactions for yield in navy beans. 2. Pattern analysis of lines and environment within years

Seven years of multi-environment yield trials of navy bean (Phaseolus vulgaris L.) grown in Queensland were examined. As is common with plant breeding evaluation trials, test entries and locations varied between years. Grain yield data were analysed for each year using cluster and ordination analyses (pattern analyses). These methods facilitate descriptions of genotype performance across environments and the discrimination among genotypes provided by the environments. The observed trends for genotypic yield performance across environments were partly consistent with agronomic and disease reactions at specific environments and also partly explainable by breeding and selection history. In some cases, similarities in discrimination among environments were related to geographic proximity, in others management practices, and in others similarities occurred between geographically widely separated environments which differed in management practices. One location was identified as having atypical line discrimination. The analysis indicated that the number of test locations was below requirements for adequate representation of line x environment interaction. The pattern analyses methods used were an effective aid in describing the patterns in data for each year and illustrated the variations in adaptive patterns from year to year. The study has implications for assessing the number and location of test sites for plant breeding multi-environment trials, and for the understanding of genetic traits contributing to line x environment interactions.

Measurement and management of genotype-environment interaction (GxE) for the improvement of rainfed lowland rice yield in Cambodia

The magnitude and nature of genotype-by-environment interactions (G×E) for grain yield (GY) and days to flower (DTF) in Cambodia were examined using a random population of 34 genotypes taken from the Cambodian rice improvement program. These genotypes were evaluated in multi-environment trials (MET) conducted across three years (2000 to 2002) and eight locations in the rainfed lowlands. The G×E interaction was partitioned into components attributed to genotype-by-location (G×L), genotype-by-year (G×Y) and genotype-by-location-by-year (G×L×Y) interactions. The G×L×Y interaction was the largest component of variance for GY. The G×L interaction was also significant and comparable in size to the genotypic component (G). The G×Y interaction was small and non significant. A major factor contributing to the large G×L×Y interactions for GY was the genotypic variation for DTF in combination with environmental variation for the timing and intensity of drought. Some of the interactions for GY associated with timing of plant development and exposure to drought were repeatable across the environments enabling the identification of three-target populations of environments (TPE) for consideration in the breeding program. Four genotypes were selected for wide adaptation in the rainfed lowlands in Cambodia.

Interação genótipo x ambiente e características pré-desmama em animais da raça Simental em duas estações de nascimento

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da interação genótipo x ambiente (GxA), nas características peso à desmama e ganho de peso do nascimento à desmama, em machos e fêmeas da raça Simental, nascidos nas estações chuvosa e seca. Foram avaliados 20 mil animais, aos 210 dias de idade. Realizou-se uma análise multicaracterística, que considerou como distinta a mesma característica nos diferentes grupos ambientais, e uma análise unicaracterística, que considerou cada característica como a mesma em todos os grupos ambientais. Ainteração GxA foi avaliada por meio da correlação genética (r g). As interações foram consideradas importantes quando os valores de r g ficaram abaixo de 0,80. As distribuições posteriores das estimativas de herdabilidades mostraram ausência de heterogeneidade de variâncias entre os sexos, entretanto houve interação GxA entre os grupos ambientais. Observaram-se valores de correlação genética de 0,54 a 0,78 e 0,55 a 0,75 para peso à desmama e ganho de peso do nascimento à desmama, respectivamente. As seleções, baseadas tanto na análise unicaracterística quanto na multicaracterística, não mostraram diferenças significativas quanto ao ganho genético dos animais. Há efeito das estações de nascimento nas características avaliadas, em todos os grupos ambientais, e a interação GxA é mais evidente em fêmeas do que em machos.

Interação genótipo x ambiente em cultivares de alface na região de Jaboticabal

Estudou-se a interação genótipo x ambiente de doze cultivares de alface, sendo quatro do grupo lisa (Babá de Verão, Karla, Nacional e Elisa), quatro do grupo crespa (Simpson, Hortência, Verônica e Grand Rapids) e quatro do grupo americana (Laidy, Tainá, Lucy Brown e Raider). Os tratamentos foram constituídos pelo cultivo da alface em dez ambientes (casa de vegetação, túnel baixo de cultivo, túnel baixo com sombrite, agrotêxtil e campo, na presença e ausência de mulching). Foram utilizados dois períodos de cultivo, agosto a novembro de 2001 e março a junho de 2002 em Jaboticabal. Cada experimento (ambiente de cultivo) foi conduzido utilizando-se o delineamento de blocos casualizados, com doze cultivares e três repetições. A análise de variância conjunta demonstrou valores de F significativos (p<0,01) para a interação genótipo x ambiente. Para o cultivo de agosto a novembro/2001, as melhores respostas foram obtidas para as cultivares do Grupo Lisa, nos ambientes casa de vegetação com mulching, túnel baixo de cultivo sem mulching e campo sem mulching. Todas as cultivares apresentaram piores desempenhos nos ambientes túnel com sombrite sem mulching, agrotêxtil com e sem mulching. No cultivo de março a junho/2002, houve maior variabilidade quanto ao comportamento das cultivares avaliadas nos ambientes estudados. Na análise multivariada de agrupamento, a superioridade das cultivares do grupo lisa parece ter sido influenciada pelo número de folhas, tanto para a época 1, quanto para a época 2. Ressalta-se que, apesar das cultivares do grupo americana apresentarem pior desempenho, as mesmas tiveram os maiores valores de massa seca da parte aérea. Quando se tem como objetivo uma maior produção de alface visando massa seca da parte aérea ou massa fresca da parte aérea, deve-se optar por cultivares do grupo americana, que apresentaram as maiores médias para esta característica. As cultivares do grupo crespa apresentaram as maiores médias para volume de plantas.

Efeito da interação reprodutor x rebanho sobre as produções de leite e de gordura na raça Pardo-Suíça

Dados de 4.959 lactações de 2.414 vacas da raça Pardo-Suíça, filhas de 70 reprodutores, distribuídos em 51 rebanhos, foram utilizados para se estimar o componente de variância para a interação reprodutor x rebanho das produções de leite e de gordura e verificar o efeito desta interação sobre a avaliação genética dos reprodutores, por meio de modelos que diferiam na presença e ausência do termo de interação. As produções de leite e de gordura foram ajustadas para duas ordenhas diárias, 305 dias de lactação e idade adulta da vaca. O teste da razão de verossimilhança foi utilizado na verificação da efetividade da inclusão da interação no modelo. As médias das produções de leite e de gordura foram 6085,79 ± 1629,73 kg e 225,61 ± 60,44 kg, respectivamente. A proporção da variância total decorrente da interação reprodutor x rebanho foi 0,4%, para a produção de leite, e 1%, para a produção de gordura. A estimativa de herdabilidade foi 0,38, para a produção de leite, utilizando-se ambos os modelos, e reduziu de 0,40 para 0,39, para a produção de gordura, quando o modelo com interação foi considerado. A função de verossimilhança aumentou significativamente com a inclusão da interação no modelo. A correlação de Spearman foi próxima de um para ambas as características, quando todos os reprodutores foram considerados. Houve redução de 1% na estimativa de acurácia dos valores genéticos preditos para ambas as características, porém, a correlação de Pearson estimada entre as acurácias obtidas para cada modelo estudado foi próxima à unidade. A interaçãoreprodutor x rebanho não afetou as estimativas de componentes de variâncias genética e residual e a ordem de classificação dos reprodutores para ambas as características.

Comparação de modelos mistos, AMMI e Eberhart-Russel via simulação no estudo da interação genótipo x ambiente em cana-de-açúcar

Pós-graduação em Agronomia (Genética e Melhoramento de Plantas) - FCAV

Interação genótipo x ambiente para a produção de leite na espécie bubalina utilizando inferência Bayesiana por meio de Amostradores de Gibbs

Com o objetivo de verificar a existência da interação genótipo x ambiente, sob a forma de heterogeneidade de variâncias para a produção de leite na espécie bubalina e o seu impacto na avaliação genética dos animais, utilizando a inferência Bayesiana por meio de Amostrador de Gibbs, foram utilizados 5.484 registros de produção de leite referentes à produções de 2.994 búfalas predominantemente Murrah, filhas de 150 reprodutores, acasalados com 1130 matrizes, cujos partos ocorreram entre os anos de 1974 e 2004. Os registros foram provenientes do Programa de Melhoramento Genético dos Bubalinos (PROMEBUL) com a adição de registros provenientes do rebanho da EMBRAPA Amazônia Oriental -EAO, localizada em Belém, Pará. Foram estabelecidas classes de rebanho-ano de parto e de acordo com o desvio padrão de cada classe, os registros de produção de leite foram classificados em classes de alto e baixo desvio-padrão fenotípico. Posteriormente, os dados foram analisados desconsiderando e considerando as classes de desvio-padrão. O modelo utilizado empregou os efeitos fixos referentes às classes de rebanho-ano, mês de parto e covariáveis idade da fêmea ao parto e duração da lactação, além do efeito aleatório de animal, ambiente permanente e ambiente temporário. Para os efeitos fixos, foi assumido distribuição à priori uniforme e para os componentes de (co)variâncias foram assumidas distribuições priori qui-quadrado inversa e Wishart invertida. As médias observadas e desvio-padrão para produção de leite nas classes de alto e baixo desvio-padrão e em análise geral, foram iguais a 1870,21±758,78, 1900,50±587,76 e 1885,48±677,98, respectivamente. As médias posteriores para os componentes de variâncias foram maiores na classe de alto desvio-padrão. A herdabilidade obtida na classe de alto desvio-padrão foi próxima do valor observado na análise geral e inferior ao valor encontrado na classe de baixo desvio-padrão fenotípico. A correlação genética para produção de leite entre as classes de desvio-padrão foi igual a 0,58. As correlações de Spearman entre os valores genéticos para a produção de leite obtidos em análise geral com os valores obtidos nas classes de alto e baixo desvio padrão foram iguais a 0,94 e 0,93, respectivamente, para todos os reprodutores. Para uma amostra dos 10 melhores reprodutores, as mesmas correlações foram iguais a 0,94 e 0,47, respectivamente. Tais resultados revelam presença de heterogeneidade de variâncias entre rebanhos e esta heterogeneidade de variâncias é resultante de fatores ambientais, que podem levar a uma classificação errônea dos melhores reprodutores geneticamente para a produção leite.

A mixed model QTL analysis for sugarcane multiple-harvest-location trial data

Sugarcane-breeding programs take at least 12 years to develop new commercial cultivars. Molecular markers offer a possibility to study the genetic architecture of quantitative traits in sugarcane, and they may be used in marker-assisted selection to speed up artificial selection. Although the performance of sugarcane progenies in breeding programs are commonly evaluated across a range of locations and harvest years, many of the QTL detection methods ignore two- and three-way interactions between QTL, harvest, and location. In this work, a strategy for QTL detection in multi-harvest-location trial data, based on interval mapping and mixed models, is proposed and applied to map QTL effects on a segregating progeny from a biparental cross of pre-commercial Brazilian cultivars, evaluated at two locations and three consecutive harvest years for cane yield (tonnes per hectare), sugar yield (tonnes per hectare), fiber percent, and sucrose content. In the mixed model, we have included appropriate (co)variance structures for modeling heterogeneity and correlation of genetic effects and non-genetic residual effects. Forty-six QTLs were found: 13 QTLs for cane yield, 14 for sugar yield, 11 for fiber percent, and 8 for sucrose content. In addition, QTL by harvest, QTL by location, and QTL by harvest by location interaction effects were significant for all evaluated traits (30 QTLs showed some interaction, and 16 none). Our results contribute to a better understanding of the genetic architecture of complex traits related to biomass production and sucrose content in sugarcane.

Effect of environment and genotype on bread-making quality of spring-sown spring wheat cultivars in China

Improvement of end-use quality in bread wheat depends on a thorough understanding of current wheat quality and the influences of genotype (G), environment (E), and genotype by environment interaction (G x E) on quality traits. Thirty-nine spring-sown spring wheat (SSSW) cultivars and advanced lines from China were grown in four agro-ecological zones comprising seven locations during the 1998 and 1999 cropping seasons. Data on 12 major bread-making quality traits were used to investigate the effect of G, E, and G x E on these traits. Wide range variability for protein quantity and quality, starch quality parameters and milling quality in Chinese SSSW was observed. Genotype and environment were found to significantly influence all quality parameters as major effects. Kernel hardness, flour yield, Zeleny sedimentation value and mixograph properties were mainly influenced by the genetic variance components, while thousand kernel weight, test weight, and falling number were mostly influenced by the environmental variance components. Genotype, environment, and their interaction had important effects on test weight, mixing development time and RVA parameters. Cultivars originating from Zone VI (northeast) generally expressed high kernel hardness, good starch quality, but poor milling and medium to weak mixograph performance; those from Zone VII (north) medium to good gluten and starch quality, but low milling quality; those from Zone VIII (central northwest) medium milling and starch quality, and medium to strong mixograph performance; those from Zone IX (western/southwestern Qinghai-Tibetan Plateau) medium milling quality, but poor gluten strength and starch parameters; and those from Zone X (northwest) high milling quality, strong mixograph properties, but low protein content. Samples from Harbin are characterized by good gluten and starch quality, but medium to poor milling quality; those from Hongxinglong by strong mixograph properties, medium to high milling quality, but medium to poor starch quality and medium to low protein content; those from Hohhot by good gluten but poor milling quality; those from Linhe by weak gluten quality, medium to poor milling quality; those from Lanzhou by poor bread-making and starch quality; those from Yongning by acceptable bread-making and starch quality and good milling quality; and those from Urumqi by good milling quality, medium gluten quality and good starch pasting parameters. Our findings suggest that Chinese SSSW quality could be greatly enhanced through genetic improvement for targeted well-characterized production environments.