Estimation of repeatability and genotypic superiority of elephant grass half-sib families for energy purposes using mixed models

The mixed-model methodology is an alternative to select genotypes for traits highly influenced by the environment. In addition, this method allows FOR estimating the repeatability coefficient and predicting the number of assessments needed for a selection process to increase reliability. This study aimed to determine the minimum number of evaluations necessary for a reliable selection process and to estimate the variance components used for predicting genetic gains between and within half-sib families of elephant grass ( Cenchrus purpureus (Schumach.) Morrone ) using the mixed-model methodology. Half-sib families were generated using genotypes from the Active Germplasm Bank of Elephant Grass. The experiment was performed in a randomized block design with nine half-sib families, three replicates, and eight plants per plot. We evaluated 216 genotypes (individual plants) of elephant grass. The deviance analysis was carried out, genetic parameters were estimated, gains between and within families were predicted, and repeatability coefficients were obtained using Selegen software. There was genetic variability for selection within the families evaluated. The reliability values found above 60 % for plant height and number of tillers and above 80 % for dry matter yield suggest that only two evaluations are required to select superior genotypes with outstanding reliability. Sixteen genotypes were identified and selected for their productive potential, which can be used as parents in elephant grass breeding programs for bioenergy production.(AU)

Genotypic selection of pre-clultivars of carioca and early carioca beans for the Agreste-Sertão of Pernambuco, Brazil / Seleção genotípica de pré-cultivares de feijão carioca e carioca precoce para o Agreste-Sertão de Pernambuco, Brasil

ABSTRACT: Genotype x environment interactions represent a major challenge in identifying and selecting genotypes responsive to different climate and soil conditions. This research evaluated and selected pre-cultivars of carioca bean and early carioca bean based on adaptability, stability, and grain yield. In the 2014 crop season, two regional competition trials were conducted in the state of Pernambuco: carioca beans (14 genotypes in Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru and São João) and early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Caruaru) and, in the 2015 crop season, with early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Brejão). Parameters were estimated by mixed models, and the selection was performed using the Harmonic Mean of Relative Performance of Genetic Values (HMRPGV) method following three strategies: i) selection based on predicted genetic value with no interaction; ii) selection according to predicted genetic value considering each location; and iii) simultaneous selection for grain yield, adaptability, and stability. The environments influenced the phenotypic expression of the carioca and early carioca bean genotypes, representing a specific adaptation. The genotypes BRS Notável, BRS Estilo and BRS Pérola, of carioca beans, and CNFC 15875, BRS Notável and CNFC 15630, of early carioca beans, had the best results in the environments tested, regarding, simultaneously, adaptability to different soil and climate conditions, performance stability, and grain yield.

RESUMO: A interação genótipo x ambiente representa um grande desafio na identificação e seleção de genótipos responsivos às diversas condições de clima e solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar e selecionar pré-cultivares de feijão carioca e feijão carioca precoce com base na adaptabilidade, estabilidade e produtividade de grãos. Na safra 2014 foram conduzidos dois ensaios regionais de competição no estado de Pernambuco: feijão carioca (14 genótipos em Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru e São João) e feijão carioca precoce (11 genótipos em Araripina, Arcoverde e Caruaru) e na safra de 2015 com feijão carioca precoce (11 genótipos, em Araripina, Arcoverde e Brejão). Os parâmetros foram estimados por meio de modelos mistos e a seleção foi realizada pelo método da Média Harmônica do Desempenho Relativo dos Valores Genéticos (MHPRVG), adotando-se três estratégias: i) seleção com base no valor genético predito, sem interação; ii) seleção com base no valor genético predito, considerando cada local; iii) seleção simultânea quanto à produtividade de grãos, adaptabilidade e estabilidade. Observou-se que os ambientes influenciaram na expressão fenotípica dos genótipos de feijão carioca e carioca precoce, configurando adaptação específica. Os genótipos BRS Notável, BRS Estilo e BRS Pérola, de feijão carioca, e CNFC 15875, BRS Notável e CNFC 15630, de feijão carioca precoce, apresentaram os melhores desempenhos nos ambientes testados, considerando-se, simultaneamente, a adaptabilidade a diferentes condições edafoclimáticas, estabilidade de desempenho e produtividade de grãos.

Genotypic selection of pre-clultivars of carioca and early carioca beans for the Agreste-Sertão of Pernambuco, Brazil / Seleção genotípica de pré-cultivares de feijão carioca e carioca precoce para o Agreste-Sertão de Pernambuco, Brasil

Genotype x environment interactions represent a major challenge in identifying and selecting genotypes responsive to different climate and soil conditions. This research evaluated and selected pre-cultivars of carioca bean and early carioca bean based on adaptability, stability, and grain yield. In the 2014 crop season, two regional competition trials were conducted in the state of Pernambuco: carioca beans (14 genotypes in Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru and São João) and early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Caruaru) and, in the 2015 crop season, with early carioca beans (11 genotypes in Araripina, Arcoverde, and Brejão). Parameters were estimated by mixed models, and the selection was performed using the Harmonic Mean of Relative Performance of Genetic Values (HMRPGV) method following three strategies: i) selection based on predicted genetic value with no interaction; ii) selection according to predicted genetic value considering each location; and iii) simultaneous selection for grain yield, adaptability, and stability. The environments influenced the phenotypic expression of the carioca and early carioca bean genotypes, representing a specific adaptation. The genotypes BRS Notável, BRS Estilo and BRS Pérola, of carioca beans, and CNFC 15875, BRS Notável and CNFC 15630, of early carioca beans, had the best results in the environments tested, regarding, simultaneously, adaptability to different soil and climate conditions, performance stability, and grain yield.

A interação genótipo x ambiente representa um grande desafio na identificação e seleção de genótipos responsivos às diversas condições de clima e solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar e selecionar pré-cultivares de feijão carioca e feijão carioca precoce com base na adaptabilidade, estabilidade e produtividade de grãos. Na safra 2014 foram conduzidos dois ensaios regionais de competição no estado de Pernambuco: feijão carioca (14 genótipos em Arcoverde, Belém de São Francisco, Caruaru e São João) e feijão carioca precoce (11 genótipos em Araripina, Arcoverde e Caruaru) e na safra de 2015 com feijão carioca precoce (11 genótipos, em Araripina, Arcoverde e Brejão). Os parâmetros foram estimados por meio de modelos mistos e a seleção foi realizada pelo método da Média Harmônica do Desempenho Relativo dos Valores Genéticos (MHPRVG), adotando-se três estratégias: i) seleção com base no valor genético predito, sem interação; ii) seleção com base no valor genético predito, considerando cada local; iii) seleção simultânea quanto à produtividade de grãos, adaptabilidade e estabilidade. Observou-se que os ambientes influenciaram na expressão fenotípica dos genótipos de feijão carioca e carioca precoce, configurando adaptação específica. Os genótipos BRS Notável, BRS Estilo e BRS Pérola, de feijão carioca, e CNFC 15875, BRS Notável e CNFC 15630, de feijão carioca precoce, apresentaram os melhores desempenhos nos ambientes testados, considerando-se, simultaneamente, a adaptabilidade a diferentes condições edafoclimáticas, estabilidade de desempenho e produtividade de grãos

Initial performance and genetic diversity of coffee trees cultivated under contrasting altitude conditions

This work evaluated the initial performance and genetic diversity of Coffea canephora genotypes cultivated in environments at contrasting altitudes. Fourteen morphophysiological traits and seven descriptors of the genus Coffea spp. of coffee trees cultivated at altitudes of 140 m and 700 m were evaluated. The design used was Federer's augmented block in a 2 × 112 factorial scheme with six blocks. The first factor was the two environments, and the second was the 112 genotypes, with eight common treatments, being five conilon coffee clones and three arabica coffee cultivars. The data were analyzed by the method of REML/BLUP and genetic correlation method. Genetic diversity was evaluated by estimating the distance matrix, applying the Gower methodology followed by the clustering method by Tocher and UPGMA. The phenotypic means were higher in the environment at an altitude of 700 m, except for plant height, number of leaves, and canopy height (CH). Genotypic effects were significant for most traits except for leaf width, CH, unit leaf area, and total leaf area. A wide genetic diversity was verified, with distances varying from 0.037 to 0.593 for the pairs of genotypes 26 × 93 and T7 × 76, respectively. Most of the traits studied showed high genotypic correlation with the environment and expressive genetic correlation between the evaluated traits thereby demonstrating the possibility of indirect selection. There is an adaptation of conilon coffee genotypes to high altitudes and the possibility of developing a specific cultivar for the southern state of Espírito Santo.

Canonical correlations between high and low heritability wheat traits via mixed models / Correlações canônicas entre caracteres de trigo de alta e baixa herdabilidade via modelos mistos

ABSTRACT: Canonical correlation analysis based on genotypic correlations allows determining the associations between groups of traits and carrying out the direct or indirect selection of superior genotypes. This study investigated the existence of linear and multivariate relationships between high and low heritability traits via canonical correlation analysis based on genotypic correlations. The experiment was conducted at the Professor Diogo Alves de Melo Experimental Field at the Universidade Federal de Viçosa, in Viçosa, MG. 90 wheat cultivars were evaluated under a 9 × 10 alpha-lattice design, with three replications and plots consisting of four rows of three meters spaced at 0.20 meters. Canonical groups were established between spike height and plant height, days for heading, number of spikelets per spike, and number of grains per spike (Group I) and, spike weight, spike grain mass, 100-grain mass, hectoliter weight, and grain yield (Group II). There was dependence between the established groups, which allowed the investigation of the relationships between traits based on their genotypic values. The traits cycle and plant height can be used for indirect selection of genotypes superior in hectoliter weight and grain yield, which are important factors for industries and farmers.

RESUMO: As análises de correlações canônicas baseadas nas correlações genotípicas, permitem determinar associações entre grupos de caracteres e realizar a seleção direta ou indireta de genótipos superiores. Objetivou-se com este trabalho investigar a existência de relações lineares e multivariadas entre caracteres de alta e baixa herdabilidade via análise de correlações canônicas com base nas correlações genotípicas. O experimento foi conduzido no Campo Experimental Professor Diogo Alves de Melo da Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa, Minas Gerais. 90 cultivares de trigo foram avaliadas sob o delineamento alpha-lattice 9 × 10, com três repetições e parcelas constituídas por quatro linhas de três metros espaçadas a 0.20 metros. Os grupos canônicos foram estabelecidos entre altura de espiga e planta, dias para o espigamento, número de espiguetas por espiga e número de grãos por espiga (Grupo I) e, peso de espiga, massa de grãos da espiga, massa de 100 grãos, peso hectolitro e produtividade de grãos (Grupo II). Houve dependência entre os grupos estabelecidos, o que permitiu a investigação das relações entre os caracteres com base em seus valores genotípicos. Os caracteres ciclo e altura de plantas podem ser utilizados para a seleção indireta de genótipos superiores em peso hectolitro e produtividade, fatores estes importantes para indústrias e produtores.

Canonical correlations between high and low heritability wheat traits via mixed models / Correlações canônicas entre caracteres de trigo de alta e baixa herdabilidade via modelos mistos

Canonical correlation analysis based on genotypic correlations allows determining the associations between groups of traits and carrying out the direct or indirect selection of superior genotypes. This study investigated the existence of linear and multivariate relationships between high and low heritability traits via canonical correlation analysis based on genotypic correlations. The experiment was conducted at the Professor Diogo Alves de Melo Experimental Field at the Universidade Federal de Viçosa, in Viçosa, MG. 90 wheat cultivars were evaluated under a 9 × 10 alpha-lattice design, with three replications and plots consisting of four rows of three meters spaced at 0.20 meters. Canonical groups were established between spike height and plant height, days for heading, number of spikelets per spike, and number of grains per spike (Group I) and, spike weight, spike grain mass, 100-grain mass, hectoliter weight, and grain yield (Group II). There was dependence between the established groups, which allowed the investigation of the relationships between traits based on their genotypic values. The traits cycle and plant height can be used for indirect selection of genotypes superior in hectoliter weight and grain yield, which are important factors for industries and farmers.

As análises de correlações canônicas baseadas nas correlações genotípicas, permitem determinar associações entre grupos de caracteres e realizar a seleção direta ou indireta de genótipos superiores. Objetivou-se com este trabalho investigar a existência de relações lineares e multivariadas entre caracteres de alta e baixa herdabilidade via análise de correlações canônicas com base nas correlações genotípicas. O experimento foi conduzido no Campo Experimental Professor Diogo Alves de Melo da Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa, Minas Gerais. 90 cultivares de trigo foram avaliadas sob o delineamento alpha-lattice 9 × 10, com três repetições e parcelas constituídas por quatro linhas de três metros espaçadas a 0.20 metros. Os grupos canônicos foram estabelecidos entre altura de espiga e planta, dias para o espigamento, número de espiguetas por espiga e número de grãos por espiga (Grupo I) e, peso de espiga, massa de grãos da espiga, massa de 100 grãos, peso hectolitro e produtividade de grãos (Grupo II). Houve dependência entre os grupos estabelecidos, o que permitiu a investigação das relações entre os caracteres com base em seus valores genotípicos. Os caracteres ciclo e altura de plantas podem ser utilizados para a seleção indireta de genótipos superiores em peso hectolitro e produtividade, fatores estes importantes para indústrias e produtores.

Evaluation of a new additive-dominance genomic model and implications for quantitative genetics and genomic selection

The Fisher's infinitesimal model is traditionally used in quantitative genetics and genomic selection, and it attributes most genetic variance to additive variance. Recently, the dominance maximization model was proposed and it prioritizes the dominance variance based on alternative parameterizations. In this model, the additive effects at the locus level are introduced into the model after the dominance variance is maximized. In this study, the new parameterizations of additive and dominance effects on quantitative genetics and genomic selection were evaluated and compared with the parameterizations traditionally applied using the genomic best linear unbiased prediction method. As the parametric relative magnitude of the additive and dominance effects vary with allelic frequencies of populations, we considered different minor allele frequencies to compare the relative magnitudes. We also proposed and evaluated two indices that combine the additive and dominance variances estimated by both models. The dominance maximization model, along with the two indices, offers alternatives to improve the estimates of additive and dominance variances and their respective proportions and can be successfully used in genetic evaluation.

Models for optimizing selection based on adaptability and stability of cotton genotypes / Modelos para otimizar a seleção baseada em adaptabilidade e estabilidade de genótipos de algodão

In multi-environment trials (MET), large networks are assessed for results improvement. However, genotype by environment interaction plays an important role in the selection of the most adaptable and stable genotypes in MET framework. In this study, we tested different residual variances and measure the selection gain of cotton genotypes accounting for adaptability and stability, simultaneously. Twelve genotypes of cotton were bred in 10 environments, and fiber length (FL), fiber strength (FS), micronaire (MIC), and fiber yield (FY) were determined. Model selection for different residual variance structures (homogeneous and heterogeneous) was tested using the Akaike Information Criterion (AIC) and Bayesian Information Criterion (BIC). The variance components were estimated through restricted maximum likelihood and genotypic values were predicted through best linear unbiased prediction. The harmonic mean of relative performance of genetic values (HMRPGV) were applied for simultaneous selection for adaptability, stability, and yield. According to BIC heterogeneous residual variance was the best model fit for FY, whereas homogeneous residual variance was the best model fit for FL, FS, and MIC traits. The selective accuracy was high, indicating reliability of the prediction. The HMRPGV was capable to select for stability, adaptability and yield simultaneously, with remarkable selection gain for each trait.(AU)

Em ensaios multi-ambientes, grandes redes experimentais são utilizadas para a avaliação de genótipos, tentando contornar o efeito que a interação genótipo por ambiente desempenha na seleção genotípica. Neste estudo, objetivamos testar diferentes estruturas de variância residual e medir o ganho de seleção de genótipos de algodão, baseados em produtividade, adaptabilidade e estabilidade, simultaneamente. Doze genótipos de algodão foram plantados em 10 ambientes, sendo determinados o comprimento da fibra (CF), a resistência da fibra (RF), a micronaire (MIC) e produtividade de fibras (PF). A seleção do modelo para diferentes estruturas de variância residual (homogênea e heterogênea) foi testada usando o Critério de Informação de Akaike (AIC) e o Critério de Informação Bayesiano (BIC). Os componentes de variância foram estimados através de máxima verossimilhança restrita e os valores genotípicos foram preditos através da melhor predição linear não viesada. A média harmônica do desempenho relativo dos valores genéticos (HMRPGV) foram aplicadas para seleção simultânea para adaptabilidade, estabilidade e produtividade. De acordo com o BIC, a estrutura residual heterogênea apresentou o melhor ajuste para a característica PF, enquanto a estrutura residual homogênea apresentou o melhor ajuste para as características CF, RF e MIC. A acurácia seletiva foi alta, indicando confiabilidade da predição. O método HMRPGV foi capaz de selecionar para estabilidade, adaptabilidade e produtividade, simultaneamente, com notável ganho de seleção para cada característica.(AU)

Genotypic values and genetic correlations for components and oil content of bunch of hybrids between caiaué and dendê / Valores genotípicos e correlações genéticas para componentes e teor de óleo do cacho de híbridos entre caiaué e dendê

Interspecific hybridization between Elaeis oleifera and Elaeis guineensis (HIE OxG) is explored in plant breeding programs to meet the demand for resistant cultivars to fatal yellowing, which is the biggest phytosanitary problem in E. guineensis plants in South America, including Brazil. In addition to resistance to fatal yellowing, cultivars should have high oil yield, which depends directly on bunch production and oil content in the bunches (O/FFB). The obtaining of genetic gains in O/FFBfor OxG requires information on the genotypic values of the breeding population and the understanding of how the components of the bunch are related to this characteristic in this type of material. Thus, the objective of this work was to estimate genotypic values and genetic correlations for bunch components and analyze the potential of using these components in the selection of gains for O/FFB. The physical composition and oil content in mesocarp of 840 bunches from 39 HIE OxG F1 progenies were analyzed. Genotypic values for bunch components were estimated using the procedure REML/BLUP and were obtained from genetic correlations between them. All evaluated components presented genetic variation with possibility of gains through selection, especially the oil content in the bunch (O/FFB), which presented variability above 23%. The selection for O/FFBwill mainly result in bunches with a higher fruit proportion over the weight of the bunch (TF/FFB), greater oil contents in mesocarp of normal and parthenocarpic fruits, and lower proportion of empty spikelets. Considering the high and positive correlations between O/FFBand the evaluated characteristics and the practicality of evaluation, the characteristics with higher potential for indirect selection to increase O/FFBare TF/FFBand proportion of mesocarp in normal fruits.(AU)

A hibridação interespecífica entre caiaué e dendê (HIE OxG) é explorada no melhoramento genético para atender a demanda de cultivares resistentes ao amarelecimento fatal (AF), maior problema fitossanitário do dendê na América do Sul, incluindo o Brasil. Além da resistência ao AF, as cultivares devem apresentar alta produtividade em óleo, que depende diretamente da produção de cachos e do teor de óleo nos cachos (O/CFF). Para obter ganhos genéticos em O/CFF de HIE OxG é necessário conhecer os valores genotípicos da população de melhoramento e como os componentes docacho estão relacionados a esta característica neste tipo de material. O objetivo deste estudo foi estimar valores genotípicos e correlações genéticas para componentes de cacho e analisar o potencial de uso desses componentes na seleção para ganho em O/CFF. Análises de composição física e do teor de óleo no mesocarpo foram realizadas em 840 cachos de 39 progênies HIE OxG F1. Valores genotípicos para os componentes de cacho foram estimados por procedimento REML/BLUPe obtidas às correlações genéticas entre eles. Todos os componentes avaliados apresentaram variação genética com possibilidade de ganhos por seleção, com destaque para valores do teor de óleo no cacho (O/CFF) superiores a 23%. A seleção para O/CFF resultará, principalmente, em cachos com maior proporção de frutos sobre o peso do cacho (F/CFF) e maiores teores de óleo no mesocarpo de frutos normais e partenocárpicos, bem como, com menor proporção de espiguetas vazias. Devido as correlações altas e positivas com O/CFF e pela praticidade de avaliação, as características com maior potencial para seleção indireta para aumento de O/CFF são F/CFF e proporção de mesocarpo nos frutos normais.(AU)

Genotypic values and genetic correlations for components and oil content of bunch of hybrids between caiaué and dendê / Valores genotípicos e correlações genéticas para componentes e teor de óleo do cacho de híbridos entre caiaué e dendê

Interspecific hybridization between Elaeis oleifera and Elaeis guineensis (HIE OxG) is explored in plant breeding programs to meet the demand for resistant cultivars to fatal yellowing, which is the biggest phytosanitary problem in E. guineensis plants in South America, including Brazil. In addition to resistance to fatal yellowing, cultivars should have high oil yield, which depends directly on bunch production and oil content in the bunches (O/FFB). The obtaining of genetic gains in O/FFBfor OxG requires information on the genotypic values of the breeding population and the understanding of how the components of the bunch are related to this characteristic in this type of material. Thus, the objective of this work was to estimate genotypic values and genetic correlations for bunch components and analyze the potential of using these components in the selection of gains for O/FFB. The physical composition and oil content in mesocarp of 840 bunches from 39 HIE OxG F1 progenies were analyzed. Genotypic values for bunch components were estimated using the procedure REML/BLUP and were obtained from genetic correlations between them. All evaluated components presented genetic variation with possibility of gains through selection, especially the oil content in the bunch (O/FFB), which presented variability above 23%. The selection for O/FFBwill mainly result in bunches with a higher fruit proportion over the weight of the bunch (TF/FFB), greater oil contents in mesocarp of normal and parthenocarpic fruits, and lower proportion of empty spikelets. Considering the high and positive correlations between O/FFBand the evaluated characteristics and the practicality of evaluation, the characteristics with higher potential for indirect selection to increase O/FFBare TF/FFBand proportion of mesocarp in normal fruits.

A hibridação interespecífica entre caiaué e dendê (HIE OxG) é explorada no melhoramento genético para atender a demanda de cultivares resistentes ao amarelecimento fatal (AF), maior problema fitossanitário do dendê na América do Sul, incluindo o Brasil. Além da resistência ao AF, as cultivares devem apresentar alta produtividade em óleo, que depende diretamente da produção de cachos e do teor de óleo nos cachos (O/CFF). Para obter ganhos genéticos em O/CFF de HIE OxG é necessário conhecer os valores genotípicos da população de melhoramento e como os componentes docacho estão relacionados a esta característica neste tipo de material. O objetivo deste estudo foi estimar valores genotípicos e correlações genéticas para componentes de cacho e analisar o potencial de uso desses componentes na seleção para ganho em O/CFF. Análises de composição física e do teor de óleo no mesocarpo foram realizadas em 840 cachos de 39 progênies HIE OxG F1. Valores genotípicos para os componentes de cacho foram estimados por procedimento REML/BLUPe obtidas às correlações genéticas entre eles. Todos os componentes avaliados apresentaram variação genética com possibilidade de ganhos por seleção, com destaque para valores do teor de óleo no cacho (O/CFF) superiores a 23%. A seleção para O/CFF resultará, principalmente, em cachos com maior proporção de frutos sobre o peso do cacho (F/CFF) e maiores teores de óleo no mesocarpo de frutos normais e partenocárpicos, bem como, com menor proporção de espiguetas vazias. Devido as correlações altas e positivas com O/CFF e pela praticidade de avaliação, as características com maior potencial para seleção indireta para aumento de O/CFF são F/CFF e proporção de mesocarpo nos frutos normais.

Soybean productivity, stability, and adaptability through mixed model methodology / Produtividade, estabilidade e adaptabilidade da soja por meio de metodologia de modelo misto

The genotype × environment (G×E) interaction plays an essential role in phenotypic expression and can lead to difficulties in genetic selection. Thus, the present study aimed to estimate genetic parameters and to compare different selection strategies in the context of mixed models for soybean breeding. For this, data referring to the evaluation of 30 genotypes in 10 environments, regarding the grain yield trait, were used. The variance components were estimated through restricted maximum likelihood (REML) and genotypic values were predicted through best linear unbiased prediction (BLUP). Significant effects of genotypes and G×E interaction were detected by the likelihood ratio test (LRT). Low genotypic correlation was obtained across environments, indicating complex G×E interaction. The selective accuracy was very high, indicating high reliability. Our results showed that the most productive soybean genotypes have high adaptability and stability.(AU)

A interação genótipo × ambiente (G × E) desempenha um papel essencial na expressão fenotípica e pode provocar dificuldades na seleção genética. Assim, o presente estudo teve como objetivo estimar parâmetros genéticos e comparar diferentes estratégias de seleção no contexto de modelos mistos para melhoramento da soja. Para isso, foram utilizados dados referentes à avaliação de 30 genótipos em dez ambientes, referentes à característica produtividade de grãos. Os componentes de variância foram estimados pela máxima verossimilhança restrita (REML) e os valores genotípicos foram preditos pela melhor previsão imparcial linear (BLUP). Efeitos significativos dos genótipos e interação G × E foram detectados pelo teste da razão de verossimilhança (LRT). Correlação genotípica baixa foi obtida entre os ambientes indicando interação G × E do tipo complexa. A acurácia seletiva foi muito alta, indicando alta confiabilidade. Os resultados mostraram que os genótipos de soja mais produtivos apresentam alta adaptabilidade e estabilidade.(AU)

Estimates of genetic parameters, genetic variability, and selection in the S1 generation of peach / Estimativas de parâmetros genéticos, variabilidade genética e seleção em geração S1 de pessegueiros

The growing of peach in mild winter regions is made viable through the use of genotypes that have low need for cold conditions, and this is one of the main aims of breeding for these regions. Thus, the aims of this study were to estimate genetic parameters, evaluate genetic variability, and select families adapted to mild winter regions in the S1 generation of peach through mixed model methodology (REML/BLUP). For that purpose, 22 populations, 84 families, and 2090 individuals were evaluated for the following traits: bud burst rate (BR), node density (ND), plant height (PH), and trunk diameter (TD). Genetic variability was found for all the traits. Individual heritability in the broad sense was of low and medium magnitudes. The PH trait had positive genotypic correlation of high magnitude with TD. The ND trait had moderate negative genotypic correlation with PH and TD. Clustering by the Tocher method resulted in the formation of six mutually exclusive groups. Considering selection intensity of 25%, simultaneous selection for BR, ND, and TD led to predicted gains of 11.3% for BR, 9.7% for ND, -14.2% for PH, and -14.3% for TD, showing the great potential of the germplasm evaluated.(AU)

O cultivo do pessegueiro em regiões de inverno ameno é viabilizado pela utilização de genótipos que apresentam baixa necessidade de frio, sendo este um dos principais objetivos do melhoramento para essas regiões. Assim, os objetivos deste estudo foram estimar parâmetros genéticos, avaliar a variabilidade genética e selecionar famílias adaptadas a regiões de inverno ameno em geração S1 de pessegueiros via metodologia de modelos mistos (REML/BLUP). Para isso, 22 populações, 84 famílias e 2090 indivíduos foram avaliados quanto as características: taxa de brotação (TB), densidade de nós (DN), altura da planta (AP) e diâmetro do tronco (DT). Verificou-se variabilidade genética para todas as características. As herdabilidades individuais no sentido amplo foram de baixa e média magnitudes. A característica AP apresentou correlação genética positiva de magnitude elevada com DT. A característica DN apresentou correlação genética negativa moderada com AP e DT. O agrupamento pelo método de Tocher resultou na formação de seis grupos mutuamente excludentes. Considerando intensidade de seleção de 25%, a seleção simultânea para TB, DN e DT propiciou ganhos preditos de 11.3% para TB, 9.7% para DN, -14.2% para AP e -14.3% para DT, evidenciando o grande potencial do germoplasma avaliado.(AU)

Triple categorical regression for genomic selection: application to cassava breeding

Genome-wide selection (GWS) is currently a technique of great importance in plant breeding, since it improves efficiency of genetic evaluations by increasing genetic gains. The process is based on genomic estimated breeding values (GEBVs) obtained through phenotypic and dense marker genomic information. In this context, GEBVs of N individuals are calculated through appropriate models, which estimate the effect of each marker on phenotypes, allowing the early identification of genetically superior individuals. However, GWS leads to statistical challenges, due to high dimensionality and multicollinearity problems. These challenges require the use of statistical methods to approach the regularization of the estimation process. Therefore, we aimed to propose a method denominated as triple categorical regression (TCR) and compare it with the genomic best linear unbiased predictor (G-BLUP) and Bayesian least absolute shrinkage and selection operator (BLASSO) methods that have been widely applied to GWS. The methods were evaluated in simulated populations considering four different scenarios. Additionally, a modification of the G-BLUP method was proposed based on the TCR-estimated (TCR/G-BLUP) results. All methods were applied to real data of cassava (Manihot esculenta) with to increase efficiency of a current breeding program. The methods were compared through independent validation and efficiency measures, such as prediction accuracy, bias, and recovered genomic heritability. The TCR method was suitable to estimate variance components and heritability, and the TCR/G-BLUP method provided efficient GEBV predictions. Thus, the proposed methods provide new insights for GWS.

Triple categorical regression for genomic selection: application to cassava breeding

Genome-wide selection (GWS) is currently a technique of great importance in plant breeding, since it improves efficiency of genetic evaluations by increasing genetic gains. The process is based on genomic estimated breeding values (GEBVs) obtained through phenotypic and dense marker genomic information. In this context, GEBVs of N individuals are calculated through appropriate models, which estimate the effect of each marker on phenotypes, allowing the early identification of genetically superior individuals. However, GWS leads to statistical challenges, due to high dimensionality and multicollinearity problems. These challenges require the use of statistical methods to approach the regularization of the estimation process. Therefore, we aimed to propose a method denominated as triple categorical regression (TCR) and compare it with the genomic best linear unbiased predictor (G-BLUP) and Bayesian least absolute shrinkage and selection operator (BLASSO) methods that have been widely applied to GWS. The methods were evaluated in simulated populations considering four different scenarios. Additionally, a modification of the G-BLUP method was proposed based on the TCR-estimated (TCR/G-BLUP) results. All methods were applied to real data of cassava (Manihot esculenta) with to increase efficiency of a current breeding program. The methods were compared through independent validation and efficiency measures, such as prediction accuracy, bias, and recovered genomic heritability. The TCR method was suitable to estimate variance components and heritability, and the TCR/G-BLUP method provided efficient GEBV predictions. Thus, the proposed methods provide new insights for GWS.(AU)

Estimation of genetic merit of diallel hybrids of sweet pepper by mixed models / Estimação do mérito genético de híbridos dialélicos de pimentão sob cultivo hidropônico via modelos mistos

The use of mixed models for evaluating diallel crosses is a highly timely option to the reliable prediction of progeny genetic values. In the sweet pepper crop, hybrids are commercially explored on a large scale, mainly because of their characteristics of economic importance. This study aimed to assess the potential of hybrids obtained from a partial diallel among five sweet pepper lines developed for the hydroponic cultivation system and two simple hybrids, by applying mixed models. It was performed crosses in the partial diallel scheme among the (L1B, L6, L7, L18, and L19) lines and the simple hybrids Valdor and Atlantis. Plants were cultivated in hydroponic system with substrate and irrigated three times a day using nutrient solution. On the basis of mixed models, the following traits were assessed: mean fruit diameter (FD), mean fruit length (FL), mean fruit number per plant (FNP), mean fruit mass (FM), early yield (EYIELD), and mean fruit mass per plant (FMP). The L6 line was the one that showed the highest estimate of general combination capacity for FMP, FM, and EYIELD, proving to be promising for recommendation. The hybrid that provided the best specific combining ability for FD, FM, FMP, and EYIELD was L6 x Valdor. Triple hybrids were efficient to maximize yield for the traits of interest by the use of the mixed model.(AU)

A utilização de modelos mistos na avaliação de cruzamentos dialélicos é uma opção altamente oportuna para a fidedigna predição dos valores genéticos das progênies. Na cultura do pimentão, os híbridos são largamente explorados comercialmente, principalmente por suas características de importância econômica. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de híbridos resultantes de um dialelo parcial entre cinco linhagens de pimentão desenvolvidas para o sistema de cultivo hidropônico e dois híbridos simples, utilizando modelos mistos. Foram realizados cruzamentos no esquema de dialelo parcial entre as linhagens (L1B, L6, L7, L18 e L19) e os híbridos simples Valdor e Atlantis. As plantas foram cultivadas em sistema hidropônico com substrato e irrigadas três vezes ao dia com solução nutritiva. Com base em modelos mistos, foram avaliadas as características: diâmetro médio de frutos (DF); comprimento médio de frutos (CF); número médio de frutos por planta (NFP); massa média de frutos (MMF); produção precoce (PP) e massa média de frutos por planta (MFP). A linhagem L6 foi a que expressou maior estimativa de capacidade geral de combinação para MFP, MMF e PP, revelando-se promissora para recomendação. O híbrido triplo que apresentou melhor capacidade específica de combinação para DF, MMF, MFP e PP, foi L6 x Valdor. Os híbridos triplos foram eficientes para incrementar a produtividade para as características de interesse com a aplicação da modelagem mista.(AU)

Assessing the genotypic performance of carioca beans through mixed models / Desempenho genotípico de feijão carioca via modelos mistos

Using genotypes adapted to different regions is one of the main ways to increase Brazilian bean yield. The aim of the present study was to assess the genotypic performance of Carioca beans through mixed models. Fourteen Carioca bean genotypes were assessed in four locations in Pernambuco State (Arcoverde, Caruaru, Belém de São Francisco and São João counties) in 2015. The experiments followed a completely randomized block design, with three repetitions. Genetic parameters were estimated according to the REML/BLUP methodology, whereas genotype selection was based on the harmonic mean of relative performance of genetic values method (MHPRVG). The mean genotype heritability had moderate magnitude, high selective accuracy, besides allowing selection of agronomically superior individuals. Genotypes BRS Notável, CNFC 15480 and IPR 139 showed good adaptability and grain yield stability. There was agreement among the statistics + g , stability (MHVG), adaptability (PRVG), and stability and adaptability of genetic values (MHPRVG) in the discrimination of the most productive genotypes, which presented high adaptability and stability. This outcome indicated that these genotypes can be part of the selection criteria regularly used in bean breeding programs.(AU)

O uso de genótipos adaptados a diferentes regiões é uma das principais formas de aumentar a produtividade brasileira de feijão. O presente trabalho objetivou avaliar o desempenho genotípico de feijão carioca via modelos mistos. Foram avaliados 14 genótipos de feijão carioca em quatro locais do estado de Pernambuco (Arcoverde, Caruaru, Belém de São Francisco e São João) no ano de 2015. Os experimentos foram instalados em delineamento de blocos ao acaso com três repetições. Os parâmetros genéticos foram estimados pela metodologia REML/BLUP, e a seleção baseou-se no método da média harmônica da performance relativa dos valores genéticos (MHPRVG). A herdabilidade média dos genótipos apresentou magnitude moderada, aliada a alta acurácia seletiva, o que possibilita a seleção de indivíduos agronomicamente superiores. Os genótipos BRS Notável, CNFC 15480 e IPR 139 apresentaram boa adaptabilidade e estabilidade produtiva de grãos. Houve concordância entre as estatísticas + g ..., estabilidade de valores genéticos (MHVG), adaptabilidade de valores genéticos (PRVG) e estabilidade e adaptabilidade de valores genéticos (MHPRVG) na discriminação dos genótipos mais produtivos e com alta adaptabilidade e estabilidade, indicando que elas podem fazer parte de critérios seletivos na rotina dos programas de melhoramento do feijão.(AU)

Repeatability coefficients and genetic gains in table grape progenies for the Brazilian semi-arid region

Table grape stands out among the main fruit-bearing plants of irrigated agriculture in the São Francisco Valley region of Brazil. This study estimated repeatability and heritability coefficients and predicted genetic gains in order to select superior genotypes in grape progenies from controlled hybridizations using the Restricted Maximum Likelihood/Best Linear Unbiased Prediction (REML/BLUP) methodology. Individual plants were evaluated for the variables of production (kg per plant), number of bunches, bunch weight (g), berry diameter (mm), and soluble solids content (°Brix). We evaluated 194 hybrids from 30 crosses between Vitis vinifera and interspecific hybrids in Juazeiro, Bahia State, Brazil, over four growing seasons. Repeatability coefficients, ranging from 0.164 for soluble solids content to 0.72 for berry diameter, were estimated with accuracy values higher than 80 % for all variables, except for soluble solids content (66 %). The 30 best individuals classified for each variable exhibited genetic gains and their new estimated mean values were higher than the overall mean of the population in all variables. Regarding production and number of bunches per plant as the main variables, 15 genotypes were selected simultaneously for both variables. Among which, hybrids CPATSA 15.05, 15.06, 15.06T, and 23.103 stand out because they have trace seeds and should be selected for the following steps of genetic breeding to develop new table grape cultivars for the Brazilian semiarid region.

Repeatability coefficients and genetic gains in table grape progenies for the Brazilian semi-arid region

Table grape stands out among the main fruit-bearing plants of irrigated agriculture in the São Francisco Valley region of Brazil. This study estimated repeatability and heritability coefficients and predicted genetic gains in order to select superior genotypes in grape progenies from controlled hybridizations using the Restricted Maximum Likelihood/Best Linear Unbiased Prediction (REML/BLUP) methodology. Individual plants were evaluated for the variables of production (kg per plant), number of bunches, bunch weight (g), berry diameter (mm), and soluble solids content (°Brix). We evaluated 194 hybrids from 30 crosses between Vitis vinifera and interspecific hybrids in Juazeiro, Bahia State, Brazil, over four growing seasons. Repeatability coefficients, ranging from 0.164 for soluble solids content to 0.72 for berry diameter, were estimated with accuracy values higher than 80 % for all variables, except for soluble solids content (66 %). The 30 best individuals classified for each variable exhibited genetic gains and their new estimated mean values were higher than the overall mean of the population in all variables. Regarding production and number of bunches per plant as the main variables, 15 genotypes were selected simultaneously for both variables. Among which, hybrids CPATSA 15.05, 15.06, 15.06T, and 23.103 stand out because they have trace seeds and should be selected for the following steps of genetic breeding to develop new table grape cultivars for the Brazilian semiarid region.(AU)

Genetic progress with selection of Coffea canephora clones of superior processed coffee yield / Progresso genético com a seleção de clones de Coffea canephora para produção superior de café beneficiado

The aim of this study was to select Coffea canephora clones of superior processed coffee productivity based on the estimates of the genetic parameters and of genetic progress with the plant selection. For this, the production of processed coffee from 130 clones was evaluated from 2014 to 2016 in a clonal test, installed in randomized complete blocks with four plants per plot and six replications, spaced 3 × 2m at the experiment station Embrapa Rondônia in the municipality of Ouro Preto do Oeste - RO. The estimation of genetic parameters and prediction of genotypic values were performed using REML/BLUP procedure (Restricted Maximum Likelihood/Best Unbiased Linear Prediction). Estimates of the genetic parameters confirmed the predominance of the genetic component in the expression of this trait, indicating the possibility of obtaining gains with the plant selection. Genetic progress of processed coffee productivity from the selection of 10% of the best clones was 49.88%, which is equivalent to an increase in average productivity from 42.57 bags.ha-1 to 66.95 bags.ha-1. The use of the harmonic mean of the genetic values helped to identify the clones of superior performance, with higher adaptability and stability for the northern region of Brazil.(AU)

O objetivo desse trabalho foi mensurar o progresso genético da produtividade de café beneficiado a partir da seleção de clones de Coffea canephora, com a obtenção de estimativas dos parâmetros genéticos e de ganhos com a seleção ao longo de três safras. Para isso, a produção de café beneficiado de 130 clones foi avaliada nas safras de 2014, 2015 e 2016 em ensaio clonal instalado em blocos completos casualizados, com quatro plantas por parcela e seis repetições, em espaçamento de 3 x 2m na estação experimental da Embrapa Rondônia no município de Ouro Preto do Oeste - RO. A estimação dos parâmetros genéticos e predição dos valores genotípicos foram realizadas utilizando procedimento REML/BLUP (máxima verossimilhança restrita/melhor predição linear não-viesada). As estimativas dos parâmetros genéticos quantificaram predominância do componente genético na expressão dessa característica, indicando a possibilidade de obtenção de ganhos com a seleção de plantas. O progresso genético da produtividade de café beneficiado com a seleção de 10% dos melhores clones foi de 49,88%, que equivale a um incremento na produtividade média de 42,57 sacas.ha-1 para 66,95 sacas.ha-1. A média harmônica da performance relativa dos valores genotípicos (MHPRVG) permitiu identificar clones de desempenho superior estável em condições tropicais da região Amazônica.(AU)

Genetic progress with selection of Coffea canephora clones of superior processed coffee yield / Progresso genético com a seleção de clones de Coffea canephora para produção superior de café beneficiado

The aim of this study was to select Coffea canephora clones of superior processed coffee productivity based on the estimates of the genetic parameters and of genetic progress with the plant selection. For this, the production of processed coffee from 130 clones was evaluated from 2014 to 2016 in a clonal test, installed in randomized complete blocks with four plants per plot and six replications, spaced 3 × 2m at the experiment station Embrapa Rondônia in the municipality of Ouro Preto do Oeste - RO. The estimation of genetic parameters and prediction of genotypic values were performed using REML/BLUP procedure (Restricted Maximum Likelihood/Best Unbiased Linear Prediction). Estimates of the genetic parameters confirmed the predominance of the genetic component in the expression of this trait, indicating the possibility of obtaining gains with the plant selection. Genetic progress of processed coffee productivity from the selection of 10% of the best clones was 49.88%, which is equivalent to an increase in average productivity from 42.57 bags.ha-1 to 66.95 bags.ha-1. The use of the harmonic mean of the genetic values helped to identify the clones of superior performance, with higher adaptability and stability for the northern region of Brazil.

O objetivo desse trabalho foi mensurar o progresso genético da produtividade de café beneficiado a partir da seleção de clones de Coffea canephora, com a obtenção de estimativas dos parâmetros genéticos e de ganhos com a seleção ao longo de três safras. Para isso, a produção de café beneficiado de 130 clones foi avaliada nas safras de 2014, 2015 e 2016 em ensaio clonal instalado em blocos completos casualizados, com quatro plantas por parcela e seis repetições, em espaçamento de 3 x 2m na estação experimental da Embrapa Rondônia no município de Ouro Preto do Oeste - RO. A estimação dos parâmetros genéticos e predição dos valores genotípicos foram realizadas utilizando procedimento REML/BLUP (máxima verossimilhança restrita/melhor predição linear não-viesada). As estimativas dos parâmetros genéticos quantificaram predominância do componente genético na expressão dessa característica, indicando a possibilidade de obtenção de ganhos com a seleção de plantas. O progresso genético da produtividade de café beneficiado com a seleção de 10% dos melhores clones foi de 49,88%, que equivale a um incremento na produtividade média de 42,57 sacas.ha-1 para 66,95 sacas.ha-1. A média harmônica da performance relativa dos valores genotípicos (MHPRVG) permitiu identificar clones de desempenho superior estável em condições tropicais da região Amazônica.