Procedures for identification of superior progenies in successive generations of evaluation in common bean

When breeding the common bean in Brazil, the best progenies are chosen, normally, from solely the generation under analysis at the conclusion of the evaluation, without considering what occurred in the past. However, a number of recently published studies show that if an evaluation were to consider all relevant generations, the gain from selection could be higher, especially when an index that involves information from the population that gave rise to the progenies is used. Thus, the aim of this study was to compare three selection procedures in the evaluation of successive generations and to discuss the implications of the progeny × environment interaction in terms of success of selection. Cycle XV progenies from a bean recurrent selection program were used. The traits evaluated were grain yield, plant architecture and grain type. Analysis of variance was carried out and the variance components and heritabilities were estimated. The same analyses were made using mixed models. A selection index weighted by the effect of populations and progenies within populations (WSI) was also obtained. We estimated the correlations between the classification of the progenies using the three procedures and the coincidence of the best progenies evaluated in S0:4 with the progenies in the previous generations. We found that the classification of the progenies by the BLUP's and WSI did not expressively differ from that obtained when using only the mean, even when a number of generations were considered in the selection. None of the procedures used effectively mitigated the effect of the progeny × environment interaction.

Procedures for identification of superior progenies in successive generations of evaluation in common bean

When breeding the common bean in Brazil, the best progenies are chosen, normally, from solely the generation under analysis at the conclusion of the evaluation, without considering what occurred in the past. However, a number of recently published studies show that if an evaluation were to consider all relevant generations, the gain from selection could be higher, especially when an index that involves information from the population that gave rise to the progenies is used. Thus, the aim of this study was to compare three selection procedures in the evaluation of successive generations and to discuss the implications of the progeny × environment interaction in terms of success of selection. Cycle XV progenies from a bean recurrent selection program were used. The traits evaluated were grain yield, plant architecture and grain type. Analysis of variance was carried out and the variance components and heritabilities were estimated. The same analyses were made using mixed models. A selection index weighted by the effect of populations and progenies within populations (WSI) was also obtained. We estimated the correlations between the classification of the progenies using the three procedures and the coincidence of the best progenies evaluated in S0:4 with the progenies in the previous generations. We found that the classification of the progenies by the BLUP's and WSI did not expressively differ from that obtained when using only the mean, even when a number of generations were considered in the selection. None of the procedures used effectively mitigated the effect of the progeny × environment interaction.(AU)

Factors associated with parasite dominance in fishes from Brazil / Fatores associados com a dominância parasitária em peixes do Brasil

The present study used regression models to evaluate the existence of factors that may influence the numerical parasite dominance with an epidemiological approximation. A database including 3,746 fish specimens and their respective parasites were used to evaluate the relationship between parasite dominance and biotic characteristics inherent to the studied hosts and the parasite taxa. Multivariate, classical, and mixed effects linear regression models were fitted. The calculations were performed using R software (95% CI). In the fitting of the classical multiple linear regression model, freshwater and planktivorous fish species and body length, as well as the species of the taxa Trematoda, Monogenea, and Hirudinea, were associated with parasite dominance. However, the fitting of the mixed effects model showed that the body length of the host and the species of the taxa Nematoda, Trematoda, Monogenea, Hirudinea, and Crustacea were significantly associated with parasite dominance. Studies that consider specific biological aspects of the hosts and parasites should expand the knowledge regarding factors that influence the numerical dominance of fish in Brazil. The use of a mixed model shows, once again, the importance of the appropriate use of a model correlated with the characteristics of the data to obtain consistent results.(AU)

Este estudo avaliou, por meio de modelos de regressão e sob o ponto de vista epidemiológico, a existência de fatores que podem influenciar a dominância numérica parasitária. Utilizou-se um banco de dados, contendo 3.746 espécimes de peixes e seus respectivos parasitos, para avaliar a relação da dominância parasitária com características bióticas inerentes aos hospedeiros e aos táxons parasitários estudados. Foram ajustados modelos de regressão linear multivariada, clássico e de efeitos mistos. Os cálculos foram realizados no software R (IC 95%). No ajuste do modelo de regressão linear múltipla clássico, as espécies de peixes dulcícolas, as planctívoras e o comprimento do corpo foram associadas à dominância parasitária, assim como os táxons Trematoda, Monogenea e Hirudínea. Entretanto, o ajuste do modelo de efeitos mistos demonstrou que apenas o comprimento do hospedeiro e os táxons Nematota, Trematoda, Monogenea, Hirudínea e Crustácea estão associados significativamente a dominância parasitária. Estudos que considerem os aspectos biológicos específicos dos hospedeiros e dos parasitos devem ampliar o entendimento sobre os fatores que interferem na dominância numérica em peixes do Brasil. A utilização do modelo misto demonstra, mais uma vez, a importância do uso adequado do modelo que respeite a natureza dos dados para a obtenção de resultados consistentes.(AU)

Parasite abundance and its determinants in fishes from Brazil: an eco-epidemiological approach / Abundância parasitária e seus determinantes em peixes do Brasil: uma abordagem ecoepidemiológica

The variability in parasite abundance has an ecological basis; however, from an epidemiological point of view, the contribution of factors inherent to the host to the variability in parasite abundance remains an open question. A database consisting of 3,746 specimens of 73 fish species was used to verify the relation between the distribution of parasite abundance in fishes and a set of biotic factors inherent to the hosts. Classical and mixed Poisson regression models were constructed. Prevalence ratios (PR) and their respective 95% confidence intervals were estimated. The parasite abundance was significantly higher in female hosts, nonschooling species, species from benthopelagic and pelagic habitats, and fishes with greater body length. Overall, these results suggest that the variability in the abundance of infection is an attribute of the parasite species. Although the results are biologically plausible, important gaps may still exist and should be explored to better understand the variations in parasite abundance, which has great relevance in epidemiological studies. We reinforce the importance of choosing the statistical model most appropriate for the nature of the data to avoid spurious results, especially when the autocorrelation in the data is not taken into account.(AU)

A variabilidade na abundância parasitária tem embasamento na perspectiva ecológica, entretanto, do ponto de vista epidemiológico, permanece em aberto a possibilidade da contribuição de fatores inerentes aos hospedeiros para essa variabilidade. Foram analisados 3.746 espécimes, pertencentes a 73 espécies de peixes, para verificar a relação entre a distribuição da abundância parasitária em peixes e um conjunto de fatores bióticos inerentes aos hospedeiros. Modelos de Regressão de Poisson clássico e misto foram ajustados. As razões de prevalência (RP) e seus respectivos intervalos, com 95% de confiança, foram estimados. A abundância parasitária foi significativamente maior em hospedeiros fêmeas, não formadoras de cardumes, de hábitats bentopelágico e pelágico e com maior comprimento do corporal. De um modo geral, esses resultados sugerem que a abundância de infecção é um atributo da espécie de parasitos que pode ser variável. Apesar dos resultados apresentarem plausibilidade biológica, ainda pode haver lacunas importantes a serem exploradas para o melhor entendimento das variações da abundância parasitária que, por sua vez, tem grande relevância nos estudos epidemiológicos. Reforça-se a importância da escolha de um modelo estatístico mais adequado à natureza dos dados, evitando-se resultados espúrios, principalmente quando não se leva em conta a autocorrelação entre os dados.(AU)

Genetic progress after cycles of upland rice recurrent selection

Periodic assessment of the genetic progress made in recurrent selection programs is essential for assessing the evolution of the programs and identifying the main factors that have contributed to this progress. This study aimed to estimate genetic progress in grain yield, plant height and days-to-flowering achieved in the CNA6 population of upland rice (Oryza sativa L.), after four cycles of recurrent selection; and evaluate the genetic potential of this population to generate superior inbred lines after each selection cycle. The experimental data were obtained from progeny yield trials of each recurrent selection cycle. These trials were carried out in two or three locations per cycle, and consisted of S0:2 progenies and at least three checks. Federers augmented block design, with one replication on location (the environment), was adopted. Results revealed genetic progress for grain yield and plant height, with total genetic gains of 375.87 kg ha1 and -3.90 cm, respectively, during the four selection cycles. The annual relative gain observed for grain yield was 1.54 %. The genetic potential of the population was analysed by the expected proportion of superior inbred lines. The standard adopted as the limit for obtaining superior inbred lines was the average of the checks for each trait. The genetic potential for grain yield and plant height increased during the study period. For days-to-flowering, no genetic gain occurred; however, the genetic potential of the population to generate superior inbred lines for this trait was maintained after the selection cycles.

Genetic progress after cycles of upland rice recurrent selection

Periodic assessment of the genetic progress made in recurrent selection programs is essential for assessing the evolution of the programs and identifying the main factors that have contributed to this progress. This study aimed to estimate genetic progress in grain yield, plant height and days-to-flowering achieved in the CNA6 population of upland rice (Oryza sativa L.), after four cycles of recurrent selection; and evaluate the genetic potential of this population to generate superior inbred lines after each selection cycle. The experimental data were obtained from progeny yield trials of each recurrent selection cycle. These trials were carried out in two or three locations per cycle, and consisted of S0:2 progenies and at least three checks. Federers augmented block design, with one replication on location (the environment), was adopted. Results revealed genetic progress for grain yield and plant height, with total genetic gains of 375.87 kg ha1 and -3.90 cm, respectively, during the four selection cycles. The annual relative gain observed for grain yield was 1.54 %. The genetic potential of the population was analysed by the expected proportion of superior inbred lines. The standard adopted as the limit for obtaining superior inbred lines was the average of the checks for each trait. The genetic potential for grain yield and plant height increased during the study period. For days-to-flowering, no genetic gain occurred; however, the genetic potential of the population to generate superior inbred lines for this trait was maintained after the selection cycles.(AU)

Seleção genética em progênies de Eucalyptus camaldulensis em área de cerrado matogrossense / Genetic selection in Eucalyptus camaldulensis progenies in savanna area of Mato Grosso State, Brazil

O presente trabalho objetivou estimar parâmetros, correlações e ganhos genéticos para caracteres de crescimento e forma, em um teste de progênies deEucalyptus camaldulensis na região centro-oeste do Brasil. Aos três anos de idade, as progênies foram avaliadas quanto aos caracteres: altura total (ALTT), altura comercial (ALTC), diâmetro à altura do peito (DAP) e forma de fuste (FF). A análise de deviance detectou diferenças significativas para os caracteres ALTC, DAP e FF. As estimativas das herdabilidades individuais foram de baixa magnitude para ALTT (0,10) e DAP (0,16), porém, ALTC (0,18) e FF (0,25) apresentaram valores de média a alta magnitude. Os coeficientes de variação genética individual (CVgi%) variaram de 8,59% para FF a 15,91% para ALTC. As correlações fenotípicas e genéticas preditas foram positivas e de alta magnitude entre ALTT e ALTC (0,80 e 0,82, respectivamente) e ALTT e DAP (0,85 e 0,86, respectivamente), indicando que a seleção indireta pode ser utilizada para essas associações. A seleção individual se mostrou superior, quando comparada à seleção entre e dentro. Os valores encontrados indicaram perspectivas de progressos genéticos com seleção baseada nos caracteres avaliados.(AU)

This study aimed to estimate parameters, correlations and genetic gain for growth and shape traits in a progeny trial using Eucalyptus camaldulensisin Central Brazil. When it was three years old, progenies were evaluated for the following traits: total height (ALTT), commercial height (ALTC), diameter at breast height (DAP) and stem form (FF). Deviance analysis detected significant differences for ALTC, DAP and FF. Estimates of individual heritability showed low magnitude for ALTT (0.10) and DAP (0.16). However, ALTC (0.18) and FF (0.25), showed median to high magnitude values. Individual genetic variation coefficients (CVgi%), ranged from 8.59% (FF) to 15.91% (ALTC). Predicted phenotypic and genetic correlations were positive and of high magnitude between ALTT and ALTC (0.80 and 0.82) as well as between ALTT and DAP (0.85 and 0.86), indicating that indirect selection can be used for these associations. Individual selection showed to be superior when compared to selection between and within. Found values indicated perspectives of genetic progress with selection based on the evaluated characters.(AU)

CENSORED AND MULTI-TRAIT BAYESIAN MODELS FOR GENETIC EVALUATION OF MILK, WEIGHT AND REPRODUCTIVE TRAITS IN GUZERÁ CATTLE IN TROPICAL CONDITIONS

Objetivou-se com este trabalho estimar parâmetros genéticos para características de produção de leite (produção de leite em até 305 dias PL305), peso (peso aos 120 P120, aos 365 P365 e aos 550 dias P550) e reprodutiva (idade ao primeiro parto - IPP) em bovinos da raça Guzerá utilizando modelos multicaracterísticos e comparar metodologias que se baseiam na utilização de dados censurados de idade ao primeiro parto. Os dados foram cedidos pela Associação Brasileira dos Criadores de Zebu (ABCZ) e Embrapa Gado de Leite em parceria com o Centro Brasileiro de Melhoramento do Guzerá (CBMG2). O arquivo de pedigree (120.599 animais) incluiu animais com registros fenotípicos e todos os ancestrais conhecidos. Registros censurados foram definidos como dados de IPP que extrapolaram os limites de 740 e 1860 dias. Os registros de IPP (69.157 informações) foram analisados por meio de sete diferentes metodologias: método linear convencional (LM); de simulação (SM); de penalidade (PM); modelos bicaracterística limiar-linear em que se considerou (TLcens) ou não (TLmiss) informações prévias sobre os registros censurados; e a metodologia de análise de sobrevivência por meio do modelo de riscos proporcionais de Weibull segmentado em que se considerou (PWPHcens) ou não (PWPH) os registros censurados. Para as análises de sobrevivência, os valores para o critério de informação da deviance (DIC) sugerem o uso de 0 e 2 nós na função base para os métodos PWPH e PWPHcens, respectivamente. Os componentes de variância genética aditiva estimados para os métodos LM, PM e TLmiss foram similares. As estimativas de herdabilidade para IPP variaram de 0,19 (TLcens) à 0,28 (SM) e 0,40 (PWPH) e 0,46 (PWPHcens). De forma geral, as correlações entre os valores genéticos obtidos por meio das diferentes metodologias e a porcentagem de touros selecionados em comum variaram de -0,28 (SM x PWPH) à 0,99 (TLmiss x LM), indicando reordenamento moderado entre os animais. As comparações baseadas na metodologia de validação cruzada, indicam a metodologia TLmiss como a melhor opção para predição dos valores genéticos dos animais para a característica IPP na população Guzerá. Para estimação dos parâmetros genéticos utilizando modelos multicaracterísticos, foram considerados os efeitos sistemáticos de sexo e idade ao parto. Os efeitos aleatórios genético aditivo e de grupo de contemporâneo (rebanho, ano e estação de parto) foram considerados. Adicionalmente, os efeitos aleatórios genético aditivo materno e de ambiente permanente materno foram considerados para a característica peso à desmama. As estimativas de herdabilidade foram 0,29 (PL305), 0,42 (P120), 0,49 (P365), 0,56 (P550) e 0,25 (IPP). As correlações genéticas entre as características de peso foram maiores que 0,83 e entre PL305 e as demais foram de 0,25 (PL305 x P205), 0,32 (PL305 x P365) e 0,36 (PL305 x P550). A característica IPP foi negativamente correlacionada com as características de leite e de peso. Os resultados sugerem que a seleção para a produção de leite não compromete a seleção para características de peso e reprodutivas, bem como é passível a inclusão de dados censurados de IPP na avaliação genética por meio do uso de um modelo de limiar-linear em bovinos da raça Guzerá.

We aimed to estimate genetic parameters for 305-d milk yield (MY305), growth (weaning WW, yearling YW and long yearling weights - LYW) and reproductive (age at first calving - AFC) traits in Guzerá cattle by using Bayesian multi-trait models and compare methodologies for handling censored data of age at first calving by Bayesian models. Data were provided by Brazilian Association of Zebu Cattle (ABCZ) and Embrapa Dairy Cattle Research Unit in partnership with the Brazilian Center of Guzerá Genetic Improvement (CBMG2). The pedigree file (120,599 animals) included animals with phenotypic records and their known ancestors. Censored records were defined as AFC records out of range of 740 and 1860 days. Data including 69,157 AFC records were analyzed using seven different methods: conventional linear method (LM), simulation method (SM), penalty method (PM), a bitrait threshold-linear model considering (TLcens) or not (TLmiss) any prior information about censored records; and piecewise Weibull proportional hazards methodology considering (PWPHcens) or not (PWPH) censored records. For survival analyses, deviance information criterion (DIC) values suggested 0 and 2 piecewise change points in the baseline function of PWPH and PWPHcens methods, respectively. The additive genetic variance components estimated from LM, PM and TLmiss were similar. Heritability estimates for AFC ranged from 0.19 (TLcens) to 0.28 (SM) in non-survival approaches, and 0.40 and 0.46 to PWPH and PWPHcens methods, respectively. In general, genetic breeding values correlations from different methods and the percentage of selected bulss in common indicated moderate reranking, ranging from -0.28 (SM x PWPH) to 0.99 (TLmiss and LM). Comparisons based on cross-validation analyses, indicated TLmiss as a suitable alternative for predicting breeding values for AFC in this Guzerá population. In second chapter, systematic effects included sex and age at calving. The additive genetic and contemporary group (herd, year and season of birth) were included as random effects. Additionally, maternal genetic and permanent effects were included as random effects for weaning weight trait. Heritability estimates were 0.29 (MY305), 0.42 (WW), 0.49 (YW), 0.56 (LYW) and 0.25 (AFC). Genetic correlations between weight measures were higher than 0.83 and 0.25 (MY305 x WW), 0.32 (MY305 x YW) and 0.36 (MY305 x LYW) for other traits. AFC trait was negatively genetically correlated with milk and weight measures. These results suggest that selection for milk yield do not jeopardize selection for beef and reproductive efficiency and AFC censored data could be included in genetic evaluation considering a threshold-linear model in Guzerá cattle.

Avaliação de fatores de risco para resistência múltipla a antimicrobianos em bactérias da glân-dula mamária do gado de leite em sete regiões do Brasil

Estafilococos têm sido relatados como os agentes mais prevalentes de mastite bovina. Este grupo bacteriano pode transportar múltiplos elementos de resistência provenientes inclusive de outras populações bacterianas, tornando-se um grande problema de saúde pública, uma vez que também está envolvido em vários processos de doença em humanos, incluindo infecções da pele e dos tecidos moles, septicemia, osteomielite e pneumonia. A caracterização do perfil de resistência dos estafilococos aos antimicrobianos é importante para controlar a sua disseminação. O presente trabalho avaliou a distribuição de multirresistência entre mais de 3.500 isolados de um estudo transversal repetido, realizado entre 2010 e 2011 nas principais regiões produtoras de leite do Brasil. As bactérias foram classificadas de acordo com métodos fenotípicos e os padrões de resistência antimicrobiana foram determinados pelo teste de difusão em disco ao invés de testes moleculares e ensaios quantitativos. Para avaliar os principais fatores relacionados à variável resposta proporção de bactérias resistentes a três ou mais classes de antimicrobianos, ou multirresistência diversas variáveis explicativas foram acessadas por meio de um questionário epidemiológico. Um modelo misto foi construído com um componente aleatório multinível, a saber, a variação de multirresistência entre as bacias leiteiras (segundo nível) e a variação dass propriedades em cada bacia (primeiro nível) durante os quatro momentos de amostragem, ou seja, a variação entre-sujeitos e intra-sujeitos, respectivamente. A avaliação dos perfis de resistência revelou que as penicilinas, seguidas por tetraciclina e sulfonamida, foram os antimicrobianos com menor eficácia em estafilococos (n = 3009). Estafilococos coagulase negativa parecem ter semelhanças com S. aureus e alguns outros estafilococos coagulase positiva testados, demonstrando um padrão de grupo com moderada resistência a múltiplas drogas. Ilustrativamente, alguns estreptococos (n = 480) também foram submetidos a testes de suscetibilidade a antimicrobianos, os quais mostraram moderada a alta resistência à tetraciclina, gentamicina e clindamicina. O modelo misto indicou que o tratamento de mastite feito de imediato, a aplicação de terapia antimicrobiana pelo próprio produtor ao invés de um veterinário, e a interação entre este último fator e o sistema de produção intensivo aumentou a probabilidade de resistência múltipla em nível de rebanho. O coeficiente de correlação intraclasse (ICC) foi baixo e mostrou que a maior parte da variação de resistência múltipla é explicada pelas características em nível de hospedeiro, não avaliadas, seguido por fatores em nível de rebanho (ICC = 0,126). Esses fatores são exemplos importantes de como o uso leigo de antimicrobianos em vacas leiteiras tem grande potencial para seleção, expansão e manutenção de populações de bactérias resistentes a múltiplas drogas em ambientes de produção animal, em especial nos mais intensivos.

Staphylococci have already been reported as the most prevalent mastitis agents. Such bacterial species can carry multidrug-resistant elements coming from other bacteria species, and so on are becoming a great public health concern, once it is also involved in several human disease. The characterization of their antimicrobial resistance profile is important to better control their dissemination. The present work evaluated the distribution of multidrug-resistance among more than 3500 isolates from a repeated cross-sectional study performed from 2010 to 2011 in the main dairy regions of Brazil. The bacteria were classified according to phenotypic methods and the antimicrobial resistance patterns were determined by disk diffusion. To evalu-ate the main factors related to the response variable the proportion of bacteria resistant to three or more antimicrobial classes, or multidrug resistance several explanatory variables were accessed by means of an epidemiological questionnaire. A multivariable mixed model was created to access the strength of association between several putative risk factors and re-sistance to multiple drugs. Resistance profiles evaluation revealed that penicillins, followed by tetracycline and sulfonamide, were the antimicrobials with lower effectiveness in staphylococci (n = 3009). Coagulase negative staphylococci seemed to have similarities with coagulase posi-tive tested, performing moderate resistance pattern to multiple drugs. Some streptococci (n = 480) were also submitted to antimicrobial susceptibility tests, and showed moderate to high resistance to tetracycline, gentamycin and clindamycin. The mixed model indicated that mastitis treatment made immediately rather than cautiously; applicaton of antimicrobial therapy by the producer itself rather than a veterinarian practitioner; and the interaction between the produc-er as applicator and the intensive, modern production system increased the likelihood of multi-ple-resistance at herd level. The low intraclass correlation coefficient at region level showed that resistance variance is most explained at herd level, and it characteristics, rather than re-gion level. Probably the host level factors not evaluated in this study explains more than the herd level factors, but, considering the coverage of our study, these factors give us insights of how cattle antimicrobial consumption can affect the maintenance and expansion of multidrug resistant bacteria populations in animal production environments.

Simulation of mixed models in augmented block design

The augmented block design is widely used in breeding programs, with non-replicated treatments generally being selection units, and replicated treatments being standard cultivars. Originally, an intrablock analysis (fixed model) was proposed. Although non-replicated treatments and/or blocks can be considered of random nature, mixed linear models could be used instead. This work evaluated such an approach, using computer simulation. Populations consisted of sets of randomly generated inbred lines. Molecular marker data were also simulated to allow the estimation of the genetic covariance matrix. Different conditions were considered, varying heritability and the coefficient b of Smith of soil heterogeneity. For each condition 100 simulations were performed, considering four linear models, varying respectively the nature of the effects of blocks and non-replicated treatments (fixed - F, or random - R): FF, FR, RF and RR. In relation to FF, the mixed models were more efficient under low to intermediate heritability and high b. Mixed models could improve inference in breeding programs using the augmented block design and the choice of the model should rely on the kind of selection. If this is truncated, the RF model should be preferred; if it is not, then the RR model would be more suitable.

O delineamento em blocos aumentados é amplamente utilizado em programas de melhoramento, geralmente com tratamentos não-repetidos correspondentes a unidades de seleção, e tratamentos repetidos sendo cultivares comerciais. Originalmente, uma análise intrablocos (modelo fixo) foi sugerida. No entanto, se os tratamentos não-repetidos e/ou blocos puderem ser considerados de natureza aleatória, modelos lineares mistos poderiam ser utilizados. Este estudo objetivou a avaliação de tal abordagem, utilizando simulação. Linhagens endogâmicas foram geradas aleatoriamente, bem como dados de marcação molecular, para estimar a matriz de covariâncias genéticas. Variaram-se a herdabilidade e o coeficiente b de heterogeneidade de solo de Smith; em cada condição, 100 simulações foram feitas, considerando 4 modelos lineares, variando respectivamente a natureza dos efeitos de bloco e de tratamentos não-repetidos (fixo -- F, ou aleatório -- A): FF, FA, AF e AA. Em relação ao modelo FF, os modelos mistos foram mais eficientes especialmente sob herdabilidade baixa a intermediária e alto b. Modelos mistos podem melhorar a inferência em programas de melhoramento utilizando o delineamento, e a escolha do modelo deve se basear no tipo de seleção. Se esta for truncada, o modelo AF deveria ser preferido; se não for, então o modelo AA é mais apropriado.

Simulation of mixed models in augmented block design

The augmented block design is widely used in breeding programs, with non-replicated treatments generally being selection units, and replicated treatments being standard cultivars. Originally, an intrablock analysis (fixed model) was proposed. Although non-replicated treatments and/or blocks can be considered of random nature, mixed linear models could be used instead. This work evaluated such an approach, using computer simulation. Populations consisted of sets of randomly generated inbred lines. Molecular marker data were also simulated to allow the estimation of the genetic covariance matrix. Different conditions were considered, varying heritability and the coefficient b of Smith of soil heterogeneity. For each condition 100 simulations were performed, considering four linear models, varying respectively the nature of the effects of blocks and non-replicated treatments (fixed - F, or random - R): FF, FR, RF and RR. In relation to FF, the mixed models were more efficient under low to intermediate heritability and high b. Mixed models could improve inference in breeding programs using the augmented block design and the choice of the model should rely on the kind of selection. If this is truncated, the RF model should be preferred; if it is not, then the RR model would be more suitable.

O delineamento em blocos aumentados é amplamente utilizado em programas de melhoramento, geralmente com tratamentos não-repetidos correspondentes a unidades de seleção, e tratamentos repetidos sendo cultivares comerciais. Originalmente, uma análise intrablocos (modelo fixo) foi sugerida. No entanto, se os tratamentos não-repetidos e/ou blocos puderem ser considerados de natureza aleatória, modelos lineares mistos poderiam ser utilizados. Este estudo objetivou a avaliação de tal abordagem, utilizando simulação. Linhagens endogâmicas foram geradas aleatoriamente, bem como dados de marcação molecular, para estimar a matriz de covariâncias genéticas. Variaram-se a herdabilidade e o coeficiente b de heterogeneidade de solo de Smith; em cada condição, 100 simulações foram feitas, considerando 4 modelos lineares, variando respectivamente a natureza dos efeitos de bloco e de tratamentos não-repetidos (fixo -- F, ou aleatório -- A): FF, FA, AF e AA. Em relação ao modelo FF, os modelos mistos foram mais eficientes especialmente sob herdabilidade baixa a intermediária e alto b. Modelos mistos podem melhorar a inferência em programas de melhoramento utilizando o delineamento, e a escolha do modelo deve se basear no tipo de seleção. Se esta for truncada, o modelo AF deveria ser preferido; se não for, então o modelo AA é mais apropriado.

Parâmetros genéticos para coelhos da raça Califórnia criados no Brasil

Genetic, phenotypic and environmental parameters of a population of Californian rabbits submitted to selection for three generations were studied. Traits analyzed were individual weaning weight (PD), weight at 10 weeks (P10) and average daily gain from weaning to 10 weeks of age (GPD10) using 3,249 records of weights of rabbits and pedigree information of 4,857 animals, born from 1980 to 1996, and selected based on an index of estimated breeding values for PD, P10 and GPD10. Permanent effects of litters were as important as additive genetic effects. Heritabilities for the three traits were .23 (PD), .44 (P10) and .39 (GPD10). Genetic correlations between PD and P10 and between PD and GPD10 were high (.66) and very low, respectively.

Registros de pesos de 3.249 coelhos, nascidos de 1980 a 1996 e, dados de pedigree de 4.857 coelhos da raça Califórnia, criados no Campus da USP de Pirassununga, São Paulo, submetidos à seleção por três gerações, com base em valores genéticos de pesos à desmama (PD) e à 10ª semana de idade (P10) e ganho de peso da desmama até 10 semanas de idade (GPD10), foram analisados pelo método de modelos mistos sob modelos animais para obter estimativas de parâmetros genéticos para as características consideradas como parte do critério de seleção. As estimativas do coeficiente de herdabilidade encontradas foram de 0,23 para PD, de 0,44 para P10 e 0,39 para GP10, mostrando ser possível haver ganhos genéticos se aplicados processos seletivos. A correlação genética entre PD e P10 foi de 0,66 e entre PD e GPD10 foi baixa, indicando que as variáveis são praticamente independentes. A proporção da variância fenotípica devida aos efeitos permanentes de ninhada foi importante para todas as características. Os resultados sugerem que a seleção para características ponderais pode ser eficiente.

Efeito da violação de pressuposições da metodologia de modelos mistos na avaliação genética animal / Effect of assumption violations of the mixed model methodology on the genetic evaluation

Estudos de simulação foram conduzidos para verificar o efeito da violação de pressuposições da metodologia de modelos mistos, variâncias genéticas conhecidas sem erro e distribuição normal dos erros aleatórios sobre os ganhos genéticos obtidos durante 10 gerações de seleção. Outros parâmetros, como valor fenotípico e acurácia, também foram avaliados. Inicialmente, foi simulado um genoma constituído de uma única característica quantitativa governada por 500 locos. 0 genoma foi utilizado na construção de uma população-base, na qual a característica quantitativa possuía herdabilidade inicial de 0,10. Para se obter uma estrutura de parentesco a partir das populações-base, foi gerada uma população inicial a partir da qual o processo de seleção teve início e os erros nos componentes de variâncias e as distribuições dos efeitos de ambiente foram introduzidos. Para pressuposição de que a variância genética era conhecida, utilizaram-se as intensidades de erro de 0 por cento, -10 por cento, -30 por cento, -50 por cento, 10 por cento, 30 por cento e 50 por cento, enquanto que para a pressuposição de que a distribuição dos erros aleatórios era normal, utilizaram-se as distribuições normal, exponencial, poisson e uniforme. A cada geração foram selecionados 20 machos e 100 fêmeas, acasalados ao acaso, cada macho acasalado com cinco fêmeas, produzindo cinco descendentes por acasalamento. Esse processo foi repetido 30 vezes para minimização dos efeitos da flutuação gênica. Para a primeira pressuposição, não foi verificado efeito das intensidades de erro, aplicadas ao componente de variância genética aditiva sobre o ganho genético durante as 10 gerações de seleção. 0 mesmo resultado foi verificado para a distribuição dos erros aleatórios, ou seja, não houve influência de diferentes distribuições nos ganhos genéticos verificados (AU)

Simulation studies were conducted to evaluate the effects of two assumption violations of the methodology of mixed models (the variances are known without errors and normal distribution of the random errors) on the genetic gains. Phenotypic values and accuracy during 10 generations of selection were also studied. Initially, a genome of only one quantitative trait governed by 500 loci was simulated. The genome was used to construct the base population in which the initial heritability of the quantitative trait was 0.10. To obtain a relationship structure from the base population, a initial population was generated. To this population a selection process and the errors in the components of variance and the distribution of the environment effects were introduced. To violate the assumption that the genetic variance is known without errors, the following errors intensities 0%, -10%, -30%, -50%, 10%, 30% and 50% were tested, and to violate the assumption that the distribution of the random errors is normal, the following distribution were considered: normal, exponential, poisson and uniform. In each generation 20 males and 100 females were selected and they were mated in the ratio of one male to five females and five offspring per each mating. To minimize random drift this process was reapeted 30 times. There was no evidence of the effect of both assumption violations on the genetic gain, the phenotypic value and accuracy over 10 generations of selection. (AU)