Resumo: O objetivo deste estudo foi investigar a existência de variabilidade genética aditiva sobre a variância residual do ganho de peso do nascimento à desmama (GND) de bovinos Nelore e as perspectivas de se explorar diferenças entre genótipos para variância residual para a obtenção de maior uniformidade de produção, por meio de seleção. Diferentes abordagens, implementadas em dois passos, foram estudadas: Inicialmente, avaliaram-se três modelos para análise de medidas de dispersão dos resíduos associados às observações de GND da progênie de touros Nelore. O modelo considerado mais promissor foi empregado em estudo subsequente, em que foi investigado o impacto do tamanho de progênie dos touros nas estimativas obtidas para variância aditiva sobre a dispersão residual e estimadores de dispersão em diferentes escalas foram comparados. A confiabilidade de tal abordagem foi verificada por meio de simulação de Monte Carlo. Um último estudo avaliou a possibilidade de se considerarem, simultaneamente, efeitos aditivos e ambientais sobre a variância residual de GND, empregando-se diferentes modelos para análise do logaritmo natural do quadrado do resíduo associado a cada observação. Concluiu-se que, ao se considerar famílias de grande tamanho, seria possível obter predições acuradas do mérito genético dos touros para a variância residual e alguma resposta em termos de uniformidade de produção, sendo a abordagem do último estudo considerada a mais adequada para este fim. Desconsiderar efeitos ambientais sobre a variância residual no segundo passo das análises pode levar a superestimação da variância aditiva sobre a dispersão residual, bem como da resposta esperada à seleção / Abstract: This study was carried out to investigate the existence of genetic variability on residual variance of beef cattle production traits and to evaluate the opportunity for improvement in uniformity of such traits by selecting for lower residual variance. Different two-step approaches were studied to address these questions: Firstly, three models were employed to analyze different measures associated with residual dispersion of weight gain from birth to weaning (GND) in the progeny of Nellore sires. The model that performed best was employed in a subsequent study to access the impact of progeny size on estimates of additive variance for residual dispersion, also aiming to compare dispersion estimators of different scales and to predict selection response in each situation. Reliability of this approach was verified by Monte Carlo simulation. The possibility of considering, simultaneously, additive and environmental effects on residual variance of GND was investigated by analyzing log squared residuals associated with each observation according to different models. It was concluded that, by considering large sire families, accurate estimates of genetic merit of sires for residual variance could be obtained as well as some improvement in uniformity of GND. Analyzing log squared residuals associated with each observation was considered the most promising approach for this task. Ignoring environmental effects at the level of residual variance could lead to inflated estimates of additive variance of residual dispersion, therefore implying in overestimation of response to selection / Orientador: Sandra Aidar de Queiroz / Coorientador: Roberto Carvalheiro / Banca: Vanerlei Mozaquatro Roso / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Mestre

Resumo: O objetivo da pesquisa descrita nesta tese foi estudar possíveis aplicações do método das rotações modificadas de Givens na solução de sistemas de equações lineares tipicamente observados em problemas de melhoramento animal. Duas aplicações foram consideradas: a predição de valores genéticos com base em informação fenotípica e genealógica, por meio da metodologia dos modelos mistos; e a predição de valores genéticos com base em informação molecular, obtida pela genotipagem de painéis densos de SNPs. Na primeira aplicação, delineou-se o emprego de um modelo animal reduzido, combinado a uma ordenação do sistema que permitiu uma abordagem multi-frontal de decomposição. As matrizes frontais foram definidas como sendo as partes da triangular superior pertinentes a cada rebanho. Com isso, o problema pôde ser desmembrado em n subproblemas em que n é o número de rebanhos. Um conjunto de programas foi desenvolvido de modo a decompor as matrizes de dados de cada rebanho independentemente, e depois combinar as informações de todos eles na solução do sistema triangular geral, por retro-substituição. Concluiu-se que o método pode ser empregado em um sistema para atualização de predições de valor genético sob modelo animal reduzido, em que se aninham os efeitos de vacas dentro de rebanhos. Na segunda aplicação, comparou-se o emprego das rotações de Givens com o método do Gradiente Conjugado, na solução de sistemas lineares envolvidos na estimação de efeitos de SNPs em valores genéticos. O método das rotações demandou menos tempo de processamento e mais memória. Concluiu-se que, dado o crescente avanço em capacidade computacional, o método das rotações pode ser um método numérico viável e apresenta a vantagem de permitir o cálculo dos erros-padrão das estimativas. / Abstract: The aim of this study was to investigate possible applications of the modified Givens rotations on the solution of linear systems that typically arise in animal breeding problems. Two applications were considered: prediction of breeding values based on phenotypes and relationships, using mixed model methods; and prediction of breeding values based on molecular information, using genotypes from high density SNP chips. In the first application, the use of a reduced animal model, combined with a specific ordering of the system, made it possible to apply a multi-frontal decomposition approach. The frontal matrices were defined as the parts of the upper triangular corresponding to each herd. In this way, the problem could be partitioned into n subproblems, where n is the number of herds. A set of programs was developed in order to factorize the data matrix of each herd independently, and then combine the information from all of them while solving the overall triangular system, by back-substitution. The conclusion was that Givens rotations can be used as a numerical method for updating predicted breeding values under a reduced animal model, if dam effects are nested within herds. In the second application, the modified Givens rotations were compared to the Conjugate Gradient method for solving linear systems that arise in the estimation of SNP effects on breeding values. Givens rotations required less processing time but a greater amount of high speed memory. The conclusion was that, given the increasing rate of advance in computer power, Givens rotations can be regarded as a feasible numerical method which presents the advantage that it allows for the calculation of standard errors of estimates. / Orientador: Sandra Aidar de Queiroz / Coorientador: Luiz Alberto Fries / Coorientador: Flávio Schramm Schenkel / Banca: João Meidanis / Banca: Ricardo da Fonseca / Banca: Roberto Carvalheiro / Banca: Adhemar Sanches / Doutor