Recent studies suggest a possible correlated evolution of wing morphology, wing beat frequency, muscle biochemistry and flight metabolic rate in bees. In order to investigate the degree to which natural selection can act on these traits, an estimation of heritability was required. Commercial and laboratory reared colonies from wild caught queens were used to estimate narrow-sense (h2) and broad-sense (H2) heritability of flight metabolic rate and its associated traits in the bumblebee Bombus impatiens. h2 estimates obtained from parent-offspring regressions were not statistically significant. H2 estimates were significant for morphological traits (body mass and wing morphology) as well as whole-animal traits (flight and resting metabolic rate, wing beat frequency) in both populations. We suggest that queens have a decrease in flight performance as a result of a trade-off between flight and fecundity, explaining the lack of significance in parent-offspring regressions.

Recent studies suggest a possible correlated evolution of wing morphology, wing beat frequency, muscle biochemistry and flight metabolic rate in bees. In order to investigate the degree to which natural selection can act on these traits, an estimation of heritability was required. Commercial and laboratory reared colonies from wild caught queens were used to estimate narrow-sense (h2) and broad-sense (H2) heritability of flight metabolic rate and its associated traits in the bumblebee Bombus impatiens. h2 estimates obtained from parent-offspring regressions were not statistically significant. H2 estimates were significant for morphological traits (body mass and wing morphology) as well as whole-animal traits (flight and resting metabolic rate, wing beat frequency) in both populations. We suggest that queens have a decrease in flight performance as a result of a trade-off between flight and fecundity, explaining the lack of significance in parent-offspring regressions.

De forma geral, as fases iniciais dos programas de melhoramento se caracterizam pelo tamanho populacional elevado e a natureza subjetiva da seleção. Por serem consideradas etapas de grande importância e de alto grau de complexidade, torna-se necessário a utilização de metodologias que, de forma eficiente, auxiliem os melhoristas a obterem resultados mais precisos, otimizando tempo e recursos para liberação de novas cultivares. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o nível de ganho genético que um programa de melhoramento de cana-de-açúcar pode ter, adotando diferentes estratégias de seleção, em fases iniciais do melhoramento. Para tanto, dois experimentos referentes à primeira e à segunda fase de seleção do Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar da RIDESA/UFSCar, foram instalados. Na primeira etapa, identificou-se o método de seleção entre e dentro de família (BLUPi, BLUPis e BLUPseq) com maior potencial a ser aplicado na população base do experimento, utilizando a abordagem de modelos mistos. Posteriormente, praticou-se seleção, incluindo o método massal e aleatória. Na segunda etapa, a população experimental foi constituída pelos clones previamente selecionados na etapa anterior, através das diferentes estratégias de seleção. Os valores genotípicos dos indivíduos foram preditos, e então, classificados de acordo com o caráter de interesse econômico. Na primeira etapa, dentre os métodos de seleção entre e dentro de família, o que apresentou maior ganho de seleção predito (12,7%), para toneladas de Pol por hectare (TPH), foi o procedimento BLUPseq. O método BLUPis apresentou alta correlação com o método de seleção via BLUPseq e se mostrou bastante eficiente, uma vez que, o número de indivíduos a serem selecionados em cada família é determinado de forma dinâmica, assim como a intensidade de seleção em cada repetição. Por outro lado, o método BLUPi apresentou-se impraticável, uma vez que as avaliações fenotípicas devem ser realizadas em nível de indivíduo, o que demanda muito tempo e mão de obra, além do que, identificou-se tendência em selecionar indivíduos das extremidades das parcelas. De acordo com os resultados obtidos no experimento - segunda etapa, devido a baixa variância genética (CVg ≤ 15) entre as famílias que constituíram a população base do experimento, o método de seleção de família via BLUPseq foi equivalente ao método de seleção massal. Por outro lado, se ênfase for dada na escolha de genitores em etapas de hibridação para a ampliação da base genética, o método de seleção de família pode ser recomendado. / Overall, the early stages of breeding programs are characterized by high population size and the subjective nature of the selection. Considered as a stage of great importance and with high degree of complexity, it becomes necessary to use methodologies that efficiently assist plant breeders to obtain more accurate results, optimizing time and resources for releasing new cultivars. Thus, the aim of this study was to evaluate the genetic gain level that a sugarcane breeding program may have, adopting different selection strategies at early breeding stages. Therefore, two experiments concerning the first and the second selection stages of the Sugarcane Breeding Program of RIDESA/UFSCar, were installed. In the first step, the method of selection between and within families (BLUPi, BLUPis and BLUPseq) with greatest potential to be applied into the population of the experiment were identified, through mixed models approach. Later, the selection was practiced including the mass and random selection methods. In the second stage, the experimental population consisted of clones previously selected in the previous stage through the different selection strategies. The genotypic values of individuals were predicted, and then classified according to the character of economic interest. In the first stage, from the selection methods between and within families, the BLUPseq procedure was the one with highest predicted selection gain (12.7 %) for tons of Pol per hectare (TPH). The BLUPis procedure showed high correlation with BLUPseq procedure and was quite efficient, since the number of individuals to be selected in each family is determined dynamically, as well as the selection intensity in each repetition. Moreover, the BLUPi method proved to be impracticable, since the phenotypic evaluations must be performed at the individual level, which requires long time and labor force, in addition to that, it was identified trend in selecting individuals from the plots edges. According to the results of the second stage experiment, due to low genetic variance (CVg ≤ 15) among the families which composed the experimental population base, the family selection via BLUPseq was equivalent to mass selection. On the other hand, if emphasis is given on the choice of parents in hybridization steps to broaden the genetic basis, the family selection method can be recommended.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The objective of this study was to evaluate, through simulation of data, different selection strategies adopted in a breeding program of swine and their impacts on levels of inbreeding and genetic gains. In addition to specifically estimating the impact of restrictions on the maximum number of sons and daughters by male or female and the impact of rates and productive losses on levels of inbreeding and genetic gain. Data from real populations A, composed of Pietrain pigs, and B, by Landrace pigs, used in this study, came from two genetic lines located on farms in the west of the Santa Catarina state. To generate the simulated populations, a Fortran language simulator was used in which the information of the real populations was used: two main input files, one containing the pedigree of the last 10 years, with 21,906 animals in population A and 251,343 animals in population B, And another one containing the estimated breeding values for age, backfat and feed conversion, all adjusted to 110 kg of live weight, for both populations, as well as depth of the longissimus dorsi muscle adjusted for 110 kg of live weight - only for population A, and number of live piglets at the 5th day of life, per farrowing, only for population B, of the selected animals in 2014 (Generation 0). In addition to the (co)variances of estimated breeding values, rates and productive and reproductive averages, number of mating and number of animals selected per generation. In each article, three scenarios were simulated: in article 1 the scenarios varied in the restrictions on the number of full siblings and half-siblings selected, for males and females, already in article 2 the variations in the scenarios were in the mortality rate in the lactation and farrowing rate. Ten generations were simulated, with 30 repetitions each generation and scenario. The results of the simulation of data in a breeding program of swine allow to conclude that: there is an increase in the inbreeding levels in a closed nucleus independent of the selection strategy used; the rate of inbreeding are larger in populations of smaller effective size; restrictions on the number of full siblings and half-siblings selected are efficient to reduce the rates of inbreeding, with the restriction of a maximum of two full-siblings and three half-siblings for males and three full-siblings for females, for having obtained the highest genetic gains, is indicated as a selection strategy to be adopted in these populations; there is an increase in the levels of consanguinity in a closed nucleus with an increase in productive and reproductive losses; the productive and reproductive losses reduce the variances of the estimated breeding values and, mainly, the intensities of selection, reducing the genetic gains; actions that maximize farrowing rates are preponderant to those that minimize mortality rates in the lactation, since the reduction in simulated farrowing rate has resulted in greater losses in genetic gains. / O objetivo deste estudo foi avaliar, através de simulação de dados, diferentes estratégias de seleção adotadas em programa de melhoramento genético de suínos e seus impactos nos níveis de consanguinidade e ganhos genéticos. Além de, especificamente, estimar o impacto de restrições no número máximo de filhos e filhas por macho ou fêmea e o impacto de taxas e perdas produtivas nos níveis de consanguinidade do plantel e no ganho genético. Os dados das populações reais A, composta por suínos da raça Pietrain, e B, por suínos da raça Landrace, utilizados neste estudo, foram provenientes de duas linhagens localizadas em granjas no oeste do estado de Santa Catarina. Para gerar as populações simuladas foi desenvolvido um simulador em linguagem Fortran no qual utilizou-se as informações das populações reais: dois arquivos de dados iniciais, um contendo o pedigree dos últimos 10 anos, sendo 21.906 animais na população A e 251.343 animais na população B, e outro contendo os valores genéticos para idade, espessura de toucinho e conversão alimentar, todos ajustados para 110 kg de peso vivo, para ambas as populações, além de profundidade do músculo longissimus dorsi ajustada para 110 kg de peso vivo – somente para a população A e número de leitões vivos ao 5º dia de vida, por parto, somente para a população B, dos animais selecionados em 2014 (Geração 0), além das (co)variâncias dos valores genéticos, as taxas e médias produtivas e reprodutivas, restrições de número de coberturas e número de animais selecionados por geração. Em cada artigo foram simulados três cenários: no artigo 1 os cenários variaram nas restrições no número de irmãos completos e meios-irmãos selecionados, para machos e fêmeas, já no artigo 2 as variações nos cenários foram na taxa de mortalidade na lactação e taxa de parto. Foram simuladas dez gerações, com 30 repetições cada geração e cenário. Os resultados da simulação de dados em programa de melhoramento genético de suínos permitem concluir que: há incremento dos níveis de consanguinidade em núcleo de produção fechado independente da estratégia utilizada; os incrementos de consanguinidade são maiores em populações de tamanho efetivo menor; restrições no número de irmãos completos e meios-irmãos selecionados são eficientes para reduzir os incrementos de consanguinidade, sendo que a restrição de, no máximo, dois irmãos-completos e três meios-irmãos, para machos, e três irmãs-completas, para fêmeas, por ter obtido os maiores ganhos genéticos, é indicado como estratégia de seleção a ser adotada nestas populações; há incremento dos níveis de consanguinidade em núcleo de produção fechado com o aumento das perdas produtivas e reprodutivas; as perdas produtivas e reprodutivas reduzem as variâncias dos valores genéticos e, principalmente, as intensidades de seleção, reduzindo os ganhos genéticos; ações que maximizem as taxas de parição são preponderantes àquelas que minimizem as taxas de mortalidade na lactação, tendo em vista que a redução na taxa de parição simulada, resultou em maiores perdas nos ganhos genéticos.

De forma geral, as fases iniciais dos programas de melhoramento se caracterizam pelo tamanho populacional elevado e a natureza subjetiva da seleção. Por serem consideradas etapas de grande importância e de alto grau de complexidade, torna-se necessário a utilização de metodologias que, de forma eficiente, auxiliem os melhoristas a obterem resultados mais precisos, otimizando tempo e recursos para liberação de novas cultivares. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar o nível de ganho genético que um programa de melhoramento de cana-de-açúcar pode ter, adotando diferentes estratégias de seleção, em fases iniciais do melhoramento. Para tanto, dois experimentos referentes à primeira e à segunda fase de seleção do Programa de Melhoramento Genético da Cana-de-açúcar da RIDESA/UFSCar, foram instalados. Na primeira etapa, identificou-se o método de seleção entre e dentro de família (BLUPi, BLUPis e BLUPseq) com maior potencial a ser aplicado na população base do experimento, utilizando a abordagem de modelos mistos. Posteriormente, praticou-se seleção, incluindo o método massal e aleatória. Na segunda etapa, a população experimental foi constituída pelos clones previamente selecionados na etapa anterior, através das diferentes estratégias de seleção. Os valores genotípicos dos indivíduos foram preditos, e então, classificados de acordo com o caráter de interesse econômico. Na primeira etapa, dentre os métodos de seleção entre e dentro de família, o que apresentou maior ganho de seleção predito (12,7%), para toneladas de Pol por hectare (TPH), foi o procedimento BLUPseq. O método BLUPis apresentou alta correlação com o método de seleção via BLUPseq e se mostrou bastante eficiente, uma vez que, o número de indivíduos a serem selecionados em cada família é determinado de forma dinâmica, assim como a intensidade de seleção em cada repetição. Por outro lado, o método BLUPi apresentou-se impraticável, uma vez que as avaliações fenotípicas devem ser realizadas em nível de indivíduo, o que demanda muito tempo e mão de obra, além do que, identificou-se tendência em selecionar indivíduos das extremidades das parcelas. De acordo com os resultados obtidos no experimento - segunda etapa, devido a baixa variância genética (CVg ≤ 15) entre as famílias que constituíram a população base do experimento, o método de seleção de família via BLUPseq foi equivalente ao método de seleção massal. Por outro lado, se ênfase for dada na escolha de genitores em etapas de hibridação para a ampliação da base genética, o método de seleção de família pode ser recomendado. / Overall, the early stages of breeding programs are characterized by high population size and the subjective nature of the selection. Considered as a stage of great importance and with high degree of complexity, it becomes necessary to use methodologies that efficiently assist plant breeders to obtain more accurate results, optimizing time and resources for releasing new cultivars. Thus, the aim of this study was to evaluate the genetic gain level that a sugarcane breeding program may have, adopting different selection strategies at early breeding stages. Therefore, two experiments concerning the first and the second selection stages of the Sugarcane Breeding Program of RIDESA/UFSCar, were installed. In the first step, the method of selection between and within families (BLUPi, BLUPis and BLUPseq) with greatest potential to be applied into the population of the experiment were identified, through mixed models approach. Later, the selection was practiced including the mass and random selection methods. In the second stage, the experimental population consisted of clones previously selected in the previous stage through the different selection strategies. The genotypic values of individuals were predicted, and then classified according to the character of economic interest. In the first stage, from the selection methods between and within families, the BLUPseq procedure was the one with highest predicted selection gain (12.7 %) for tons of Pol per hectare (TPH). The BLUPis procedure showed high correlation with BLUPseq procedure and was quite efficient, since the number of individuals to be selected in each family is determined dynamically, as well as the selection intensity in each repetition. Moreover, the BLUPi method proved to be impracticable, since the phenotypic evaluations must be performed at the individual level, which requires long time and labor force, in addition to that, it was identified trend in selecting individuals from the plots edges. According to the results of the second stage experiment, due to low genetic variance (CVg ≤ 15) among the families which composed the experimental population base, the family selection via BLUPseq was equivalent to mass selection. On the other hand, if emphasis is given on the choice of parents in hybridization steps to broaden the genetic basis, the family selection method can be recommended.