Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-04-20T08:36:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855396 bytes, checksum: 65fccf789cd10380472c42953c3e14dd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-20T08:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 855396 bytes, checksum: 65fccf789cd10380472c42953c3e14dd (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os principais estudos sobre eficiência de mapeamento de locos determinantes de caracteres quantitativos (QTLs) assumiram poucos QTLs de efeito maior, nenhum gene de efeito menor, e reduzida densidade de marcadores moleculares. Este estudo avaliou a eficiência das análises de quadrados mínimos (regressão), de máxima verossimilhança e Bayesiana para o mapeamento de QTLs, assumindo alta densidade de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs), zero a três QTLs e oito ou nove genes de efeitos menores em cada cromossomo, e reduzida proporção da variância fenotípica explicada por cada QTL (reduzida herdabilidade de QTL). Foram também avaliadas a influência do grau de dominância, da herdabilidade, do tamanho amostral, da densidade de marcadores e do efeito de QTL, e as conseqüências do ajuste de modelo aditivo-dominante na ausência de dominância, no mapeamento de QTLs. Foram simuladas 50 amostras de 400 indivíduos F2, os quais foram genotipados em relação a 1000 SNPs (densidade média de um SNP a cada centimorgan) e fenotipados para três caracteres apresentando distintos graus de dominância (dominância unidirecional positiva, dominância bidirecional e ausência de dominância). Para cada característica foi assumido controle por 12 QTLs e 88 genes de efeito menor, distribuídos nas regiões cromossômicas cobertas pelos SNPs (10 cromossomos). As herdabilidade foram 0.3 e 0.7 e os tamanhos amostrais foram 200 e 400. As análises de máxima verossimilhança e de regressão foram equivalentes quanto à eficiência. O mapeamento de QTL não é influenciado pelo grau de dominância, mas é afetado pela herdabilidade, pelo tamanho amostral, pela densidade de marcas e pelo efeito de QTL. A análise Bayesiana apresentou maior poder de detecção de QTLs, maior precisão de mapeamento, e maior número de falso-positivos em comparação às análises de máxima verossimilhança e de regressão. O fator que mais afeta o mapeamento de QTLs é o efeito do QTL. / Previous studies on quantitative trait loci (QTL) mapping efficiency assumed few QTLs of higher effect, no minor genes, and low marker density. This study assessed the efficiency of the least squares, maximum likelihood, and Bayesian approaches for QTL mapping assuming high single nucleotide polymorphism (SNP) density, zero to three QTLs and eight or nine minor genes per chromosome, and low proportion of the phenotypic variance explained by each QTL. We simulated 50 samples of 400 F2 individuals, which were genotyped for 1,000 SNPs (average density of one SNP/centiMorgan) and phenotyped for three traits controlled by 12 QTLs and 88 minor genes. The genes were randomly distributed in the regions covered by the SNPs along 10 chromosomes. The heritabilities were 0.3 and 0.7, and the sample sizes were 200 and 400. The least squares and maximum likelihood approaches were equivalent. The QTL mapping efficiency was not influenced by the degree of dominance but it was affected by heritability, sample size, marker density, and QTL effect. The Bayesian analysis showed greater power of QTL detection, mapping precision, and number of false- positives compared to the least squares and maximum likelihood approaches. The most important factor affecting the QTL mapping efficiency is the QTL effect.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-06-17T17:12:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1391754 bytes, checksum: 0bfcde9020bc2563657d24154d222465 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T17:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1391754 bytes, checksum: 0bfcde9020bc2563657d24154d222465 (MD5) Previous issue date: 2016-02-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A maioria dos estudos de associação genômica ampla (GWAS) com espécies vegetais publicados até agora têm empregado painel de linhagens e quase nenhuma informação sobre os GWAS em populações de polinização aberta foi encontrada na literatura. Portanto, os objetivos deste trabalho foram: (i) apresentar aspectos teóricos, potencial e limitações dos GWAS em populações de polinização aberta; (ii) analisar a influência da herdabilidade do QTL e do tamanho populacional sobre os GWAS com populações de polinização aberta; e (iii) comparar a eficácia dos GWAS na detecção de QTL em populações de polinização aberta, painel de linhagens e linhagens endogâmicas recombinantes (RILs). Cinquenta amostras de populações com desequilíbrio de ligação (LD) foram simuladas, considerando os tamanhos populacionais de 400 e 200 indivíduos, e 10.000 SNPs, 10 QTL e 90 genes menores foram aleatoriamente distribuídos em 10 cromossomos, com uma densidade média de 1 SNP a cada 0,1 cM. Os valores fenotípicos simulados referem-se à três características de milho-pipoca com diferentes graus de dominância, considerando herdabilidades em sentido amplo de 0,4 e 0,8. Os cenários foram comparados com base no poder de detecção de QTL, no número de associações falso-positivas, no viés na posição estimada do QTL e na amplitude do intervalo dos SNPs significativos para o mesmo QTL. Os resultados evidenciaram que, quando o LD entre um QTL e um ou alguns marcadores é restrito a SNPs muito próximos do QTL, os GWAS em populações de polinização aberta podem ser altamente eficientes (até 80% de poder de detecção, com reduzido número de associações espúrias), dependendo principalmente do tamanho populacional e da herdabilidade da característica. Para o painel de linhagens, corrigindo para a estrutura populacional, os GWAS alcançaram o maior poder de detecção de QTL (cerca de 96%), associado com o menor número de associações espúrias e viés. Na condição de baixa herdabilidade e tamanho populacional reduzido, os GWAS são ineficazes para as populações de polinização aberta, painel de linhagens e RILs. / Most papers about genome-wide association studies (GWAS) with plant species published until now have employed inbred lines panel and almost no information on GWAS in open-pollinated populations was found in literature. Therefore, the objectives of this study were (i) to present theoretical aspects, potential and limitations of GWAS in open-pollinated populations; (ii) to analyze the influence of QTL heritability and population sample size on GWAS with open-pollinated populations; and (iii) to compare the efficacy of GWAS on QTL detection in open-pollinated populations, inbred lines panel and recombinant inbred lines (RILs). Fifty samples of populations with linkage disequilibrium (LD) were simulated, considering sample sizes of 400 and 200 individuals, and 10,000 SNPs, 10 QTL and 90 minor genes were randomly distributed in 10 chromosomes, with an average SNP density of 0.1 cM. The phenotypic values simulated refer to three popcorn traits with different degrees of dominance, considering broad sense heritabilities of 0.4 and 0.8. The scenarios were compared based on power of QTL detection, number of false-positive associations, bias in the estimated QTL position and range of the significant SNPs for the same QTL. Results evidenced that when the LD between a QTL and one or few markers is restricted to SNPs very close or within the QTL, the GWAS in open-pollinated populations can be highly efficient (up to 80% power of QTL detection with reduced number of spurious associations), depending mainly on the population sample size and trait heritability. For inbred lines panel, correcting for population structure, the GWAS achieved the highest power of QTL detection (around 96%), associated with the smallest number of spurious associations and bias. Under low heritability and reduced sample size, GWAS are ineffective for open-pollinated populations, inbred lines panel and RILs.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-08-31T14:31:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 602062 bytes, checksum: 91584ea659213ec53e7d2c38ef94f83e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-31T14:31:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 602062 bytes, checksum: 91584ea659213ec53e7d2c38ef94f83e (MD5) Previous issue date: 2018-07-04 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / A seleção simultânea de caracteres, integrada à seleção genômica ampla (GWS), tem se tornado uma estratégia de grande interesse para os programas de melhoramento de plantas. Neste sentido, os objetivos desse estudo foram: i) comparar a acurácia e eficiência de seleção do método Multivariate Partial Least Square (Mpls) em relação aos métodos univariados: Random Regression Best Linear Unbiased Predictor (RRblup), Bayesian Lasso (Blasso) e Univariate Partial Least Square (Upls); ii) verificar a eficiência da seleção direta e indireta na GWS; iii) elaborar e comparar diferentes estratégias multivariadas, via índices de seleção integrados à GWS, eficientes na identificação e seleção precoce de indivíduos geneticamente superiores, em diferentes características simultaneamente. Dez populações F 2 com 800 indivíduos foram simuladas considerando quatro características com diferentes herdabilidades. Na primeira etapa da pesquisa, os dados simulados foram submetidos às análises de GWS via RRblup, Blasso, Upls e Mpls. Quatro índices de seleção genômica foram elaborados pelo somatório dos efeitos dos marcadores obtidos para cada característica, ponderados pela sua respectiva variância residual, sendo elaborado um índice para cada metodologia avaliada. Na segunda etapa da pesquisa, os dados simulados foram submetidos as análises de GWS via RRblup e MPls. Foram elaboradas e comparadas diferentes estratégias de índices de seleção aplicados à GWS: i) ponderar os efeitos dos marcadores pela variância residual (elaborado na primeira etapa); ii) codificar e padronizar os efeitos dos marcadores; iii) aplicar média nos efeitos dos marcadores; iv) aplicar o índice de Mulamba e Mock (1978) nos valores genéticos genômicos; v) codificar e padronizar os valores fenotípicos, antes das análises de GWS. Além disso, na segunda etapa dessa pesquisa, foram considerados dois cenários de seleção. No primeiro cenário, foram selecionados os indivíduos com maiores valores fenotípicos, valores genéticos verdadeiros e valores genéticos genômicos para as quatro características avaliadas. Já no segundo cenário, foi considerado diferente sentido de seleção para uma das características simuladas. As comparações entre os métodos e os índices de seleção foram realizadas considerando o tempo de processamento, as acurácias de predição, os ganhos de seleção e os coeficientes de coincidência de seleção. Foi aplicado o índice de Mulamba e Mock (1978) nos valores fenotípicos e valores genéticos verdadeiros. Os métodos de seleção genômica foram mais eficientes que a seleção fenotípica. O método Mpls foi similar ao método Upls para as características de menores herdabilidades e foi menos eficiente quando comparado aos métodos RRblup e Blasso. A seleção direta e indireta baseada nos valores genéticos genômicos foi mais eficiente que a seleção fenotípica. Nenhuma das estratégias avaliadas foi eficiente considerando diferente sentido de seleção para uma das características simuladas. Os índices ponderados pela variância residual apresentaram alta eficiência para aplicação na GWS, no entanto tenderam a maximizar os ganhos para as características de maiores herdabilidades. As estratégias de aplicar índices, via RRblup, a partir da média dos efeitos dos marcadores, dos valores fenotípicos codificados e padronizados e da aplicação do índice de Mulamba e Mock nos valores genéticos genômicos, resultaram em altos ganhos de seleção e mais se aproximaram aos ganhos obtidos pelo índice de Mulamba e Mock aplicado aos valores genéticos verdadeiros. A estratégia de codificar e padronizar os efeitos dos marcadores proporcionou os menores ganhos genéticos totais. De modo geral, os índices de seleção genômica propostos, proporcionaram maior eficiência de seleção, quando comparados ao índice de seleção de Mulamba e Mock fenotípico. Esses resultados sugerem que as estratégias multivariadas, via índices de seleção integrados à GWS, são promissoras para aplicação em programas de melhoramento genético de plantas, visando a seleção precoce direta de várias características simultaneamente. / Simultaneous traits selection, integrated with genome wide selection (GWS), has become a strategy of great interest for plant breeding programs. In this sense, the objectives of this study were: i) to compare the accuracy and efficiency of the Multivariate Partial Least Square (Mpls) method in relation to univariate methods: Random Regression Best Linear Unbiased Predictor (RRblup), Bayesian Lasso (Blasso) and Univariate Partial Least Square (Upls); ii) verify the efficiency of direct and indirect selection in GWS; iii) to elaborate and compare different multivariate strategies, through selection indexes integrated to GWS, efficient in the identification and early selection of genetically superior individuals, in several traits simultaneously. Ten F 2 populations with 800 individuals were simulated considering four traits with different heritabilities. In the first research step, the simulated data were submitted to the GWS analysis via RRblup, Blasso, Upls and Mpls. Four GWS indexes were elaborated by the sum of the markers effects obtained for each trait, weighted by their respective residual variance, and was elaborated an index for each methodology. In the second research step, the simulated data were submitted to GWS analysis via RRblup and MPls. Different selection index strategies applied to GWS were elaborated and compared: i) to weigh the effects of the markers by the residual variance (elaborated in the first step); ii) to encode and standardize the effects of markers; iii) to apply average markers effects; iv) to apply the Mulamba and Mock index (1978) to genomic breeding values; v) to encode and standardize phenotypic values, before to GWS analysis. In addition, in the second research step, two scenarios selection were considered. In the first scenario, individuals with higher phenotypic values, genetic values and genomic breeding values were selected for the four traits evaluated. In the second scenario, a different sense of selection was considered for one of the simulated traits. The comparisons among the methods and the selection indexes were performed considering the processing time, the prediction accuracy, the selection gains and the selection coincidence coefficients. The Mulamba and Mock index was applied to the phenotypic values and genetic values. The GWS methods were more efficient than phenotypic selection. The Mpls method was similar to the Upls method for the smaller heritabilities traits and was less efficient when compared to the RRblup and Blasso methods. The direct and indirect selection based on genomic breeding values was more efficient than phenotypic selection. None of the evaluated strategies was efficient considering a different sense of selection for one of the simulated traits. The residual variance weighted indexes showed high application efficiency to GWS, but tended to maximize gains for the traits of higher heritabilities. The strategies of applying indexes, via RRblup, from the markers effects mean, the coded and standardized phenotypic values and the application of the Mulamba and Mock index on the genomic breeding values, resulted in high selection gains and more approached to the gains obtained by the Mulamba and Mock index applied to the genetic values. The coding and standardizing strategy of the effects of markers provided the lowest total genetic gains. In general, the genomic selection indexes, provided greater selection efficiency than Mulamba and Mock selection index phenotypic. These results suggest that multivariate strategies, via selection indexes integrated to the GWS, are promising for application in plant genetic improvement programs, aiming at the direct early selection of several traits simultaneously.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2018-06-15T18:17:33Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1298965 bytes, checksum: 1311dc011ddeb43dcab8e236f7db6e5c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-15T18:17:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1298965 bytes, checksum: 1311dc011ddeb43dcab8e236f7db6e5c (MD5) Previous issue date: 2018-01-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As análises biométricas empregadas nos programas de melhoramento genético de espécies de Eucalyptus têm possibilitado a tomada de decisões por parte dos pesquisadores de forma acurada. Esses trabalhos vêm provendo relevantes informações sobre procedimentos e estratégias de melhoramento florestal. Levando em conta a necessidade de ampliação das informações acerca do entendimento de fenômenos biológicos impactantes na rotina de programas de melhoramento do eucalipto, esse estudo objetivou aplicar ferramentas biométricas para entendimento e resolução de problemas práticos, assim como propor novas estratégias para otimização de processos inerentes a esses programas. Dois diferentes experimentos clonais foram conduzidos na empresa CMPC Celulose Riograndense e um teste de progênies na empresa Cenibra. A partir do estudo do desempenho de clones de eucalipto em arranjos experimentais de parcela de planta única/single-tree-plot (PPU/STP) e parcelas quadradas/square plot (PQ/SP) realizados na CMPC Celulose Riograndense, foi possível constatar uma taxa de decréscimo de produtividade estimada para clones agressivos plantados em PPU em relação a PQ de 26%. Ademais, experimentos de eucalipto em PPU e PQ apresentam alta correspondência em termos de ordenamento genético. A partir da avaliação da habilidade competitiva de clones em PPU e PQ foram constatadas as seguintes classes de competição de clones: clones agressivos, homeostáticos e sensíveis à competição. Baseado nessas classes, foi proposto o plantio multiclonal otimizado, o qual propõe a combinação de clones agressivos e homeostáticos no plantio comercial, como uma forma de incrementar a produtividade média total do plantio. Avaliando-se o comportamento da interação genótipo por ambientes em testes clonais instalados na empresa CMPC Celulose Riograndense aos três e nove anos, constatou-se que o padrão de estratificação ambiental se modificou com o tempo para o caráter incremento médio anual (IMA, m 3 .ha -1 .ano -1 ). A causa da mudança da estratificação ao longo do tempo ocorreu devido ao caráter volumétrico em questão. Índices de seleção envolvendo caracteres de qualidade da madeira apresentam maior potencial de detecção de estratificação ambiental de forma precoce aos três anos. A estratificação em zonas de melhoramento se deu em virtude de similaridade de solos entre os ambientes avaliados. O uso de ferramentas biométricas possibilitou a otimização de seleção de um teste de progênies de famílias de irmãos completos de eucalipto instalados nas áreas da empresa Cenibra. Diversos cenários de montagem de pomares de sementes por mudas foram simulados. O cenário que maximizou os ganhos e minimizou a endogamia foi composto pelas sete melhores famílias com os melhores dez indivíduos em cada uma. Neste experimento constatou-se que os genótipos mais produtivos eram híbridos triplos, demonstrando a importância da busca pela heterose no melhoramento do eucalipto via cruzamento de genótipos superiores e divergentes geneticamente. Os resultados favoráveis em termos de ganho com seleção nas simulações dos cenários indicaram que, futuramente, este experimento poderá ser transformado em pomares de sementes por mudas. A correta utilização de ferramentas de Genética Quantitativa e Estatística permitiram a otimização dos programas de melhoramento do eucalipto propostos no presente trabalho, demonstrando a importância das análises biométricas na obtenção de resultados práticos, geração de novos conceitos e estratégias e tomadas de decisão acertadas pelo pesquisador. / Biometric analyzes used in the breeding programs of Eucalyptus species have allowed the researchers making decisions accurately. These works have provided relevant information on forest improvement procedures and strategies. Taking into account the need to expand information about the understanding of biological phenomena impacting the routine of eucalypt breeding programs, this study aimed to apply biometric tools to understand and solve practical problems, as well as to propose new strategies for optimization of inherent processes to these programs. Two different clonal experiments were conducted at CMPC Celulose Riograndense and a progeny test at Cenibra. From the study of the performance of eucalyptus clones in experimental arrangements of single-tree- plot (STP) and square plots (SP) performed at CMPC Celulose Riograndense, it was possible to observe an estimated rate of decrease of productivity for aggressive clones planted in STP of 26%. In addition, experiments of eucalyptus in STP and SP present high correspondence in terms of genetic ranking. From the evaluation of the competitive ability of clones in STP and SP, the following competition classes of clones were observed: aggressive, homeostatic and sensitive clones to competition. Based on these classes, it was proposed the optimized multiclonal plantation, which relies on the combination of aggressive and homeostatic clones in the commercial stand, as a way to increase the average total productivity of the plantation. Evaluating the behavior of genotype by environmental interaction in clonal tests installed at the company CMPC Celulose Riograndense at three and nine years, it was verified that the environmental stratification pattern changed over time for the mean annual increment (MAI, m 3 .ha -1 .year -1 ). The cause stratification changing of over time occurred because of the volumetric character in question. Selection indices involving wood quality characters present greater potential for detection of environmental stratification early at three years. The stratification in areas of improvement was due to the similarity of soils between the evaluated environments. The use of biometric tools enabled the selection optimization of a progeny test composed by full-sib families of Eucalyptus trees installed in the areas of Cenibra. Several scenarios for assembling seed orchards by seedlings were simulated. The chosen scenario maximized gains and minimized inbreeding by choosing seven best families with the best ten individuals in each. In this experiment it was verified that the most productive genotypes were three-way- cross hybrids, demonstrating the importance of heterosis search in the improvement of eucalyptus via crossing of superior and genetically divergent genotypes. The favorable results in terms of gain with selection in the simulations of the scenarios indicated that, in the future, this experiment could be transformed into seed orchards by seedlings. The correct use of Quantitative Genetics and Statistical Genetics tools allowed the optimization of Eucalyptus breeding programs proposed in the present study, demonstrating the importance of biometric analysis in obtaining practical results, generation of new concepts and strategies, and decision making made by the researcher.

Os efeitos epistáticos recentemente vêm sendo objeto de atenção como resultado de estudos moleculares demonstrando a interação de vários genes cooperativamente nos metabolomas da levedura Saccharomyces cerevisiae. Tratando-se de um microrganismo de importância industrial e modelo na pesquisa celular, a levedura Saccharomyces cerevisiaefavorece os estudos genéticos quantitativos em análises nas condições haplóide e diplóide. Neste trabalho, foi estudado o caráter genético quantitativo"Velocidade máxima de crescimento"da levedura Saccharomyces cerevisiae. Foram utilizadas 47 linhagens, entre linhagens parentais, testemunhas, híbridos e segregantes, em experimentos planejados para obter estimativas dos componentes da variação gênica. Os efeitos aditivos corresponderam a 55,14 % da variação gênica total nas linhagens haplóides e a 66,80 % de toda a variação nas linhagens diplóides, enquanto o efeito de dominância estimado nas linhagens diplóides representou 33,20 % da variação. Nas linhagens haplóides, foi também estimada a ação gênica epistática, do tipo aditiva por aditiva, correspondendo a 44,86% da variação total, valor de maior magnitude do que o encontrado previamente para o caráter"Produção de etanol"pelo mesmo microrganismo / The inheritance of a quantitative character is classically identified as due to additive, dominant and epistatic effects. For many reasons in plant and animal studies the epistatic effects are considered negligible mainly for breeding purposes. Saccharomyces cerevisiae offers the opportunity to study quantitative characters both in haploid and diploid conditions of isogenic lines which is an advantage compared to plants and animal studies. With the aim to compare results to previous studies of a more simple genetic trait the maximum growth rate of Saccharomyces cerevisiae was studied. The results indicate a comparable genetic effect for the estimates for additive, dominant and epistatic genic action. The estimates were respectively 55,14 % of additive effects for haploids and 66,80 % in diploids. Dominat effects in diploid were estimated to represent 33,20 % of genetic variance. In the haploid condition the epistatic effects were 44,86% of total genetic variance, which suggest to pay more attention to this kind of genetic effect

Os efeitos epistáticos recentemente vêm sendo objeto de atenção como resultado de estudos moleculares demonstrando a interação de vários genes cooperativamente nos metabolomas da levedura Saccharomyces cerevisiae. Tratando-se de um microrganismo de importância industrial e modelo na pesquisa celular, a levedura Saccharomyces cerevisiaefavorece os estudos genéticos quantitativos em análises nas condições haplóide e diplóide. Neste trabalho, foi estudado o caráter genético quantitativo"Velocidade máxima de crescimento"da levedura Saccharomyces cerevisiae. Foram utilizadas 47 linhagens, entre linhagens parentais, testemunhas, híbridos e segregantes, em experimentos planejados para obter estimativas dos componentes da variação gênica. Os efeitos aditivos corresponderam a 55,14 % da variação gênica total nas linhagens haplóides e a 66,80 % de toda a variação nas linhagens diplóides, enquanto o efeito de dominância estimado nas linhagens diplóides representou 33,20 % da variação. Nas linhagens haplóides, foi também estimada a ação gênica epistática, do tipo aditiva por aditiva, correspondendo a 44,86% da variação total, valor de maior magnitude do que o encontrado previamente para o caráter"Produção de etanol"pelo mesmo microrganismo / The inheritance of a quantitative character is classically identified as due to additive, dominant and epistatic effects. For many reasons in plant and animal studies the epistatic effects are considered negligible mainly for breeding purposes. Saccharomyces cerevisiae offers the opportunity to study quantitative characters both in haploid and diploid conditions of isogenic lines which is an advantage compared to plants and animal studies. With the aim to compare results to previous studies of a more simple genetic trait the maximum growth rate of Saccharomyces cerevisiae was studied. The results indicate a comparable genetic effect for the estimates for additive, dominant and epistatic genic action. The estimates were respectively 55,14 % of additive effects for haploids and 66,80 % in diploids. Dominat effects in diploid were estimated to represent 33,20 % of genetic variance. In the haploid condition the epistatic effects were 44,86% of total genetic variance, which suggest to pay more attention to this kind of genetic effect

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-09-01T15:36:52Z No. of bitstreams: 1 texto compelto.pdf: 1217833 bytes, checksum: dd513c056c18e5f4c6c240e4782f8f2b (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T15:36:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto compelto.pdf: 1217833 bytes, checksum: dd513c056c18e5f4c6c240e4782f8f2b (MD5) Previous issue date: 2017-03-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o desenvolvimento da biologia molecular, foi possível o desenvolvimento de metodologias que reduziriam o tempo, para obtenção de genótipos superiores. A seleção não se basearia em apenas dados fenotípicos, com o desenvolvimento da genotipagem, seria possível o estudo completo do genoma da espécie em trabalho, desta forma, ter uma maior utilização destas informações genéticas, geradas no melhoramento de plantas. Essa nova metodologia desenvolvida em 2001 foi denominada de Seleção Genômica Ampla (GWS), que foi criada para predizer o fenótipo futuro de uma população baseando em informações de marcadores moleculares, cujos os efeitos genéticos aditivos, que estes explicam, já foram previamente estimados. A seleção genômica ampla tornou-se uma metodologia importante no melhoramento genético de plantas e animais o que pode permitir melhores acurácias e seleção precoce. Com isto, o objetivo deste trabalho em primeiro momento foi realizar um estudo sobre os principais fatores responsáveis por modificarem a estrutura genética de uma população tendo em vista o acasalamento ao acaso e sucessivas gerações de autofecundação e também avaliar a eficácia do processo de simulação em gerar as populações avaliadas. Foram simulados dados de indivíduos e de informações moleculares das populações F 2 , derivadas de genitores homozigotos contrastantes. As populações geradas foram de tamanho de 1000 indivíduos e considerou-se seis grupos de ligação com níveis de saturação de 201 marcas moleculares, totalizando 1206 marcadores codominantes. As populações foram submetidas a cinco gerações de autofecundação e acasalamento ao acaso. Para as populações avaliadas, a estrutura genética foi preservada durante o processo de simulação, tornando assim, a simulação um método eficaz. Fatores como o desequilíbrio de ligação, dominância, endogamia, afetaram de forma diferencial, quanto ao tipo de sistema de acasalamento. Na segunda etapa do trabalho foram simuladas populações com estrutura populacional apresentando dados fenotípicos e genotípicos de cada indivíduo dentro da população, imitando alguns dos cenários em que a Seleção Genômica Ampla é aplicada. Com isso, o trabalho teve como objetivo avaliar a acurácia da seleção genômica em diferentes cenários de distribuição de efeitos genéticos e populações de validação. Uma vez geradas as populações na primeira etapa com um número de 1000 indivíduos, para os dados genotípicos considerou-se 1206 locos marcadores, sendo 30 locos que controlava o caráter com herdabilidade de 30 e 60 % e grau médio de dominância de 0.5 e 1.0. Distintos efeitos de QTL foram simulados, um de acordo com uma distribuição uniforme, outro com distribuição binomial e outro com uma distribuição exponencial com o objetivo de retratar diferentes arquiteturas genéticas. A metodologia RR-BLUP foi utilizada a fim de se computar a acurácia da seleção genômica nos diferentes cenários estabelecidos. A simulação foi eficiente em preservar a estrutura genética das populações, os resultados mostram que o efeito de dominância age como um agente perturbador e que a ação do ambiente também afeta o processo seletivo, para fins de recomendação de uso da GWS. / The selection would not be based on phenotypic data only, with the development of genotyping, it would be possible to study the genome of the species in the work, thus, to have a greater use of this genetic information generated in the breeding of plants. This new methodology, developed in 2001, was called Genomic Wide Selection (GWS), which was created to predict the phenotype of a population based on information from molecular markers, whose additive genetic effects, which they explain, have already been previously estimated. Broad genomic selection has become an important methodology in the genetic improvement of plants and animals, which may allow better accuracy and early selection. The main objective of this work was to study the main factors responsible for modifying the genetic structure of a population in order to randomly mating and successive generations of self- fertilization, as well as to evaluate the effectiveness of the simulation process in generating The populations evaluated. Data from individuals and molecular information of the F 2 populations derived from contrasting homozygous parents were simulated. The populations generated were of 1000 individuals and six binding groups were considered with saturation levels of 201 molecular tags, totaling 1206 codominant markers. The populations were submitted to five generations of self-fertilization and random mating. For the populations evaluated, the genetic structure was preserved during the simulation process, thus making simulation an effective method. Factors such as linkage disequilibrium, dominance, inbreeding, affected differentially, as to the type of mating system. In the second stage of the work, populations with population structure were simulated presenting phenotypic and genotypic data of each individual within the population, imitating some of the scenarios in which the broad genomic selection is applied. Thus, the objective of this work was to evaluate the accuracy of genomic selection in different scenarios of distribution of genetic effects and validation populations. Once the populations in the first stage with a number of 1000 individuals were generated, 1206 loco markers were considered for the genotypic data, 30 of which were loco that controlled the heritability of 30 and 60% and a mean degree of dominance of 0.5 and 1.0. Different effects of QTL were simulated, one according to a uniform distribution, another with binomial distribution and another with an exponential distribution aiming to portray different genetic architectures. The RR-BLUP methodology was used in order to compute the accuracy of the genomic selection in the different established scenarios. The simulation was efficient in preserving the genetic structure of the populations, the results show that the dominance effect acts as a disturbing agent and that the action of the environment also affects the selection process, for purposes of GWS use recommendation.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-09-01T15:54:45Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 971512 bytes, checksum: 51401d3c0419a33f5ebb5bf12a7124b2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T15:54:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 971512 bytes, checksum: 51401d3c0419a33f5ebb5bf12a7124b2 (MD5) Previous issue date: 2017-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A epigenética se revelou como uma área promissora, uma vez que contempla modificações nos padrões de herança que não envolve mudanças na sequência do DNA. A possibilidade de efeitos herdáveis não genéticos sobre a expressão do fenótipo fornece um mecanismo adicional de variabilidade herdável a ser explorado no melhoramento animal. Objetivou-se estimar a variância epigenética transgeracional para as características peso corporal e qualidade do ovo utilizando informações genealógicas e fenotípicas em uma linhagem de codornas de corte. Foram realizadas análises genéticas uni-características, utilizando um modelo com o efeito aleatório epigenético e um outro apenas com o efeito aleatório genético aditivo. Os efeitos fixos foram ano ao nascimento, eclosão, geração e sexo. Os componentes de variância e os valores genéticos foram estimados via método da máxima verossimilhança restrita, utilizando o pacote regress do software R. Para comparação dos modelos foi aplicado o teste da razão de verossimilhança. Utilizou-se valores de λ variando de 0 a 0,5 para estimação dos componentes de variância no modelo com efeito epigenético, o qual consiste de um parâmetro autorecursivo que está diretamente relacionado com o coeficiente de reversão (v) e o coeficiente de transmissibilidade epigenética (1 – v). Com base no critério de informação de Akaike foi definido o valor de λ que melhor se ajusta aos dados. O modelo com efeito epigenético se mostrou de melhor ajuste para o peso ao nascimento e peso aos 7 dias, enquanto para as demais características não se observou diferença significativa com o modelo reduzido. Os valores genéticos preditos nos dois modelos apresentaram uma alta correlação. As estimativas de herdabilidade direta para peso corporal variaram em magnitude (0,15-0,87), tendo o peso ao nascimento a maior estimativa, e para as características de qualidade do ovo variaram de 0,10 a 0,46. A proporção de variância fenotípica explicada pelos efeitos epigenéticos mostraram uma diferença entre os pesos corporais avaliados, embora tenha sido de pequena magnitude para a maioria deles. O peso ao nascimento e o peso aos 7 dias apresentaram herdabilidades epigenéticas similares, 0,12 e 0,10, respectivamente, enquanto que o peso ao abate foi 0,05. Para os demais pesos corporais e características de qualidade do ovo estas herdabilidades foram próximas de zero. A inclusão do efeito epigenético no modelo ajudou a explicar a variabilidade residual e não- mendeliana de características de produção em codornas de corte. / Epigenetics has proved to be a promising area, since it contemplates modifications in inheritance patterns that do not involve changes in the DNA sequence. The possibility of inheritable non- genetic effects on phenotype expression provides an additional mechanism of heritable variability to be explored in animal breeding. The objective was to estimate transgenerational epigenetic variance for body weight and egg quality traits using genealogical and phenotypic information in a line of meat-type quails. Single-trait genetic analyses were performed using one model considering epigenetic random effect and other considering only additive genetic random effect. Fixed effects were composed by year at birth, hatching, generation and sex. Variance components and the breeding values were estimated by the restricted maximum likelihood method, using the regress package of the software R. For the comparison of the models, the likelihood ratio test was applied. Values of λ ranging from 0 to 0.5 were used for the variance components estimation in the epigenetic model, which consists in an autorecursive parameter that is directly related to the reset coefficient (v) and the epigenetic coefficient of transmissibility (1 – v). The model with epigenetic effect was shown to be better adjusted for birth weight and weight at 7 days, while for the other traitss no significant difference was observed with the reduced model. Predicted breeding values in both models presented a high correlation. Direct heritability estimates for body weight ranged in magnitude (0.15-0.87), with birth weight showing the highest estimate, and for egg quality traits ranged from 0.10 to 0.46. The proportion of phenotypic variance explained by epigenetic effects showed a difference between body weights evaluated, although it was of small magnitude for most of them. Birth weight and weight at 7 days presented similar epigenetic heritabilities, 0.12 and 0.10, respectively, while weight at slaughter was 0.05. For the other body weights and egg quality traits, these heritabilities were close to zero. The inclusion of the epigenetic effect in the model helped to explain the residual and non-Mendelian variability of production traits in meat-type quails.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-01-15T11:00:14Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1848434 bytes, checksum: d916baef986affaaf7b6ae74e98d10be (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-15T11:00:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1848434 bytes, checksum: d916baef986affaaf7b6ae74e98d10be (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A eficiência da seleção genômica (GS) utilizando relativa baixa cobertura de marcadores moleculares e tamanho populacional reduzido foi avaliada para o melhoramento genético de Coffea arabica, considerando características oligogênicas. Foram analisadas populações simuladas, até a sexta geração de seleção e autofecundação, com características envolvendo quatro genes com 40% ou 80% de herdabilidade, em cenários com sete densidades de marcadores e cinco tamanhos populacionais. Os valores genéticos genômicos dos indivíduos foram preditos com os métodos BLASSO e RR-BLUP e foram analisadas duas intensidades de seleção e o uso de marcadores dominantes versus codominantes. Em cada cenário foram estimados: coeficiente de endogamia, média e variância genotípica, capacidade preditiva e capacidade seletiva. Foram considerados viáveis os cenários em que os alelos favoráveis foram fixados até a sexta geração e foi procurado o uso mínimo de marcadores e menor tamanho populacional. Quatro resultados iniciais aumentaram a eficiência e eficácia seletiva: o uso de marcadores codominantes, o uso do método RR-BLUP, o aumento da intensidade de seleção e a seleção dos marcadores que maximizaram a acurácia preditiva. Sob estas condições a seleção foi eficaz, sendo que nas características de alta e media herdabilidade foram fixados alelos na sexta geração, usando densidades de marcadores com distância entre marcas de até 6 cM e populações de pelo menos 200 indivíduos. Com 400 indivíduos foi possível a fixação na geração F 5, com as mesmas distâncias entre marcadores. Marcadores dominantes e densidades em que regiões codificadoras não sejam marcadas são os principais inconvenientes para a utilização da GS nos cenários avaliados. / The efficiency of genomic selection (GS) using relative low density molecular markers and reduced population size was evaluated for breeding of Coffea arabica, considering oligogenic traits. Simulated population were analyzed until the sixth generation of selection and selfing, with traits involving four genes with 40% or 80% heritability, in scenarios with seven marker densities and five population sizes. The genomic breeding values of the individuals were predicted using the RR-BLUP and BLASSO methods. Two selection intensities were analyzed, as well as dominant versus codominant markers. The following variables were estimated in each scenario: inbreeding coefficient, genotypic mean and genotypic variance, predictive capacity, and selective capacity. The scenario was considered viable when it used the minimum number of markers and smaller population size, and when the favorable alleles were fixed until the sixth generation. The strategies that increased efficiency and selective efficacy were: use of codominant markers, use of the RR-BLUP method, increase in the intensity of selection, and selection of markers that maximized the predictive accuracy. In intermediate and high heritability traits, the favorable alleles were fixed in F 6 generation, using densities with distances between markers of up to 6 cM, and training populations of at least 200 individuals. Four hundred individuals would allow the fixation in the F 5 generation, with the same distances between markers. Therefore, GS methods can be used to select oligogenic traits in the scenarios evaluated; however, dominant markers and densities where coding regions are not marked are the main drawbacks for the use of these methods.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-01-16T11:57:17Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 869335 bytes, checksum: 294395b93ca74ccaee7758e1a5cc5ae0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-16T11:57:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 869335 bytes, checksum: 294395b93ca74ccaee7758e1a5cc5ae0 (MD5) Previous issue date: 2017-07-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O arroz (Oryza sativa) é considerado a terceira maior cultura cerealífera do mundo, sendo responsável pela alimentação de metade da população mundial. Visto que Minas Gerais situa-se entre os principais estados produtores de arroz do país e a demanda do produto é elevada no estado, a liberação de cultivares melhoradas é uma das mais poderosas formas de incremento na produção da cultura. A estimativa do progresso genético constitui uma das ferramentas utilizadas na avaliação da eficácia dos programas de melhoramento, além de ser útil para identificar e corrigir possíveis erros de planejamento. Nesse contexto, a realização deste trabalho teve como objetivo estimar o progresso genético da produtividade de grãos do programa de melhoramento de arroz irrigado desenvolvido em Minas Gerais nos anos agrícolas de 1993/1994 a 2015/2016 com base em ensaios de cultivo de valor e uso (VCU ́s), avaliar a eficiência da metodologia de Breseghello e a tradicional para estimar o progresso genético utilizando grande quantidade de genótipos e a eficiência do melhoramento genético do arroz irrigado no estado de Minas Gerais quanto à produtividade. Os ensaios de VCU’s foram conduzidos em Janaúba, Leopoldina e Lambari, sendo avaliadas 210 linhagens e cultivares no período, em delineamento de blocos ao acaso, variando de três a quatro repetições. Os tratos culturais foram feitos de acordo com a exigência da cultura. A taxa média de substituição dos genotípicos foi de 44% para Lambari e Janaúba, e com 43% em Leopoldina. A taxa média de manutenção em Lambari foi de 39%, já em Janaúba e Leopoldina esta consistiu em 40%. Os ganhos genéticos durante o período de 1993 a 2016 foram muito discrepantes entre os locais. Utilizando a metodologia de Vencovsky et al. (1986) obteve-se maior ganho em Lambari em relação ao outros locais (53,1 kg.ha -1 ano -1 ), significando aumento de 1,46% ao ano, em Janaúba o ganho genético foi de 8,68 kg.ha -1 ano -1 , resultado que representa uma taxa de 0,14% ao ano. Já em Leopoldina, o acréscimo na produtividade (6,65 kg.ha -1 ano -1 ) correspondeu a 0,11 % ao ano, resultado considerado muito baixo para a cultura. Utilizando a metodologia de Breseghello et al. (1995), o ganho genético médio anual para Lambari foi de 167,62 kg.ha -1 .ano -1 , correspondendo a 0,23% ao ano. Para Janaúba, este ganho foi de 57,88 kg.ha -1 .ano -1 , ou 0,04% ao ano. Já em Leopoldina, foram calculados ganhos referentes aos períodos de 1993/1994 a 1998/1999 e 1999/2000 a 2015/2016. O ganho genético obtido no período de 1999/2000 a 2015/2016 foi de 93,93 kg.ha -1 .ano -1 , que corresponde a 0,1 % ao ano. Já para o período 1993/1994 a 1998/1999 o ganho foi -685 kg.ha -1 .ano -1 , que representa perda de -2,37% ao ano. As metodologias de Breseghello e a tradicional foram eficientes para quantificar o ganho obtido e a dinâmica do programa de melhoramento genético do arroz irrigado no estado de Minas Gerais, quanto à produtividade. / Rice (Oryza sativa) is considered the third largest cereal crop in the world and is responsible for feeding half of the world population. Since Minas Gerais is among the main rice-producing states of the country and the demand for the product is high in the state, the release of improved cultivars is one of the most powerful ways of increasing crop production. Estimating genetic progress is one of the tools used to evaluate the effectiveness of breeding programs and is useful for identifying and correcting possible planning errors. In this context, the objective of this work was to estimate the genetic progress of grain yield of the irrigated rice breeding program developed in Minas Gerais in the agricultural years of 1993/1994 to 2015/2016 based on value and use cultivation trials (VCU's), to evaluate the efficiency of the Breseghello's methodology and the traditional one to estimate the genetic progress using large amount of genotypes and the efficiency of the genetic improvement of the irrigated rice in the state of Minas Gerais. VCU assays were conducted in Janaúba, Leopoldina and Lambari, and 210 lines and cultivars were evaluated in the period, in a randomized block design, ranging from three to four replicates. Cultural dealings were made according to the requirement of culture. The average genotypic replacement rate was 44% for Lambari and Janaúba, and 43% for Leopoldina. The average maintenance rate in Lambari was 39%, already in Janaúba and Leopoldina this consisted of 40%. Genetic gains during the period 1993 to 2016 were very discrepant between sites. Using the methodology of Vencovsky et al. (1986) showed higher gain in Lambari compared to other sites (53.1 kg.ha -1 year -1 ), meaning an increase of 1.46% per year, in Janaúba the genetic gain was 8.68 kg .ha-1 year-1, a result that represents a rate of 0.14% per year. In Leopoldina, the increase in productivity (6.65 kg.ha -1 year -1 ) corresponded to 0.11% per year, a result considered very low for the crop. Using the methodology of Breseghello et al. (1995), the annual average genetic gain for Lambari was 167.62 kg.ha -1 year -1 , corresponding to 0.23% per year. For Janaúba, this gain was 57.88 kg.ha -1 year -1 , or 0.04% per year. In Leopoldina, gains were calculated for the periods 1993/1994 to xv1998/1999 and 1999/2000 to 2015/2016. The genetic gain obtained in the period 1999/2000 to 2015/2016 was 93.93 kg.ha -1 year -1 , which corresponds to 0.1% per year. For the period 1993/1994 to 1998/1999 the gain was -685 kg.ha -1 year -1 , which represents a loss of -2.37% per year. The Breseghello and traditional methodologies were efficient to quantify the gain obtained and the dynamics of the genetic improvement program of the irrigated rice in the state of Minas Gerais, regarding productivity.