Orientador: Gonçalo Amarante Guimarães Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-13T04:49:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JordaoJunior_Hamilton_M.pdf: 4716055 bytes, checksum: 76e45403d648d6e136baab29418a9ac0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Melhoristas de cana-de-acucar tentam há muito tempo desenvolver um sistema confiavel de identificacao genetica baseado em marcadores moleculares para ajudar programas de melhoramento genetico. Alem disso, a União Internacional para a Proteção de Novas Variedades de Plantas (UPOV) tambem procura por um sistema que atenda os padrões de um teste DHE (Distinguibilidade, Homogeneidade e Estabilidade) podendo ser usado para apoiar ou substituir o processo de caracterização morfológica convencional em processos de registro de variedades. Um processo de descoberta e validacao de marcadores microssatelites usando um banco de dados de ESTs como unica fonte de sequencias de DNA foi estabelecido no trabalho e um sistema de identificação genetica baseada em marcadores microssatelites para cana-de-acucar foi desenvolvido para apoiar o melhoramento de variedades de cana-de-acucar e processos de registro de variedades. Um banco de dados de sequencias expressas (ESTs) com 352.122 sequencias foi avaliado para identificacao de motivos de microssatelite e 150 loci com alto polimorfismo observado in silico foram selecionados e validados em dois sistemas de resolução: Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) e Sequenciador de DNA. Um conjunto de 10 loci foi selecionado de acordo com os valores de Conteudo de Informação Polimorfica (PIC) e qualidade visual do perfil cromatografico. A capacidade do sistema de discriminar individuos foi avaliada em 1.205 acessos de cana-de-acucar eespecies relacionadas. Uma combinação de tres loci foi suficiente para distinguir todos os acessos com pelo menos duas diferenças (alelos discriminatorios). A reprodutibilidade do sistema foi testada em um grande numero de amostras obtidas de diversos tecidos, origens geograficas distintas e plantulas de dois metodos de propagacao por cultura de tecido (meristema e calo), mostrando-se confiavel. O sistema de identificação genética preenche todos os requisitos para distinguibilidade, homogeneidade e estabilidade (teste DHE). O sistema pode tambem ter muitas aplicações uteis em programas de melhoramento de cana-de-acucar, tais como controle da identidade de acessos que compoem um banco de germoplasma, determinação de paternidade e rastreabilidade de clones em fase de seleção. / Abstract: Sugarcane breeders have been for long trying to develop a reliable molecular marker- based fingerprinting system that could aid their breeding programs. In addition, the International Union for the Protection of New Varieties of Plants (UPOV) has also been looking for such a system that, once it meets the standard of a DUS (Distinctness, Uniformity and Stability) test could be used to support or replace conventional morphological characterization used routinely to guarantee breeders property rights. A process of discovery and validation of microsatellites markers using EST database as the sole source for DNA sequences was established in this work and a microsatellite-based fingerprinting system for sugarcane was developed to support breeding of sugarcane varieties and property rights issues. An Expressed Sequence Tag (EST) database with 352,122 sequences was screened for microsatellite motifs and 150 loci with the highest polymorphism observed in silico were selected and validated in two fragment resolution systems, Polyacrylamide Gel Electrophoresis (PAGE) and automated DNA sequencer. A set of 10 loci was selected according to the Polymorphism Information Content (PIC) values and visual quality of chromatographic profiles. The capacity of the system to discriminate individuals was evaluated in 1,205 accessions of sugarcane and related species. A combination of three loci was sufficient to distinguish all accessions with the standard limit of at least two differences (discriminatory alleles). The reproducibility of the system was tested in large numbers of samples obtained from different tissues, distinct geographical origins, and plantlets from two tissue culture propagation methods (meristem and callus) and proved to be reliable. This fingerprinting system fulfills plant protection requirements for distinctness, uniformity, and stability (DUS test). The system may also have many useful applications in a sugarcane breeding program such as identification of mislabeled accessions in a germplasm bank, paternity determination and tracking of breeding populations. / Mestrado / Bioquimica / Mestre em Biologia Funcional e Molecular

O setor de produção de coco é atingido por vários problemas que afetam sua produtividade especialmente o uso difundido de plantas sem seleção devido a características intrínsecas da cultura que dificultam a seleção de cultivares com características superiores. O uso eficiente dos recursos genéticos do coco tem encontrado dificuldades na coleta e troca de germoplasma. A cultura de tecidos tem por finalidade viabilizar a troca segura de germoplasma e facilitar o desenvolvimento de variedades produtivas em um programa de melhoramento genético, porém a regeneração de plantas através de técnicas in vitro tem apresentado dificuldades adicionais no estabelecimento de protocolos viáveis. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer um protocolo viável para a regeneração de embriões zigóticos para ser utilizado em programas de melhoramento genético e para o transporte seguro de germoplasma, testando diferentes meios básicos de cultura, presença de reguladores vegetais, concentração de sacarose e fontes de aminoácidos. A regeneração de embriões foi mais efetiva em meio de cultura Y3 (Eeuwens, 1976) com concentração de Fe2SO4 41,7 mg.L -1 e Na2EDTA 55,8 mg.L -1 na presença de glicina e ausência de mio-inositol, contendo carvão ativado. A presença de reguladores vegetais e a caseína hidrolisada foram limitantes inclusive inibindo a germinação. A presença de altas concentrações de sacarose (60 g/L) mostrou melhores resultados. / The sector of coconut production is reached by several problems that affect his productivity especially the spread use of plants without selection due to intrinsic characteristics of the culture that difficult the selections for cultivars whit superiors characteristics. The efficient use of the genetic resources of the coconut has been having difficulties in collecting and germplasm exchange. The tissue culture has for purpose to make possible the safety change of germplasm and to facilitate the development of productive varieties in a program of genetic improvement; however the regeneration of plants through in vitro techniques has been presenting additional difficulties in the establishment of viable protocols. The present work had for objective to establish a viable protocol for the regeneration of coconut zigotic embryos to be used in programs of genetic improvement and for the safe movement of germplasm, testing different basic media of tissue culture, presence of growth regulators, sucrose concentration and sources of amino acids. The regeneration of embryos was more effective in Y3 (Eeuwens, 1976) media with concentration of Fe2SO4 41,7 mg.L -1 and Na2EDTA 55,8 mg.L -1 whit presence of glycine and absence of meso-inositol, containing activated charcoal. The growth regulators and hydrolysate casein presence even inhibited germination. The presence of high sucrose concentrations (60 g/L) showed better results.

Made available in DSpace on 2014-08-20T13:32:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_alexandre_zanardo_carvalho.pdf: 599901 bytes, checksum: 46bcadb2c2ae2efc2be1d2eb92a5f846 (MD5) Previous issue date: 2007-12-29 / Fusarium head blight (FHB) is one of the most important diseases known to affect wheat crop. FHB, caused mainly by Fusarium graminearum, results in severe losses of productivity and grain quality besides its harmful effects to human and animal health due to the accumulation of mycotoxins in infected grains. Genetic resistance is the best way to control FHB which affects crops in several parts of the world. FHB resistance shows a quantitative heritage, hence are QTLs (quantitativetrait- loci) that have a weak effect on character. Studies with microsatellite markers have generated a great number of information related to the position of those QTLs in the genome, in addition to the development of new varieties to be used in breeding programs. The microsatellites are short sequence repeats, spread thoroughly in the organism s genome. For amplification of those sequences it is used specific primers to each loco. Due to the genetic relation between species, information generated from the study in one species can be used successfully when studying related species. Therefore, primers designed for microsatellites in one species can be used to detect markers in related species and to associating those markers with characteristics of interest. Here, the main objective of my work was to verify the transferability of microsatellites from rice to wheat in search of markers related to FHB resistance. It was tested different wheat genotypes showing different levels of resistance to Fusarium and was verified the existence of polymorphism among those genotypes. A number of 55 primer pairs of microsatellites isolated from the rice genome were tested in 13 wheat cultivars classified as susceptible, moderately susceptible, moderately resistant and resistant. In my results, the rate of microsatellite transferability was of 76.4%, where from these, 23.8% showed polymorphism and 76.2% showed monomorphism. In spite of the high rate of the microsatellite transferability observed in my results, the analysis of polymorphism did not allow the identification of markers that could be possibly associated with resistance to Fusarium head blight in wheat. / A fusariose do trigo, causada principalmente pelo fungo Fusarium graminearum, é uma das principais doenças nessa cultura, ocasionando perda de produtividade e de qualidade de grãos, além dos efeitos nocivos à saúde do homem e de animais devido ao acúmulo de micotoxinas nos grãos infectados. A resistência genética é a melhor forma para o controle dessa patologia que atinge a cultura em várias regiões do mundo. Ela exibe herança quantitativa, ou seja, são QTLs que tem um pequeno efeito sobre o caráter. Estudos com marcadores de microssatélites têm gerado um grande número de informações a respeito da posição desses QTLs no genoma e no desenvolvimento de novas variedades para cultivo em programas de melhoramento. Os microssatélites são pequenas seqüências de bases repetidas, posicionadas adjacentemente e distribuídas amplamente no genoma dos organismos. Para sua amplificação são utilizados primers específicos para cada loco. As relações genéticas entre espécies permitem que informações geradas a partir do estudo de uma delas sejam utilizadas para o estudo de espécies relacionadas. Dessa forma, primers desenhados para locos de microssatélites em uma espécie podem ser utilizados para detectar marcadores em espécies afins e serem associados a características de interesse. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi verificar a transferabilidade de locos de microssatélites de arroz para genótipos de trigo com diferentes níveis de resistência à fusariose e verificar a existência de polimorfismo entre os genótipos contrastantes que pudessem ser associados à característica de resistência. Foram testados 55 pares de primers de locos de microssatélites, isolados do genoma do arroz, em 13 cultivares de trigo, classificadas como suscetíveis, moderadamente suscetíveis, moderadamente resistentes e resistentes. Houve a transferabilidade de 76,4% desses locos de microssatélites. Destes, 23,8% apresentaram polimorfismo e o restante, 76,2%, apresentaram-se monomórficos. A análise do polimorfismo não permitiu a identificação de marcadores que pudessem ser associados à resistência para fusariose do trigo.

A riqueza e a diversidade de espécies forrageiras dos Campos Sulinos, pode propiciar a inserção de espécies nativas em programas de melhoramento. As gramíneas nativas do gênero Paspalum possuem grande variabilidade, que pode contribuir para seleção de genótipos adaptáveis às várias condições ecológicas de regiões tropicais e subtropicais. Dentre as espécies deste gênero destaca-se o Paspalum notatum com ecótipos que possuem superioridade produtiva quando comparados à cultivares comerciais, o que contribui para que esta espécie seja candidata ao lançamento de novas cultivares. Avaliações de plantas melhoradas submetidas a diferentes práticas de manejo, como fertilização ou consorciação, são fundamentais para gerar conhecimento acerca das características produtivas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial produtivo de uma progênie híbrida intraespecífica de P. notatum submetida a diferentes níveis de fertilização nitrogenada ou consorciação com leguminosas para serem empregados em sistemas de produção a pasto ou na recuperação de pastagens naturais degradadas. A produção de matéria seca e a densidade populacional de perfilhos dos genótipos de P. notatum respondem de forma positiva aos níveis de fertilização nitrogenada. O nível de fertilização 120 kg N ha-1ano-1 promove a maior eficiência de uso de nitrogênio nos genótipos de P. notatum. Os genótipos B26, C22, C9 e Bagual são indicados para serem utilizados em sistemas de consórcio com leguminosas de clima temperado. A produção de matéria seca de sistemas com genótipos de P. notatum consorciados com trevo branco mais cornichão é semelhante à produção de sistemas fertilizados com até 240 kg N ha-1ano-1, evidenciando a viabilidade do consórcio entre essas espécies. / The richness and diversity of forage species in the Campos Sulinos region may facilitate the inclusion of native species in breeding programs. Native grasses of the Paspalum genus show great variability which may contribute to the selection of adaptable genotypes to the various ecological conditions of tropical and subtropical regions. Within the genus, Paspalum notatum is a species with superiorly productive ecotypes compared to commercial cultivars, rendering this species a candidate for the release of new cultivars. The evaluation of bred plants submitted to different management practices, such as fertilization or consortium with legumes is fundamental to acquire knowledge about the productive features. The objective of the present work was to evaluate the productive potential of an intraspecific hybrid progeny of Paspalum notatum submitted to different nitrogen fertilization levels or intercropped with legumes, with the objective of being used in grazing systems or in the recovery of degraded natural pastures. The dry matter yield and tiller population density of Paspalum notatum genotypes respond positively to nitrogen fertilization levels. The 120 kg N ha-1year-1 fertilization level promotes the highest nitrogen utilization efficiency in Paspalum notatum. Genotypes B26, C22, C9 and Bagual are indicated for legume intercropped systems with temperate legumes. The dry matter production of intercropped systems between Paspalum notatum genotypes with white clover plus birdsfoot trefoil is similar to the production of systems fertilized with up to 240 kg N ha-1year-1, demonstrating the viability of the intercropped between these species.

Genetic programming is a nature-inspired method of programming that allows an automated creation and adaptation of programs. For nearly two decades, this method has been able to provide human-comparable results across many fields. This work gives an introduction to the problems of evolutionary algorithms, genetic programming and the way they can be used to improve already existing software. This work then proposes a program able to use these methods to improve an implementation of cartesian genetic programming (CGP). This program is then tested on a CGP implementation created specifically for this project, and its functionality is then verified on other already existing implementations of CGP.

Viticulture is a multibillion-dollar market based on grapes, one of the most valuable fruits in agriculture, but it is also characterized by the highest uses of fungicides per hectare for disease management. In fact, despite the availability of genetic resources resistant to the most diffuse fungal pathogens, those cover less than a fifth of the worldwide vine area. The remaining 80% is represented mainly by susceptible Vitis vinifera L. varieties. Instead, re-sistance traits are known to derive from other Vitis species, due to their coevolution with the pathogens, and their exploitation in breeding is a valuable strategy to reduce pesticide treat-ments. Black rot (BR) is a destructive disease caused by the ascomycete, Phyllosticta ampeli-cida, whose telomorphic form was known as Guignardia bidwellii. In the European continental area in the last two decades its pressure increased due to the concomitant decreased usage of chemicals and the occurrence of mild-rainy summer because of the climate change. This work was established to fight the spread of BR by means of the introduction of BR resistance in susceptible genetic background. The study consisted of (i) the reconstruction of BR resistant donor pedigree based on the collection of historical phenotypic data, (ii) the eval-uation of parental lines and selections of the breeding program of the Edmund Mach Founda-tion (Italy), (iii) the microscopic inspection of disease progression, and (iv) QTL analysis of the segregating population (N=146) ‘Merzling’ (hybrid, resistant) × ‘Teroldego’ (V. vinifera, suscep-tible). The outcomes revealed a large unexplored pool of disease resistance donors of 148 va-rieties belonging to 14 different species, that permitted to evaluate and identify five new promising genotypes readily exploited for breeding. Concurrently, a new inoculation method based on spore production from fresh infected leaves was developed. Ex vivo (detached leaves) inoculation did not reveal significant differences among the assessed genotypes and highlight-ed the tendency of spores to accumulate and germinate near leaf hairs, while disease progres-sion did not occur. The screening of the segregating population, both under greenhouse and field conditions, allowed the discrimination on chromosome 14 between two distinct QTLs as-sociated with leaf/shoot and bunch resistance. The first QTL confirmed the Resistance to Gui-gnardia bidwellii (Rgb)1 locus previously identified by three studies and the high-density link-age mapping allowed to reduce it from 2.4 to 0.7 Mb along the PN40024.v4 reference genome. The region resulted enriched in genes belonging to phloem dynamics and mitochondrial pro-ton transfer. The second QTL associated with bunch resistance was designated Rgb3. Located at 9 cM (6 Mb) upstream Rgb1, it was characterized by a cluster of Germin-like protein 3 genes and lipid transfer and localization, notably known to be linked to broad spectrum disease re-sistance and stress response. No resistance (R)-genes have been annotated in the region under-lying the QTL in the PN40024 reference genome. In conclusion, this work provided new insights for grapevine breeding programs by the identification of previously unknown BR resistance donors, the development of protocols and good practices towards large-scale resistance screening as well as the discovery of a novel QTL associated with bunch resistance. Marker validation in different genetic backgrounds is ongoing for its routinary implementation in marker-assisted breeding and further studies are planned to dissect BR resistance mechanism by the sequencing of the genomic regions, the study of the Germin-like 3 gene cluster and the cell wall characterization.

A hibridação somática de citros tem sido extensivamente aplicada, favorecendo o desenvolvimento de híbridos somáticos em programas de melhoramento genético, como fonte de germoplasma ou como variedades copa e porta-enxerto. Neste contexto, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de selecionar plantas de toranja (Citrus grandis L. Osbeck) tolerantes à Phytophthora sp. e utilizá-las como parentais no processo de hibridação somática com outras espécies do gênero Citrus, a fim de produzir híbridos somáticos para o melhoramento de porta-enxertos. Plantas de 20 variedades de toranja tolerantes à Phytophthora spp. foram selecionadas, após serem cultivadas em solo infestado. Experimentos de fusão de protoplastos foram realizados envolvendo laranjas doces, tangerinas e o tangor ‘Murcote’, como parentais embriogênicos, e variedades de toranja selecionadas e plantas enxertadas de 12 variedades de toranja, como parentais não-embriogênicos, utilizando-se a técnica de fusão química, via polietilenoglicol (PEG). Microcolônias foram transferidas para meio de cultura MT semi-sólido, suplementado com 500 mg.l -1 de extrato de malte para indução da embriogênese somática. A confirmação da hibridação somática das plantas regeneradas e aclimatizadas foi realizada por meio de análises de morfologia foliar, de citologia, pela contagem do número de cromossomos, e moleculares, por marcadores do tipo RAPD. As metodologias utilizadas para seleção de plantas matrizes, fusão de protoplastos, regeneração de plantas e confirmação da hibridação somática foram adequadas, e permitiram a obtenção de híbridos somáticos de laranja ‘Hamlin’ com toranja enxertada ‘Indian Red’ e com ‘seedling’ selecionado de toranja ‘Singapura’, que apresentam potencial para serem incorporados em programas de melhoramento de porta-enxertos. / Citrus somatic hybridization has been extensively applied assisting the development of the somatic hybrids which can be used in improvement programs, indirectly as germoplasm source or directly as scion and rootstock varieties. In this context, this research was developed with the objective of selecting plants of pummelo (C. grandis L. Osb) tolerant to Phytophthora sp. and use these plants as parents in the somatic hybridization process with other species of Citrus. Plants of 20 pummelo varieties, tolerant to Phytophthora sp., were selected after being grown in infested soil. Protoplast fusion experiments were induced by chemical method, with polyethylene glicol (PEG), involving sweet oranges, mandarins and Murcott tangor, as embryogenic parents, selected pummelo varieties and grafted plants of 12 pummelo varieties, as non-embryogenic parents. Microcolonies were transferred to EME semi-solid MT containing 500 mg.l -1 of malt extract for somatic embryogenesis. Somatic hybridization was confirmed by analysis of leaf morphology, citology by chromosome counting and molecular analysis by RAPD markers. The protocols used to select plants to be used as protoplast source, protoplast fusion, plant regeneration and somatic hybridization confirmation were adequate, allowing to produce somatic hybrids of Hamlin sweet orange with Indian Red grafted pummelo and Singapura pummelo selected seedling, which may be used as rootstocks and incorporated in rootstocks improvement programs.

A Mimosa scabrella Bentham bracatinga) é uma espécie arbórea nativa da Mata Atlântica, de ocorrência restrita aos Estados do sul e sudeste do Brasil (RS, SC, PR, SP). A espécie vem sendo cultivada no sul do país e em outros países como Costa Rica e Ruanda, para os mais variados fins. Contudo, embora a espécie tenha diversas utilidades, muito pouco tem sido feito em termos de melhoramento genético. Assim, em Maio de 2003, um teste de procedências e progênies de M. scabrella foi instalado na Estação Experimental de Itatinga (ESALQ/USP), utilizando oito procedências nativas e uma comercial, coletadas ao longo da distribuição geográfica da espécie. O delineamento usado foi o Blocos de Famílias Compactas, com nove procedências, 10 a 20 progênies por procedência, seis plantas por subparcela e cinco repetições. Seis meses após o plantio foi medido o caráter altura total e sobrevivência de plantas no ensaio. Concomitantemente, uma amostra de aproximadamente 50 plantas por procedência foi usada para a analise de eletroforese de isoenzimas, revelando-se sete locos polimórficos. Os resultados mostraram que a espécie tem sistema misto de reprodução com predomínio de cruzamentos (média de tm = 0,971). Na média das procedências foi detectada 7,6% de cruzamento entre indivíduos parentes e 51,3% de cruzamentos biparentais, indicando fortes desvios de cruzamentos aleatórios e que as progênies são constituídas por misturas de diferentes tipos de parentescos. Em concordância, o coeficiente médio de parentesco entre plantas dentro de progênies foi alto (0,392). A análise da diversidade genética detectou altos níveis de heterozigosidades (He = 0,580; Ho = 530), embora em duas procedências (Caçador-SC e Ituporanga comercial-PR) foram detectados excessos significativos de homozigotos em relação ao esperado sob Equilíbrio de Hardy-Weinberg. O estudo da associação entre distância genética de Nei (1978) com a distância geográfica entre procedências, usando o teste de Mantel, não detectou correlação significativa (r=0,198 ; P=159), de forma que não é possível atribuir o padrão de distância genética observado entre procedências ao modelo isolamento por distância. A comparação da medida de divergência genética entre procedências detectada por caracteres quantitativos (Qp = 0,039) com a detectada por locos isoenzimáticos (θp =0,018) sugere que a divergência genética quantitativa observada entre as procedências aos seis meses de idade para o caráter altura foi causada por seleção divergente (Qp>θp). Parâmetros genéticos foram estimados para o caráter altura, usando os modelos aleatório (assume progênies de polinização livre como meios-irmãos) e misto de reprodução (assume progênies de polinização livre como misturas de diferentes parentescos). A estimativas da variância genética aditiva, os coeficientes de herdabilidade e os ganhos esperados na seleção foram superestimados em 36%, 48% e 41%, respectivamente, quando o modelo aleatório de reprodução foi usado ao invés do modelo misto de reprodução. / Mimosa scabrella Bentham (Bracatinga), is a native tree species of Atlantic Forest, of restricted occurrence to the Southwest and South of Brazil (RS, SC, PR and SP). The species comes being cultivated in the Brazil south and in the other countries as Costa Rica and Ruanda, for the most varied ends. But, although the species has a varied ends, lack studies in the genetic breeding. Thus, in May of 2003, a M. scabrella provenance progeny test was implanted in the Experimental Station of Itatinga (ESALQ/USP). The design used was the Compact Family Block with eight provenances, 10 to 20 families per provenance, six plants per subplot and five replications (block). Total height and survival at six months old were measured in the trials. Concomitantly, a sampled of about 50 plants per provenance was used to analyses of isozymes electrophoresis, reveling seven polymorphic loci. The results showed that the species has a mixed mating system with outcrossing predominance (average tm = 0.971). In the provenance average was detected 7.6% of biparental inbreeding and 51.3% of biparental outcrossing, indicating strong deviations of random mating and that the families are mixtures of different relatedness kinds. In agreement, the average relatedness coefficient among plant within families was high (0.392). The analyses of genetic diversity detected high levels of observed and expected heterozygosities (He = 0.580; Ho = 530, respectively), although in two provenances (Caçador-SC and Ituporanga comercial-PR) were detected significant excess of homozygotes in relationship to expected in Hardy-Weinberg equilibrium. The studied of association among Nei (1978) genetic distance and geographic distances among provenances, using Mantel test, no detected significant correlation (r = 198; P = 159), indicating that the observed genetic distance among provenance patters is not possible to attribute the isolation distance model. The comparison of genetic divergence among provenance measured by quantitative traits (Qp = 0.039) with the measure by isozymes loci ( θp = 0.018) suggest that the quantitative genetic divergence among provenance at six months old to height trait was caused by divergent selection ( Qp > θp ). Genetic parameters were estimated to height trait, using the random (assume open-pollinated arrays with half-sibs) and mixed (assume open-pollinated arrays with mixed of different relatedness kinds) mating model. The additive genetic variance, heritabilities coefficients and expected gain selection were 36%, 48% and 41%, respectively, super-estimates, where a random model was used instead of mixed mating model.

Com o objetivo de avaliar o desempenho dos modelos mistos quando se assumem bases de funções ortonormais de Legendre, Jacobi modificadas e trigonométricas como covariáveis dos coeficientes aleatórios, os dados referentes à pesagem corporal de animais da raça Nelore do nascimento aos 800 dias, foram analisados com modelos que assumiram inicialmente coeficientes aleatórios de efeito genético direto e efeito permanente animal (dois fatores aleatórios), em seguida foi acrescentado o efeito genético materno (três fatores aleatórios) e finalmente assumiram-se também os coeficientes aleatórios de efeito permanente materno (quatro fatores aleatórios). Foram considerados como efeitos fixos, as idades da mãe ao parto, os grupos contemporâneos e uma regressão linear por polinômios de Legendre. Os dados oriundos da fazenda Mundo Novo fornecidos pelo Grupo de Melhoramento Animal da FZEA/USP continham 61.975 pesagens corporais de 20.543 animais e informações de 26.275 animais da raça Nelore no "pedigree". O número de pesagem por animal não ultrapassou a seis e cada animal forneceu apenas uma medida em cada um dos seguintes intervalos de idade (em dias): 1 – 69, 70 – 159, 160 – 284, 285 – 454, 455 – 589 e 590 – 800. O propósito desse estudo foi comparar o ajuste da curva média de crescimento dos animais por intermédio de modelos mistos sob influência das funções ortonormais com dois, três e quatro fatores aleatórios. Um segundo propósito do trabalho foi investigar o comportamento das curvas dos componentes aleatórios estimados por meio dos modelos selecionados em cada base de funções nos três grupos distintos de efeitos aleatórios e examinar o comportamento das curvas dos coeficientes de herdabilidade obtidas a partir das curvas dos componentes aleatórios. Por meio do aplicativo WOMBAT, as análises foram realizadas usando-se o algoritmo PX-AI. Em função da parcimônia, o critério de informação bayesiano de Schwarz (BIC) foi adotado para selecionar os modelos que melhor se adequaram aos dados, que em ordem crescente de seus valores foram: com dois fatores aleatórios, os modelos de Legendre com seis covariáveis (ML26), de Jacobi Modificado com cinco covariáveis (MJ25) e o trigonométrico com seis covariáveis (MT26); com três fatores aleatórios, os modelos com seis covariáveis (MJ36, ML36, MT36); e com quatro fatores aleatórios, os modelos de Jacobi Modificado com cinco covariáveis (MJ45), de Legendre com cinco covariáveis (ML45), e o trigonométrico com seis covariáveis (MT46). Dentre os nove modelos selecionados, o modelo com o menor BIC foi o modelo MJ36, porém o modelo MJ45 apresentou estimativas de componentes de variância muito próximas do modelo MJ36. As estimativas dos componentes de variância e dos coeficientes de herdabilidade obtidas pelos modelos com funções de Jacobi modificadas, nos extremos do intervalo, ficaram abaixo das obtidas pelos modelos com funções de Legendre e no interior do intervalo elas foram concordantes, ficando entre 0,2 e 0,3. As estimativas obtidas dos modelos com funções trigonométricas se diferenciaram dos demais e foram muito baixas no extremo do intervalo para modelos com mais de dois fatores aleatórios. A média das curvas de crescimento que mais se aproximou da tendência média dos dados em cada ponto do intervalo foi obtida pelo modelo MJ26. / This work's statistical objective is to assess the performance of random coef- ficient regression models when Legendre, modified Jacobi and trigonometric functions are used as the covariate basis. This was studied with an application to a genetic analysis of the body weight of cattle from the Nellore breed. In the period 1981 to 2002 body weight data of animals were collected from the birth to the 800th day of life. An initial two random factor model used random coefficients for the direct genetic and environment animal effects. A second three random factors model introduced an additional random term for coefficients maternal genetic effects. Our final model, with four random factors, included environment maternal effects. Average growth curve was modeled by a fixed linear regression on days of age nested within contemporary group and ages of dams at calving. The data come from the Mundo Novo farm, and were provided by the Animal Breeding Genetic Group of the FZEA/USP. There were 61,975 body weights measured on 20,543 animals. In addition, information from 26,275 pedigree Nellore animals was included. No animal was weighed more than six times, and each animal supplied at most one measure within each of the following age intervals (in days): 1-69, 0-159, 160-284, 285-454, 455-589 and 590-800. This study aimed to compare the animal's mean growth curve using mixed models with the orthonormal function bases, in the case of two, three and four random factors. A second aim was to investigate the estimated random components curve behaviour using the selected models with each base of functions in the three distinct random effect groups and to examine the behaviour of the heritability coefficient curves obtained through the random component curves. The analysis was done using the PX-AI and the WOMBAT device. For parsimony, the Schwartz Bayesian information criterion (BIC) was adopted to select the best models. This criterion suggested two random factors, the for Legendre model, six covariates (ML26), for the Modified Jacobi model, five covariates (MJ25) and for the trigonometric model, six covariates (MT26). With three random factors, the models all required six covariates (MJ36, ML36, MT36). Finally, with four random factors, the Modified Jacobi model required five covariates (MJ45), the Legendre model required five covariates (ML45), and the trigonometric model required six covariates (MT46). Within the nine selected models, the MJ36 model was the one with the smaller BIC, however the MJ45 model presented variance components estimates very similar to the MJ36 model. The variance components and heritability coefficient estimates from the models with modified Jacobi functions were bellow the ones obtained with Legendre functions even at the extreme end of the intervals. In the interior of the interval, however, they were in agreement, staying between 0.2 and 0.3. The estimates obtained with trigonometric functions differed from the others and were much lower at the interval extremes for models with more than two random factors.

É conhecido que a epistasia pode ter um efeito importante na dinâmica das populações e no processo evolutivo das espécies e que está envolvida na manifestação de fenômenos biológicos importantes, tais como sobredominância, depressão por endogamia e heterose. No entanto, a epistasia é considerada como um dos aspectos mais complexos da genética quantitativa, uma vez que há limitada informação sobre os seus efeitos nos caracteres quantitativos. As estimativas dos componentes genéticos da variação, através de métodos que desconsideram a epistasia, podem estar viesadas; assim, interpretações de parâmetros genéticos importantes, como coeficientes de herdabilidade e respostas esperadas com a seleção, podem não ser adequadas. Este estudo foi realizado com os objetivos de: i) verificar a presença da epistasia para produção de grãos e alguns caracteres morfológicos em milho, ii) estimar o efeito da interação da epistasia com o ambiente e iii) estimar os efeitos epistáticos em plantas F2 para os diversos caracteres. Cem progênies F2:3 foram obtidas do cruzamento entre as linhagens L-08-05F e L-38-05D e, em seguida, foram retrocruzadas com as linhagens genitoras e com a sua geração F1 , segundo o delineamento triple testcross. As progênies de retrocruzamentos foram avaliadas em diversos ambientes no município de Piracicaba/SP, nos anos agrícolas 2008/2009 e 2009/2010, através do delineamento -latice, em esquema fatorial, com duas repetições por ambiente. Os caracteres avaliados foram produção de grãos (PG), acamamento e quebramento (ACQ), florescimento masculino (FM), florescimento feminino (FF), intervalo entre florescimentos (IF), altura da planta (AP) e da espiga (AE) e a posição relativa da espiga (PRE). A presença de epistasia foi detectada para todos os caracteres, com exceção do acamamento e quebramento. Para produção de grãos, altura da planta e intervalo entre florescimentos a epistasia do tipo aditiva x dominante e/ou dominante x dominante foi mais importante que a epistasia aditiva x aditiva; entretanto, para florescimento masculino e feminino, altura da espiga e posição relativa da espiga, todos os tipos de epistasia foram importantes. A interação entre a epistasia com ambientes foi significativa apenas para florescimento feminino e intervalo entre florescimentos. Foram identificados efeitos epistáticos não-unidirecionais significativos em plantas F2 para todos os caracteres. Estimativas da variância genética aditiva, de dominância e da interação aditiva com ambientes foram significativas para todos os caracteres. As estimativas da variância aditiva e da interação aditiva com ambientes foram significativamente (P £ 0,05) maiores que as das variâncias de dominância, para a maioria dos caracteres. As magnitudes das estimativas dos coeficientes de herdabilidade variaram de mediano a alto. Os graus médios de dominância variaram de 0,35 para PRE a 0,93 para produção de grãos. Os resultados sugerem que, na população estudada, a epistasia constitui um componente importante da variância genética, de forma que as estimativas da variância aditiva e de dominância estão viesadas e, consequentemente, os graus médios de dominância e coeficientes de herdabilidade também estão viesados. / It is known that epistasis may have important effects in the populations dynamics and in the evolutionary process of the species, and that it is involved in manifestation of important biological phenomena, such as overdominance, inbreeding depression and heterosis. However, epistasis is considered one of the more complex aspects of quantitative genetics since little information are available on its effects on quantitative traits. The estimates of genetic components of variation through methods that ignore epistasis could be biased, so the interpretation of important genetic parameters such as heritability coefficients and expected responser to selection could not be adequate. The objectives of this study were: i) verify whether epistasis is present for grain yield and for some morphological traits, ii) estimate the effect of epistasis by environment interaction and iii) estimate the epistatic effects in F2 plants. One hundred F2:3 progenies were obtained from the cross between the inbreed lines L-08-05F and L- 38-05D and then, they were backcrossed to the parental lines and to the F1 generation, according to the triple testcross. The backcrosses progenies were evaluated in several environments in the city of Piracicaba/SP in the 2008/2009 and 2009/2010 growing seasons, through the -lattice design on a factorial scheme with two replications per environment. The evaluated traits were grain yield (GY), root and stalk lodging (PL), days to anthesis (DA) and days to silk emergence (SE), anthesis-silking interval (ASI), plant height (PH), ear height (EH), and ear placement (EP). The presence of epistasis was verified for all traits, except for root and stalk lodging. For the traits grain yield, plant height and anthesis-silking interval the additive x dominance and/or dominance x dominance epistasis were most important than additive x additive epistasis, however, for days to anthesis, days to silk emergence, ear height and ear placement, all types of epistasis were important. Epistasis by environment interaction was significant only for days to silk emergence and anthesis-silking interval. Significant epistatic effects were identified in F2 plants and they were not unidirectional. Estimates of additive, dominance and the additive by environment variance were significant for all traits. Estimates of additive variance and additive by environment variance were significantly (P £ 0,05) higher than those of dominance variance for most of the traits. The magnitudes of the estimates of the heritability coefficients ranged from intermediate to high. The average level of dominance ranged from 0,35 for EP to 0,93 for GY. The results suggest that in the population under study the epistasis is an important component of the genetic variance, therefore, estimates of additive and dominance variance are biased and, consequently, the average levels of dominance and heritability coefficients are also biased.