Primary human hepatocytes are a scare resource with limited lifespan and variable function which diminishes with time in culture. As a consequence, their use in tissue modelling and therapy is restricted. Human embryonic stem cells (hESC) could provide a stable source of human tissue due to their self-renewal properties and their ability to give rise to all the cell types of the human body. Therefore, hESC have the potential to provide an unlimited supply of hepatocytes. To date, the use of hESCs-derived somatic cells is limited due to the undefined, variable and xeno-containing microenvironment that influences the cell performance and life span, limiting scale-up and downstream application. Therefore, the development of highly defined cell based systems is required if the true potential of stem cell derived hepatocytes is to be realised. In order to replace the use of animal derived culture substrates to differentiate and maintain hESCs-derived hepatocytes, an interdisciplinary approach was employed to define synthetic materials, which maintain hepatocyte-like cell phenotype in culture. A simple polyurethane, PU134, was identified which improved hepatocyte performance and stability when compared to biological matrices. Moreover, the synthetic polymer was amenable to scale up and demonstrated batch-to-batch consistency. I subsequently used the synthetic polymer surface to probe the underlying biology, identifying key modulators of hepatocyte-like cell phenotype. This resulted in the identification of a novel genetic signature, MMP13, CTNND2 and THBS2, which was associated with stable hepatocyte performance. Importantly, those findings could be translated to two hESC lines derived at GMP. In conclusion, hepatocyte differentiation of pluripotent stem cells requires a defined microenvironment. The novel gene signature identified in this study represents an example of how to deliver stable hESCs-derived hepatocytes.

Os índices de seleção são combinações lineares de valores fenotípicos, resultando numa medida que concentra em único valor, os atributos positivos e negativos de cada genótipo para vários caracteres. Por necessitarem das estimativas das variâncias e covariâncias genotípicas e fenotípicas dos caracteres, esses índices são mais indicados para programas de seleção recorrente. Contudo, existem também outros tipos de índices não lineares, conhecidos como não paramétricos que, por não precisarem das estimativas dos parâmetros genéticos, podem ser utilizados na seleção de cultivares em fase final dos programas de melhoramento. Para essa situação, uma alternativa bastante promissora é o emprego do índice de seleção de cultivares proposto por Garcia (1998) que é uma medida de distância genética entre cada genótipo a um ideótipo. Esta técnica permite a aplicação de teste de comparação de médias e a identificação de genótipos com desempenhos abaixo dos critérios mínimos definidos pelo melhorista. Este trabalho teve como objetivos avaliar a viabilidade do índice proposto por Garcia (1998) na identificação de genótipos superiores de algodão, estimar os parâmetros de estabilidade do índice e verificar quanto da variação fenotípica do índice é de natureza genotípica. Foram utilizados quinze genótipos de algodoeiro do Ensaio Estadual de Algodoeiro Herbáceo (2000/01) avaliados em 27 locais sob o delineamento de blocos ao caso com quatro repetições. Os caracteres avaliados foram produtividade de algodão em caroço (kg/ha), altura de planta (cm), peso de um capulho (g), porcentagem de fibra (%), resistência da fibra (gf/tex), comprimento da fibra (mm), finura da fibra (IM), ramulose (notas) e bacteriose (notas) Os resultados obtidos evidenciaram que o índice proposto por Garcia (1998) identificou com eficiência as cultivares superiores com destaque para BRS AROEIRA, CNPA 97- 4565 e DELTA OPAL. As cultivares mais estáveis foram: CNPA CO 99-01, BRS IPÊ e BRS JATOBÁ, para o índice de seleção e BRS AROEIRA, BRS IPÊ e CNPA 99-01, para a produtividade. Os índices de seleção apresentaram médio e alto coeficiente de determinação genotípica, indicando que é possível antever o sucesso com a seleção utilizando as estimativas do índice proposto por Garcia (1998). Neste aspecto, recomenda-se complementar o emprego do índice de seleção com informações sobre a estabilidade e adaptabilidade das cultivares selecionadas sob condições favoráveis e desfavoráveis. / Selection indices are linear combinations of phenotypic values, which combine in one unique value the positive and negative attributes of each genotype for the characters evaluated. Because these indices need estimates of genetic and phenotypic variances and covariances, their use is best suited in recurrent selection programs. However, other types of non-linear indices also exist, and are known as non-parametric indices; these can be used in selection of cultivars at the final stage of breeding programs, since genetic parameter estimates are not a requirement. In this situation, the selection index developed by Garcia (1998) is a promising alternative. This index is an estimate of the genetic distance from each genotype to an "ideotype". This technique allows the comparison of means and the identification of genotypes with performances that meet the minimum requirements chosen by the breeder. The present work had the following objectives: to evaluate the viability of the Garcia index for the identification of superior genotypes, to estimate the stability parameters of the index and verify how much of the phenotypic variation is genotypic. Fifteen genotypes of the Upland cotton Variety Trials (Ensaio Estadual de Algodoeiro Herbáceo) - 2000/01 were evaluated in 27 locations in randomized complete block design with four replications. Characters assessed were: seed cotton yield (kg/ha), plant height (cm), boll mass (g), lint percentage (%), fiber strength (gf/tex), fiber length (mm), lint micronaire (IM), ramulosis (scores) and bacterial blight (scores). The data showed that the Garcia index identified superior cultivars successfully, as BRS AROEIRA, CNPA 97-4565 and DELTA OPAL. The most stable cultivars were: CNPA CO 99-01, BRS IPÊ and BRS JATOBÁ for selection index and BRS AROEIRA, BRS IPÊ e CNPA 99-01 for yield. The selection indices showed medium and high coefficient of genotypic determination indicating that is possible to expect selection success when the Garcia index is used. We suggest to complementing the use of the selection index with informations about stability and adaptability of the selected cultivars at favorable and unfavorable environments.

Submitted by JACKSON DA SILVA (jackson.silva.batalha@gmail.com) on 2018-07-25T19:53:37Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_DEFINITIVA_JACKSON_DA_SILVA.pdf: 1456819 bytes, checksum: bfcb3b590fcbb0bc4476e02d12a5af15 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Lucia de Grava Kempinas (algkempinas@fca.unesp.br) on 2018-07-30T11:52:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_j_me_botfca.pdf: 1456819 bytes, checksum: bfcb3b590fcbb0bc4476e02d12a5af15 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T11:52:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_j_me_botfca.pdf: 1456819 bytes, checksum: bfcb3b590fcbb0bc4476e02d12a5af15 (MD5) Previous issue date: 2018-07-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / A mamona (Ricinus communis) está presente em inúmeras aplicações na área industrial e na produção de biodiesel, tendo assim, relevante importância econômica. Contudo, no ano de 2017, o Brasil apresentou produtividade de 470 kg ha-1, muito aquém do seu real potencial, devido à falta de genótipos adaptados a cada região produtora. A síntese de híbridos produtivos passa pela obtenção de linhagens puras com o mínimo de endogamia, para maior exploração do vigor de híbrido, que proporcionam plantas mais uniformes e mais produtivas. Assim, o presente trabalho teve por objetivo estimar a depressão por endogamia em progênies obtidas por autofecundação, polinização cruzada e polinização livre advindas do cultivar de mamona FCA-PB. Os experimentos foram implantados em delineamento em blocos casualizados, no esquema fatorial 90 x 2 x 2, sendo 90 progênies advindas de três tipos de polinização, em 2 ambientes (São Manuel e Araçatuba) e em 2 safras (2004/2005 e 2005/2006), e no esquema fatorial 30 x 3, sendo 30 progênies e 3 tipos de polinização, em 2 ambientes e em 2 safras, com três repetições. Com relação à safra 2005/2006, a progênie 49 cultivada no município de São Manuel produziu 4171 kg ha-1 de grãos, podendo o seu desempenho ser explicado pelo tipo de fecundação que foi originada, polinização cruzada, sendo este método o que ocasiona no maior nível de heterose. Na avaliação da depressão por endogamia verificou-se que a polinização cruzada apresentou maior produtividade de grãos e menor coeficiente de endogamia. Por outro lado, a menor produtividade foi observada na autopolinização, a qual obteve maior coeficiente de endogamia. Considerando o potencial produtivo das 20 % melhores progênies, podem ser selecionadas as progênies 1, 5, 6, 8, 15, 18, 19, 21, 27, 31, 35, 36, 38, 45, 49, 55, 56 e 58. Verificou-se também, que o coeficiente de endogamia na produtividade apresenta comportamento inversamente proporcional. / Castor bean (Ricinus communis) is present in numerous applications in the industrial area and in the production of biodiesel, having thus, relevant economic importance. However, in the year 2017, Brazil presented productivity of 470 kg ha-1, far short of its real potential, due to the lack of genotypes adapted to each producing region. The synthesis of productive hybrids passes through the obtaining of pure lineages with the minimum of endogamy, for greater exploitation of hybrid vigor, which provide more uniform and more productive plants. Thus, the present study aimed to estimate depression by inbreeding in progenies obtained by self-fertilization, cross pollination and free pollination from the cultivar of castor bean FCA-PB. The experiments were in a randomized block design, in the factorial scheme 90 x 2 x 2, being 90 progenies coming from three types of pollination, in 2 environments and 2 crops, and in the factorial scheme 30 x 3, being 30 progenies and 3 types of pollination, in 2 environments (São Manuel and Araçatuba) and in 2 crops (2004/2005 and 2005/2006), with three replications. In relation to the 2005/2006 crop, the progeny 49 grown in the municipality of São Manuel produced 4171 kg ha-1 of grains, and its performance can be explained by the type of fertilization that originated, cross pollination, being this method that causes in the greater level of heterosis. In the assessment of inbreeding depression it has been found that cross pollination presented greater productivity of grain and lower coefficient of inbreeding. On the other hand, the lower productivity was observed in self-pollination, which obtained higher coefficient of inbreeding. Considering the productive potential of the 20 % best progenies, can be selected the progenies 1, 5, 6, 8, 15, 18, 19, 21, 27, 31, 35, 36, 38, 45, 49, 55, 56 and 58. It was verified also, that the coefficient of inbreeding in productivity presents inversely proportional behavior. / 830842/1999-3

Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2017-04-17T14:28:10Z No. of bitstreams: 1 Nivaldo Correia de Andrade Neto.pdf: 2209389 bytes, checksum: f69a92b9b473d846b3a31e949a0a52f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T14:28:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nivaldo Correia de Andrade Neto.pdf: 2209389 bytes, checksum: f69a92b9b473d846b3a31e949a0a52f1 (MD5) Previous issue date: 2017-01-20 / The objective of this research was to evaluate the response of four sugarcane varieties (Saccharum spp.) In the formative phase of the crop submitted to two irrigated and irrigated water regimes, while simultaneously identifying the parameters of adaptability and phenotypic stability. Varieties that have a better adaptation to the conditions can represent gains of up to 30% in the agribusiness productivity of the sugarcane plantations, so that for each type of cropping system there are more adapted genotypes, so the researches with the objective of identifying varieties more tolerant to stress Water. Environmental factors such as water scarcity is a problem that affects many of the world's cultivated areas, especially those located in semi-arid regions, reducing plant growth and production, causing socioeconomic losses. Water deficiency compromises the metabolism and, consequently, the growth, development and productivity of the crop. Evidence indicates that drought causes oxidative stress, as a result of the formation of reactive oxygen species (ROS), producing radicals such as superoxide (*O2-), hydroxyl radical (*OH-), hydrogen peroxide (H2O2), and Singlet oxygen (1O2). These ROS are byproducts of aerobic and photosynthetic metabolism where they are maintained at concentrations compatible with cellular homeostasis, however, the excess of these ROS cause oxidative damage in proteins, lipids and nucleic acids, which characterizes oxidative stress. In order to reduce the cytotoxic damages of ROS, the plants disentangle a complex antioxidative system where specific enzymes neutralize the action of these radicals, among them ascorbate peroxidase (APX, EC 1.11.1.11) and catalase (CAT EC 1.11.1.6). As is known, the great majority of genotypes present different behaviors in relation to the different cultivation environments. Because of this, it is essential to identify genotypes of predictable behavior and responsive to environmental changes for broad or crop specific conditions. It is very important to identify genotypes that show predictable behavior and respond to environmental changes for broad or crop specific conditions. Conventional breeding is still the main means of obtaining improved varieties. The search for varieties with broad adaptability and good stability involves the use of methods that can provide more accurate estimates of the parameters of adaptability and stability, so that the evaluation methodology is easy to interpret, using few statistics, but That is reliable and can be used for both small and large environments. The experiment was carried out by the sugarcane microregion of Miriri Alimentos and Bioenergia S / A, in Santa Rita (PB). The statistical design used was in a factorial involving 4 varieties and 2 water regimes, the research was conducted up to 150 days after planting (DAP), biometric data, leaf area index (FF), stem height (AC), number of stems per linear meter (NC) and stem diameter (DC) and for oxidative stress tolerance parameters, the activities of the antioxidative system, ascorbate peroxidase (APX), and catalase (CAT), The contents of the reactive oxygen species (ROS), hydrogen peroxide (H2O2) and malondialdehyde (MDA). For the evaluation of the adaptability and stability, the methodology was based on the analysis of joint variance of the experiments, considering all the environments and the posterior unfolding of the sum of squares of the effects of environments and interaction genotypes x environments, having the advantage of auxiliary In the recommendation of the varieties, observing the risk of performance below a given standard, such as the general average, where the higher the variety confidence index, the lower its likelihood of failure. For the biometric parameters, the RB867515 and RB92579 varieties presented higher averages during the research, where they also showed high efficiency in the antioxidative system, that is, for the CAT and APX enzymes, with a reduction in H2O2 and consequently MDA levels. These same varieties also presented higher stability indices, so it can also be verified that the irrigated regime as the water condition more favorable to the development of sugarcane. Both the RB867515 and RB92579 varieties, have proven their high performance in relation to development, proving the preference for the use of these varieties in the sugar cane market of the Northeast region. / Esta pesquisa objetivou avaliar a resposta de quatro variedades de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) na fase formativa da cultura submetidas a dois regimes hídricos, irrigado e em sequeiro, e simultaneamente identificar os parâmetros de adaptabilidade e estabilidade fenotípica. Variedades que possuem maior adaptação as condições de podem representar ganhos de até 30% na produtividade agroindustrial dos canaviais, de modo que para cada tipo de sistemas de cultivos existem genótipos mais adaptados, por isso as pesquisas com o objetivo de identificar variedades mais tolerantes ao estresse hídrico. Fatores ambientais como a escassez hídrica, é um problema que afeta boa parte das áreas cultivadas no mundo, principalmente as situadas em regiões semiáridas, reduzindo o crescimento e a produção vegetal, provocando prejuízos socioeconômicos. A deficiência hídrica compromete o metabolismo e, consequentemente o crescimento, o desenvolvimento e a produtividade da cultura. Evidências apontam que a seca provoca o estresse oxidativo, como resultado da formação de espécies reativas de oxigênio (EROs), produzindo radicais como superóxido (*O2-), o radical hidroxila (*OH-), o peróxido de hidrogênio (H2O2) e oxigênio singleto (1O2). Essas EROs são subprodutos do metabolismo aeróbico e fotossintético onde são mantidas em concentrações conciliáveis à homeostase celular, entretanto, o excesso dessas EROs provocam lesões oxidativas em proteínas, lipídeos e ácidos nucléicos o que caracteriza o estresse oxidativo. Visando reduzir os danos citotóxicos dos ROS, as plantas desengatilham um complexo sistema antioxidativo onde enzimas específicas neutralizam a ação desses radicais, entre eles podem ser mencionados o ascorbato peroxidase (APX. EC 1.11.1.11) e a catalase (CAT. EC 1.11.1.6). Como se sabe, em sua grande maioria, os genótipos apresentam comportamentos diferenciados em relação aos distintos ambientes de cultivo. Por conta disso, é fundamental a identificação de genótipos de comportamento previsível e responsivos às alterações ambientais para condições amplas ou específicas de cultivo. É muito importante a identificação de genótipos que apresentem comportamento previsível e que respondam às alterações ambientais para condições amplas ou específicas de cultivo. O melhoramento convencional é ainda hoje o principal meio de obtenção de variedades melhoradas. A busca de variedades com ampla adaptabilidade e boa estabilidade envolve o uso de métodos que possam proporcionar estimativas mais precisas dos parâmetros de adaptabilidade e estabilidade, de modo que a metodologia de avaliação seja de fácil de se interpretar, utilizando-se de poucas estatísticas, mas que seja confiável e que possa ser usada tanto para pequeno quanto para grande número de ambientes. O experimento foi realizado na microrregião canavieira da Miriri Alimentos e Bioenergia S/A, em Santa Rita (PB). O delineamento estatístico utilizado foi em fatorial envolvendo 4 variedades e 2 regimes hídricos, a pesquisa foi conduzida até os 150 dias após o plantio (DAP), avaliaram-se os dados biométricos, o índice de área foliar (AF), altura do colmo (AC), número de colmos por metro linear (NC) e o diâmetro do colmo (DC) e para os parâmetros de tolerância ao estresse oxidativo, determinaram-se as atividades do sistema antioxidativo, ascorbato peroxidase (APX), e catalase (CAT), os teores da espécie reativa de oxigênio (ERO), o peróxido de hidrogênio (H2O2) e de malondialdeído (MDA). Para a avaliação da adaptabilidade e estabilidade, realizou-se a metodologia baseada na análise de variância conjunta dos experimentos, considerando todos os ambientes e o posterior desdobramento da soma de quadrados dos efeitos de ambientes e da interação genótipos x ambientes, tendo a vantagem de auxiliar na recomendação das variedades observando o risco de apresentarem desempenho abaixo de um dado padrão, como a média geral, onde quanto maior for o índice de confiança da variedade, menor será sua probabilidade de insucesso. Para os parâmetros biométricos, as variedades RB867515 e RB92579 apresentaram maiores médias ao decorrer da pesquisa, onde também mostraram alta eficiência quanto ao sistema antioxidativo, ou seja, para as enzimas CAT e APX, havendo redução nos teores de H2O2 e consequentemente de MDA. Essas mesmas variedades também apresentaram maiores índices de estabilidade, assim também pode-se constatar que o regime irrigado como sendo a condição hídrica mais favorável ao desenvolvimento da cana-de-açúcar. Tanto a variedade RB867515 quanto a RB92579, comprovaram seu alto desempenho em relação ao desenvolvimento, comprovando a preferência pelo uso dessas variedades no mercado canavieiro da região Nordeste.

Os índices de seleção são combinações lineares de valores fenotípicos, resultando numa medida que concentra em único valor, os atributos positivos e negativos de cada genótipo para vários caracteres. Por necessitarem das estimativas das variâncias e covariâncias genotípicas e fenotípicas dos caracteres, esses índices são mais indicados para programas de seleção recorrente. Contudo, existem também outros tipos de índices não lineares, conhecidos como não paramétricos que, por não precisarem das estimativas dos parâmetros genéticos, podem ser utilizados na seleção de cultivares em fase final dos programas de melhoramento. Para essa situação, uma alternativa bastante promissora é o emprego do índice de seleção de cultivares proposto por Garcia (1998) que é uma medida de distância genética entre cada genótipo a um ideótipo. Esta técnica permite a aplicação de teste de comparação de médias e a identificação de genótipos com desempenhos abaixo dos critérios mínimos definidos pelo melhorista. Este trabalho teve como objetivos avaliar a viabilidade do índice proposto por Garcia (1998) na identificação de genótipos superiores de algodão, estimar os parâmetros de estabilidade do índice e verificar quanto da variação fenotípica do índice é de natureza genotípica. Foram utilizados quinze genótipos de algodoeiro do Ensaio Estadual de Algodoeiro Herbáceo (2000/01) avaliados em 27 locais sob o delineamento de blocos ao caso com quatro repetições. Os caracteres avaliados foram produtividade de algodão em caroço (kg/ha), altura de planta (cm), peso de um capulho (g), porcentagem de fibra (%), resistência da fibra (gf/tex), comprimento da fibra (mm), finura da fibra (IM), ramulose (notas) e bacteriose (notas) Os resultados obtidos evidenciaram que o índice proposto por Garcia (1998) identificou com eficiência as cultivares superiores com destaque para BRS AROEIRA, CNPA 97- 4565 e DELTA OPAL. As cultivares mais estáveis foram: CNPA CO 99-01, BRS IPÊ e BRS JATOBÁ, para o índice de seleção e BRS AROEIRA, BRS IPÊ e CNPA 99-01, para a produtividade. Os índices de seleção apresentaram médio e alto coeficiente de determinação genotípica, indicando que é possível antever o sucesso com a seleção utilizando as estimativas do índice proposto por Garcia (1998). Neste aspecto, recomenda-se complementar o emprego do índice de seleção com informações sobre a estabilidade e adaptabilidade das cultivares selecionadas sob condições favoráveis e desfavoráveis. / Selection indices are linear combinations of phenotypic values, which combine in one unique value the positive and negative attributes of each genotype for the characters evaluated. Because these indices need estimates of genetic and phenotypic variances and covariances, their use is best suited in recurrent selection programs. However, other types of non-linear indices also exist, and are known as non-parametric indices; these can be used in selection of cultivars at the final stage of breeding programs, since genetic parameter estimates are not a requirement. In this situation, the selection index developed by Garcia (1998) is a promising alternative. This index is an estimate of the genetic distance from each genotype to an “ideotype”. This technique allows the comparison of means and the identification of genotypes with performances that meet the minimum requirements chosen by the breeder. The present work had the following objectives: to evaluate the viability of the Garcia index for the identification of superior genotypes, to estimate the stability parameters of the index and verify how much of the phenotypic variation is genotypic. Fifteen genotypes of the Upland cotton Variety Trials (Ensaio Estadual de Algodoeiro Herbáceo) – 2000/01 were evaluated in 27 locations in randomized complete block design with four replications. Characters assessed were: seed cotton yield (kg/ha), plant height (cm), boll mass (g), lint percentage (%), fiber strength (gf/tex), fiber length (mm), lint micronaire (IM), ramulosis (scores) and bacterial blight (scores). The data showed that the Garcia index identified superior cultivars successfully, as BRS AROEIRA, CNPA 97-4565 and DELTA OPAL. The most stable cultivars were: CNPA CO 99-01, BRS IPÊ and BRS JATOBÁ for selection index and BRS AROEIRA, BRS IPÊ e CNPA 99-01 for yield. The selection indices showed medium and high coefficient of genotypic determination indicating that is possible to expect selection success when the Garcia index is used. We suggest to complementing the use of the selection index with informations about stability and adaptability of the selected cultivars at favorable and unfavorable environments.

As posições críticas dos estatísticos, que atuam em programas de melhoramento genético, referem-se à falta de uma análise criteriosa da estrutura da interação do genótipo com o ambiente (G x E) como um dos principais problemas para a recomendação de cultivares. Tradicionalmente, a análise dessa estrutura á superficial não detalhando os efeitos da complexidade da interação. Com isso, os ganhos genéticos podem ser diminutos, pela não seleção de genótipos superiores melhores indicados a um ambiente específico. A busca constante por novos métodos e algoritmos, visando eliminar ou minimizar esse problema, tem proporcionado uma inegável evolução científica, com a geração de tecnologias de ponta que envolvem grande capacidade de processamento computacional. Atualmente, a metodologia AMMI (additive main efects and multiplicative interaction analysis) propõe ser mais eficiente que as análises usuais na interpretação e compreensão da interação G x E. Entretanto, os principais pontos negativos dessa metodologia dizem respeito à dificuldade de se interpretar a interação quando há baixa explicação do primeiro componente principal; à dificuldade de se quantificar os escores como baixos, considerando estável os genótipos e/ou ambientes, além de não apresentar o padrão de resposta do genótipo, o que caracteriza os padrões de adaptabilidade. Nesse contexto, essa metodologia apresenta alguns inconvenientes de ordem estatística, fazendo com que suas interpretações sejam vistas com ressalvas. Assim, o objetivo desta tese foi o desenvolvimento de procedimentos estatísticos que minimizem esses problemas, tornando a metodologia AMMI mais precisa e confiável na caracterização da estabilidade e adaptabilidade fenotípica de plantas. Nesse sentido, foi desenvolvido uma metodologia via reamostragem "bootstrap", no modelo AMMI, que possibilitou as análises gráficas e numéricas, das estabilidades e adaptabilidades fenotípicas de 75 progênies de Eucalyptus grandis, procedentes de três localidades australianas, e implantadas em sete testes de procedências e progênies nas regiões Sul e Sudeste do Brasil. Os resultados indicaram comportamentos diferenciados dos genótipos e dos ambientes, sendo a interação G x E significativa ao nível de 1% de probabilidade. As interpretações das estabilidades e adaptabilidades fenotípicas foram melhores compreendidas com a realização da reamostragem "bootstrap". A metodologia "bootstrap" AMMI, eliminou as dúvidas relacionadas à quantificação dos escores como baixos, tornando a metodologia AMMI mais precisa e confiável, na predição da estabilidade fenotípica de genótipos e de ambientes. O coeficiente "bootstrap" de estabilidade (CBE), baseado na distância quadrada de Mahalanobis, sobre o modelo AMMI2, obtidos através da região de predição para o vetor nulo, permitiu classificar os genótipos e ambientes em cinco escalas de estabilidade, e, conjuntamente com as representações gráficas das regiões de confiança para a estabilidade e gráficos de dispersões dos escores bootstrap", em biplot AMMI2, apresentaram melhores qualidades para predições das estabilidades fenotípicas, do que o método tradicional AMMI, com representação gráfica em biplot. / Reliable evaluation of the stability of genotypes and environment is of prime concern to plant breeders, who have Undertaken much research into the development of methods for studying in detail the structure of genotype-environment interaction. The lack of a comprehensive analysis of the structure of the GEI interaction has been a stumbling block to the recommendation of cultivars. Traditionally, the analysis of that structure was superficial and stopped short of detailing the efects of the complexity of the interaction. However, recent advances in computer science have allowed the development of interactive systems of data processing with fast and precise algorithms. Consequently, statistical methods are being developed to study in detail the structure and stability of GEI interaction. At the moment, the Additive Main Efects and Multiplicative Interaction (AMMI) Model promises to be more eficient than the usual analyses in the interpretation and understanding of the GEI interaction. The main drawbacks of the AMMI methodology are the dificulty of interpreting the interaction when there is a poor explanation of the first principal component; the dificulty of determining low scores, which relates to the statistical stability of the genotypes and/or environments; and the lack of presentation of the pattern of response of the genotype, which characterizes the adaptability patterns of the groups formed through significant parameters. Thus care needs to be exercised in the interpretation. The present contribution proposes the use of bootstrap re-sampling in the AMMI Model, and applies it to obtain both a graphical and a numerical analysis of the phenotypic stability and adaptability of 75 progenies of Eucalyptus grandis from Australia that were planted in seven environments in the South and Southeast regions of Brazil. The results show diderential behavior of genotypes and environments, the genotype x environment interaction being significant (p value < 0.01). The interpretation of the phenotypic stability through graphical analysis of the AMMI biplot is better understood with the aid of the bootstrap. The bootstrap coeficient of stability based on the squared Mahalanobis distance of the scores bootstrap, shows that genotypes and environments can be diferentiated in terms of their stabilities. The AMMI bootstrap proposal thus provides better and more precise predictions of phenotypic stability and adaptability of the geno- types than the traditional AMMI analysis, and eliminates the doubts related to the identification of the low scores.

As posições críticas dos estatísticos, que atuam em programas de melhoramento genético, referem-se à falta de uma análise criteriosa da estrutura da interação do genótipo com o ambiente (G x E) como um dos principais problemas para a recomendação de cultivares. Tradicionalmente, a análise dessa estrutura á superficial não detalhando os efeitos da complexidade da interação. Com isso, os ganhos genéticos podem ser diminutos, pela não seleção de genótipos superiores melhores indicados a um ambiente específico. A busca constante por novos métodos e algoritmos, visando eliminar ou minimizar esse problema, tem proporcionado uma inegável evolução científica, com a geração de tecnologias de ponta que envolvem grande capacidade de processamento computacional. Atualmente, a metodologia AMMI (additive main efects and multiplicative interaction analysis) propõe ser mais eficiente que as análises usuais na interpretação e compreensão da interação G x E. Entretanto, os principais pontos negativos dessa metodologia dizem respeito à dificuldade de se interpretar a interação quando há baixa explicação do primeiro componente principal; à dificuldade de se quantificar os escores como baixos, considerando estável os genótipos e/ou ambientes, além de não apresentar o padrão de resposta do genótipo, o que caracteriza os padrões de adaptabilidade. Nesse contexto, essa metodologia apresenta alguns inconvenientes de ordem estatística, fazendo com que suas interpretações sejam vistas com ressalvas. Assim, o objetivo desta tese foi o desenvolvimento de procedimentos estatísticos que minimizem esses problemas, tornando a metodologia AMMI mais precisa e confiável na caracterização da estabilidade e adaptabilidade fenotípica de plantas. Nesse sentido, foi desenvolvido uma metodologia via reamostragem "bootstrap", no modelo AMMI, que possibilitou as análises gráficas e numéricas, das estabilidades e adaptabilidades fenotípicas de 75 progênies de Eucalyptus grandis, procedentes de três localidades australianas, e implantadas em sete testes de procedências e progênies nas regiões Sul e Sudeste do Brasil. Os resultados indicaram comportamentos diferenciados dos genótipos e dos ambientes, sendo a interação G x E significativa ao nível de 1% de probabilidade. As interpretações das estabilidades e adaptabilidades fenotípicas foram melhores compreendidas com a realização da reamostragem "bootstrap". A metodologia "bootstrap" AMMI, eliminou as dúvidas relacionadas à quantificação dos escores como baixos, tornando a metodologia AMMI mais precisa e confiável, na predição da estabilidade fenotípica de genótipos e de ambientes. O coeficiente "bootstrap" de estabilidade (CBE), baseado na distância quadrada de Mahalanobis, sobre o modelo AMMI2, obtidos através da região de predição para o vetor nulo, permitiu classificar os genótipos e ambientes em cinco escalas de estabilidade, e, conjuntamente com as representações gráficas das regiões de confiança para a estabilidade e gráficos de dispersões dos escores bootstrap", em biplot AMMI2, apresentaram melhores qualidades para predições das estabilidades fenotípicas, do que o método tradicional AMMI, com representação gráfica em biplot. / Reliable evaluation of the stability of genotypes and environment is of prime concern to plant breeders, who have Undertaken much research into the development of methods for studying in detail the structure of genotype-environment interaction. The lack of a comprehensive analysis of the structure of the GEI interaction has been a stumbling block to the recommendation of cultivars. Traditionally, the analysis of that structure was superficial and stopped short of detailing the efects of the complexity of the interaction. However, recent advances in computer science have allowed the development of interactive systems of data processing with fast and precise algorithms. Consequently, statistical methods are being developed to study in detail the structure and stability of GEI interaction. At the moment, the Additive Main Efects and Multiplicative Interaction (AMMI) Model promises to be more eficient than the usual analyses in the interpretation and understanding of the GEI interaction. The main drawbacks of the AMMI methodology are the dificulty of interpreting the interaction when there is a poor explanation of the first principal component; the dificulty of determining low scores, which relates to the statistical stability of the genotypes and/or environments; and the lack of presentation of the pattern of response of the genotype, which characterizes the adaptability patterns of the groups formed through significant parameters. Thus care needs to be exercised in the interpretation. The present contribution proposes the use of bootstrap re-sampling in the AMMI Model, and applies it to obtain both a graphical and a numerical analysis of the phenotypic stability and adaptability of 75 progenies of Eucalyptus grandis from Australia that were planted in seven environments in the South and Southeast regions of Brazil. The results show diderential behavior of genotypes and environments, the genotype x environment interaction being significant (p value < 0.01). The interpretation of the phenotypic stability through graphical analysis of the AMMI biplot is better understood with the aid of the bootstrap. The bootstrap coeficient of stability based on the squared Mahalanobis distance of the scores bootstrap, shows that genotypes and environments can be diferentiated in terms of their stabilities. The AMMI bootstrap proposal thus provides better and more precise predictions of phenotypic stability and adaptability of the geno- types than the traditional AMMI analysis, and eliminates the doubts related to the identification of the low scores.

Made available in DSpace on 2014-07-29T14:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Paula Pereira Torga.pdf: 781054 bytes, checksum: 44527a523a51d10dd76cb056750adbc4 (MD5) Previous issue date: 2011-04-14 / Genotypes x environments interaction (GxE) have many implications in a plant breeding program. Its importance becomes most obvious and pronounced in the final evaluation phase of lines for recommendation of new cultivars. At this stage, final tests on networking called value of cultivation and use (VCU) trials are carried out, in different locations, seasons and years, which allows a detailed study of GxE. The interaction can be controlled with a detailed study, and it does not negatively affect in the recommendation, providing a most secure selection and recommendation. There are some ways to mitigate the effect of GxE interaction, among them can be cited: i) the identification of cultivars with greater adaptability and phenotypic stability; ii) environmental stratification; and iii) the decomposition of the interaction to verify which factors (locations, season or years) is more expressive. The aim of this work was to study the GxE interaction in details, using VCU trials of common black bean, analyzing adaptability and phenotypic stability, environmental stratification and decomposition of GxE interaction. It makes possible to have most secure decision in the conduction of tests as the selection and recommendation of cultivars with the purpose to guide the common bean breeding program at Embrapa Rice and Beans. Data for grain yield (kg.ha-1) from the VCU trials of black beans, conducted during the years 2003 and 2004, in 69 environments of Central (43 environments) and Central-South regions (26 environments) from Brazil were analyzed in the following States: Distrito Federal, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Tocantins, Paraná, Santa Catarina, Sao Paulo and Rio Grande do Sul. Complete block design with three replications and plots of four rows with four meters long were used. Each test consisted of 13 genotypes of common black beans: eight elite lines (TB 9409, TB 9713, CNFP 10138, CNFP 7966, CNFP 7972, 7994 CNFP, CNFP 8000, CNFP 9328) and five cultivars (BRS Valente, FT Nobre, Diamante Negro, IPR Uirapuru, FT Soberano). First were done the phenotypic adaptability and stability analysis for region, to identify lines with specific and wide adaptation, using the methodologies of Annicchiarico and AMMI (additive main effects model and multiplicative interaction), with data from 69 trials. The lines with higher specific adaptation in each region were not coincident using the methodologies of Annicchiarico and AMMI. It was not possible identify genotypes with similar patterns of stability specific or broad using methodologies of Annicchiarico and AMMI (MPEA). The methodologies of Annicchiarico and AMMI (MPEAP) presented estimates of broad and specific adaptation very similar. Based on the methods Annicchiarico and AMMI (MPEAP) lines with more specific adaptation were CNFP 8000 and CNFP 7994, respectively, in the Central and Mid-South regions, and CNFP 8000 was more widely adaptated. To check which of the environmental factors (local, season or years) the interaction with common black bean genotypes is more expressive, and identify materials with broad and specific adaptation to sowing seasons, it was performed an analysis of variance with the decomposition of GxE in genotype x year, genotype x season and genotype x location. This analysis was performed by region, using first, 18 trials of Central region and 12 trials of the Central-South region, which allowed a partial isolation of factors and, later, the analysis using eight trials of each region, which allowed a complete isolation of the factors. The results showed that for Central Region was more important to evaluate the genotypes in different seasons and years than at different locations. For Central-South Region were more important evaluations of genotypes in different locations and years than at different seasons. For the Central Region, most genotypes had specific adaptation, but it was possible to identify lines widely adapted. In South-Central region the most genotypes showed widely adapted, but some lines showed strong specific adaptation. The line CNFP 8000 was the most widely adapted when we considered the two sowing season and the two regions. To evaluate the similarity among the locations assessed, it was performed environmental stratification analysis by sowing season for each region separately, using data from 27 trials from Central Region and 24 trials from Central-South Region. We used four different methods: i) traditional, proposed by Lin, complemented by simple fraction analysis of GxE interaction; ii) factor analysis; iii) Pearson correlation estimate; and iv) ecovalence. The results for the Central Region indicated Morrinhos as redundant using all four methodologies and for this reason, it was recommend to remove this local from the network of lines evaluation of Embrapa Rice and Beans. For the Central-South region, it was not detected the presence of similarity between locations and, because of this, all places will remain in the network of lines evaluation. / A interação genótipos x ambientes (GxA) tem inúmeras implicações em um programa de melhoramento de plantas e, na fase de avaliação final das linhagens, para a indicação de novas cultivares, sua importância se torna mais evidente e bastante pronunciada. Nesta fase são conduzidos os ensaios finais em rede, denominados de valor de cultivo e uso (VCU), em diferentes locais, safras e anos, o que permite um estudo detalhado da interação GxA. Com esse detalhamento a interação pode ser controlada, não interferindo negativamente na indicação, proporcionando uma seleção e recomendação mais seguras. Existem algumas maneiras de se atenuar o efeito da interação GxA, entre elas podem-se citar: identificação de cultivares com maior adaptabilidade e estabilidade fenotípica; ii) estratificação de ambientes; e iii) decomposição desta interação, para verificar com qual dos fatores (locais, épocas ou anos) ela é mais expressiva. O objetivo do presente trabalho foi estudar, de forma detalhada, a interação GxA, em ensaios de VCU de feijoeiro-comum com grãos pretos, realizando análises de adaptabilidade e estabilidade fenotípica, de estratificação ambiental e de decomposição da interação GxA, para orientar o programa de melhoramento do feijoeiro-comum da Embrapa Arroz e Feijão e, possibilitar tomadas de decisão mais seguras, tanto na condução dos ensaios, quanto na seleção e indicação de cultivares. Foram utilizados dados de produtividade de grãos (kg ha-1),provenientes dos ensaios de VCU de feijão preto, conduzidos nos anos de 2003 e 2004, em 69 ambientes das Regiões Central (43 ambientes) e Centro-Sul (26 ambientes) do Brasil, nos seguintes Estados: Distrito Federal, Goiás, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Tocantins, Paraná, Santa Catarina, São Paulo e Rio Grande do Sul. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos completos ao acaso, com três repetições e parcelas de quatro linhas com quatro metros de comprimento. Cada ensaio foi constituído por 13 genótipos de feijoeiro-comum com grãos pretos: oito linhagens elite (TB 9409, TB 9713, CNFP 10138, CNFP 7966, CNFP 7972, CNFP 7994, CNFP 8000, CNFP 9328) e cinco cultivares (BRS Valente, FT Nobre, Diamante Negro, IPR Uirapuru, FT Soberano). Primeiramente foram realizadas as análises de adaptabilidade e estabilidade fenotípica por Região, visando identificar linhagens com adaptação específica e ampla, utilizando-se as metodologias de Annicchiarico e AMMI (modelo de efeitos principais aditivos e interação multiplicativa), com os dados dos 69 ensaios. As linhagens com maior adaptação específica em cada região não foram coincidentes utilizando-se as metodologias de Annicchiarico e AMMI. Não foi possível identificar genótipos com padrão de estabilidade específica ou ampla similares utilizando as metodologias de Annicchiarico e AMMI (MPEA). As metodologias de Annicchiarico e AMMI (MPEAP) apresentaram estimativas de adaptação específica e ampla muito semelhantes. Com base nos métodos Annicchiarico e AMMI (MPEAP) as linhagens com maior adaptação específica são CNFP 8000 e CNFP 7994, respectivamente, na Região Central e Centro-Sul, e com maior adaptação ampla foi identificada a CNFP 8000. Para verificar com qual dos fatores ambientais (locais, épocas ou anos) a interação de genótipos de feijoeiro-comum do grupo preto, é mais expressiva, e identificar materiais com adaptação ampla e específica às épocas de semeadura, foi realizada uma análise de variância com a decomposição da interação GxA em genótipos x anos, genótipos x épocas e genótipos x locais. Esta análise foi realizada por Região, utilizando-se primeiramente 18 ensaios da Região Central e 12 da Região Centro-Sul, que permitiram o isolamento parcial dos fatores e, posteriormente, com oito ensaios de cada região, que permitiram o isolamento total dos fatores. Os resultados mostraram que, para a Região Central, é mais importante avaliar os genótipos em diferentes épocas em vários anos do que em diferentes locais. Já para a Região Centro-Sul são mais importantes as avaliações dos genótipos em diferentes locais e anos do que em diferentes épocas. Para a Região Central, a maioria dos genótipos apresentou adaptação específica, mas foi possível identificar linhagens de adaptação ampla. Na Região Centro-Sul a maioria dos genótipos apresentou adaptação ampla, mas alguns mostraram forte adaptação específica. A linhagem CNFP 8000 foi a de maior adaptação ampla quando foram consideradas as duas épocas de semeadura e as duas regiões conjuntamente. Para avaliar a existência de similaridade entre os locais, foram realizadas análises de estratificação ambiental por época de semeadura, para cada região, utilizando-se dados de 27 ensaios da Região Central e de 24 da Região Centro-Sul. Foram utilizadas quatro diferentes metodologias: i) tradicional, proposta por Lin, complementada pela análise da fração simples da interação GxA; ii) análise de fatores; iii) estimativa da correlação de Pearson; e iv) ecovalência. Os resultados obtidos para a Região Central indicaram Morrinhos, como redundante, pelas quatro metodologias utilizadas e, devido a isto, recomendou-se a retirada desse local da rede de avaliação de linhagens da Embrapa Arroz e Feijão. Para a Região Centro-Sul não foi detectada a presença de similaridade entre os locais e, devido a isto, todos permanecerão na rede de avaliação de linhagens.