Recent insights on uncertainties present in integrated catchment water quality modelling

This paper aims to stimulate discussion based on the experiences derived from the QUICS project (Quantifying Uncertainty in Integrated Catchment Studies). First it briefly discusses the current state of knowledge on uncertainties in sub-models of integrated catchment models and the existing frameworks for analysing uncertainty. Furthermore, it compares the relative approaches of both building and calibrating fully integrated models or linking separate sub-models. It also discusses the implications of model linkage on overall uncertainty and how to define an acceptable level of model complexity. This discussion includes, whether we should shift our attention from uncertainties due to linkage, when using linked models, to uncertainties in model structure by necessary simplification or by using more parameters. This discussion attempts to address the question as to whether there is an increase in uncertainty by linking these models or if a compensation effect could take place and that overall uncertainty in key water quality parameters actually decreases. Finally, challenges in the application of uncertainty analysis in integrated catchment water quality modelling, as encountered in this project, are discussed and recommendations for future research areas are highlighted

Marker-assisted breeding for Downy mildew, Powderey mildew and Phylloxera resistance at FEM

Il programma di miglioramento genetico per le resistenze a stress biotici ha avuto inizio presso la Fondazione Edmund Mach (FEM) nel 2010. Inizialmente è stata condotta una caratterizzazione sia genotipica che fenotipica di materiali acquisiti da altri programmi di breeding e di materiale selvatico raccolto in New Jersey. Sia i genotipi conosciuti nei database internazionali che i genotipi sconosciuti, imparentati e non, sono stati impiegati come linee parentali nel processo di introgressione e di piramidazione di loci di interesse. Una volta pianificati e ottenuti gli incroci, la valutazione delle progenie è avvenuta seguendo un processo di Marker-Assisted Selection: dapprima è avvenuta la selezione fenotipica in serra in base al tipo di malattia e al numero di loci attesi per la medesima malattia; successivamente si è proceduto con lo screening molecolare in base ai loci specifici attesi nei parentali. Cinque sono i loci Run/Ren associati alla resistenza all’oidio presenti nel programma FEM; riguardo ai loci associati alla resistenza alla peronospora, quattro Rpv sono ben rappresentati nel piano di incroci. Ad oggi il 26% delle F1 è piramidizzato per quattro loci di resistenza.The genetic improvement program for resistance to biotic stresses began at the Edmund Mach Foundation (FEM) in 2010. Initially, both genotypic and phenotypic characterization of materials acquired from other breeding programs and wild material collected in New Jersey was conducted. Both the genotypes known in the international databases and the unknown genotypes, both related and unrelated, were used as parental lines in the process of introgression and pyramiding of loci of interest. Once the crossbreeds were planned and obtained, the evaluation of the progeny took place following a Marker-Assisted Selection process: at first the phenotypic selection in the greenhouse occurred based on the type of disease and the number of loci expected for the same disease; then we proceeded with molecular screening based on the specific loci expected in the parental groups. Five Run/Ren loci are associated with the resistance to powdery mildew present in the FEM program; with respect to the loci associated with the downy mildew resistance, four Rpv loci are well represented in the crossing plan. To date, 26% of F1 is pyramided for four resistance loci

Uncertainty analysis in a large-scale water quality integrated catchment modelling study

Receiving water quality simulation in highly urbanised areas requires the integration of several processes occurring at different space-time scales. These integrated catchment models deliver results with a significant uncertainty level associated. Still, uncertainty analysis is seldom applied in practice and the relative contribution of the individual model elements is poorly understood. Often the available methods are applied to relatively small systems or individual sub-systems, due to limitations in organisational and computational resources. Consequently this work presents an uncertainty propagation and decomposition scheme of an integrated water quality modelling study for the evaluation of dissolved oxygen dynamics in a large-scale urbanised river catchment in the Netherlands. Forward propagation of the measured and elicited uncertainty input-parametric distributions was proposed and contrasted with monitoring data series. Prior ranges for river water quality-quantity parameters lead to high uncertainty in dissolved oxygen predictions, thus the need for formal calibration to adapt to the local dynamics is highlighted. After inferring the river process parameters with system measurements of flow and dissolved oxygen, combined sewer overflow pollution loads became the dominant uncertainty source along with rainfall variability. As a result, insights gained in this paper can help in planning and directing further monitoring and modelling efforts in the system. When comparing these modelling results to existing national guidelines it is shown that the commonly used concentration-duration-frequency tables should not be the only metric used to select mitigation alternatives and may need to be adapted in order to cope with uncertainties.Sanitary EngineeringIntegral Design and Managemen

Learning to make intelligent decisions using an Expert System for the intelligent selection of either PROMETHEE II or the Analytical Hierarchy Process

This paper presents an expert system to select a most suitable discrete Multi Criteria Decision Making (MCDM) method using an approach that analyses problem characteristics, MCDM methods characteristics, risk and uncertainty in inputs and applies sensitivity analysis to the inputs for a decisional problem. Outcomes of this approach can provide decision makers with a suggested candidate method that delivers a robust outcome. Numerical examples are presented where two MCDM methods are compared and one is recommended by calculating the minimum percentage change in criteria weights and performance measures required to alter the ranking of any two alternatives. A MCDM method will be recommended based on a best compromise in minimum percentage change required in inputs to alter the ranking of alternatives

Miglioramento genetico assistito per la resistenza a peronospora, oidio e fillossera presso FEM

1. Introduzione Il programma di miglioramento genetico per le resistenze a stress biotici ha avuto inizio presso la Fondazione Edmund Mach (FEM) nel 2010. Inizialmente è stata condotta una caratterizzazione sia genotipica che fenotipica di materiali acquisiti da altri programmi di breeding, sia europei che extra-europei, e di materiale selvatico raccolto nel 2011 in boschi del New Jersey (USA). Il Golden Book FEM del breeder è stato dunque arricchito con una serie di parentali adatti a diversi obiettivi: sia i genotipi conosciuti nei database internazionali che i genotipi sconosciuti, imparentati e non, sono stati impiegati come linee parentali nel processo di introgressione e di piramidazione di loci (regioni genomiche) di interesse. 2. Materiali e Metodi Una volta pianificati e ottenuti gli incroci, la valutazione delle progenie è avvenuta seguendo un processo di Marker-Assisted Selection (MAS) ottimizzato al fine di mantenere un compromesso tra efficienza e contenimento dei costi. Dapprima è avvenuta la selezione fenotipica (test in serra) in base al tipo di malattia e al numero di loci attesi per la medesima malattia. Successivamente si è proceduto con lo screening molecolare in base ai loci specifici attesi nei parentali. 3. Risultati Run1, Ren1, Ren3 e Ren9 sono i loci associati alla resistenza all’oidio presenti nel programma FEM fin dall’inizio; molto recentemente è stato introdotto anche il locus Ren2 proveniente da un programma di breeding USA. Riguardo ai loci associati alla resistenza alla peronospora, Rpv1, Rpv10 e Rpv12 sono ben rappresentati nel piano di incroci. Speciale attenzione è stata data al super-locus Rpv3 al quale sono associate vari aplotipi (varianti) di resistenza: la variante Rpv3-1 è la più diffusa nei materiali genetici impiegati ma, grazie agli studi di base pregressi, di recente è stato possibile inserire nel programma FEM anche le varianti Rpv3-2 e Rpv3-3. Anche il locus Rdv1 di resistenza alla fillossera è presente. Risultati aggiornati e dettagliati saranno presentati. 4. Principali conclusioni Su un totale di 650 genotipi selezionati, il 32% presenta 2 loci di resistenza a peronospora e 2 a oidio e il 6% porta 3 loci di resistenza a peronospora e 3 a oidio