Implicações da capacidade de combinação e da distância genética na seleção de genitores de trigo (Triticum aestivum L.)

The identification of efficient methodologies for the choice of parents in breeding programs has received great attention from researchers. The diallel cross is widely used with this purpose, however, as the number of genotypes to be tested increases, its utility becomes increasingly unviable. Alternatives such as measures of dissimilarity (based on morphological dates, molecular and genealogical) have been proposed. Thus, the objective of this study was to estimate the general (CGC) and specific (CEC) of combining , heterosis and inbreeding depression in F1 and F2 generations, through diallel of ten wheat genotypes and to assess the relationship between parents and the performance of their hybrids, with the dissimilarity measures described above.Ten elite parents were crossed in a diallel form, disregarding the reciprocal. The results revealed a greater participation of additive effects on phenotypic expression of the constitutions used. The parents FUNDACEP 50, Pampeano, Abalone and BRS 208 presented the highest values of CGC for grain yield, demonstrating the potential of these genotypes for use in crosses to promote superior progenies.Also, the combinations involving the genotypes BRS Guamirim x BRS 208, UTF 0506 x Timbaúva BRS, BRS 208 x Abalone, CD 115 x Abalone and BRS Timbaúva x Abalone, showed a high degree of heterosis and low inbreeding for characters of greatest agronomy importance. Heterosis revealed by F1 does not warrant segregating populations, because in many cases there was no association with heterosis of F1 and with performance of bulks on F2 generations. Estimates of correlations between the dissimilarity matrices allowed to observe the correlation between the dissimilarity matrices Morophological + AFLP x Molecular AFLP (0.466) and between Morophological + AFLP x pedrigree (0.427). The genealogical distance was positively associated with weight of 100 grains and grain weight per plant in F1 generation (0.67 and 0.62, respectively) and F2 (0.62 and 0.59, respectively), it gives moderate reliability to replace the diallel in the choice of parents. In contrast, the measures of morphological distance and combined (morphological + molecular AFLP), were not associated with the performance of hybrids, in both generations avaliable.A identificação de metodologias eficientes para essa escolha de genitores em programas de melhoramento tem recebido grande atenção dos pesquisadores. O cruzamento dialélico é muito utilizado com esta finalidade; entretanto, à medida que o número de genótipos a serem testados aumenta, sua utilidade torna-se progressivamente inviável. Alternativas como medidas de dissimilaridade (baseadas em dados morfológicos, moleculares e genealógicos) têm sido propostas. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi o de estimar a capacidade geral (CGC) e especifica (CEC) de combinação, heterose e depressão endogâmica, nas gerações F1 e F2, através de cruzamento dialélico de dez genótipos de trigo, bem como avaliar o relacionamento entre genitores e o desempenho de seus híbridos, com as medidas de dissimilaridade anteriormente citadas. Dez genitores elite foram cruzados de forma dialélica, desconsiderando os recíprocos. Os resultados obtidos revelaram uma maior participação dos efeitos aditivos na expressão genotípica das constituições utilizadas. Os parentais FUNDACEP 50, Pampeano, BRS 208 e Abalone foram os que apresentaram os maiores valores de CGC para rendimento de grãos, evidenciando o potencial destes genótipos para utilização em cruzamentos a fim de obter progênies superiores. Também, as combinações envolvendo os genótipos BRS Guamirim x BRS 208, UTF 0506 x BRS Timbaúva, BRS 208 x Abalone, CD 115 x Abalone e BRS Timbaúva x Abalone, apresentaram elevado grau de heterose e baixa perda de vigor para os caracteres de maior importância agronômica. A heterose revelada pelo F1 não garante populações segregantes promissoras, pois em muitos casos não ocorreu associação da heterose do F1 com desempenho dos bulks das gerações F2. As estimativas das correlações entre as matrizes de dissimilaridade permitiram observar a concordância existente entre as matrizes de dissimilaridade Morfológica+AFLP x Molecular AFLP (0,466) e entre Morfológica+AFLP x genealógica (0,42). A distancia genealógica foi positivamente associada com os caracteres massa de 100 grãos e peso de grãos por planta nas gerações F1 (0,67 e 0,62, respectivamente) e F2 (0,62 e 0,59, respectivamente), o que lhe confere moderada confiabilidade em substituir os cruzamentos dialélicos na escolha dos genitores. Em contrapartida, as medidas de distancia morfológica e combinada (molecular AFLP+morfológica), não foram associadas com o desempenho dos híbridos, em ambas as gerações avaliadas

Identificação de locais de teste para melhoramento de soja no Sul do Brasil

The objective of this work was to identify core locations in two soybean macroregions in Brazil for the evaluation and selection of soybean (Glycine max) lineages. Twenty-two cultivars were tested in 23 locations in these two macroregions (MR1 and MR2), during four years, from 2012 to 2015. Trials were conducted in a randomized complete block design with three replicates. All analyses were performed using the GGEbiplot software. The genotype main effects plus genotype × location interaction + genotype main effects plus genotype × environment interaction and genotypic effect vs. genotype x environment effect analyses were used to identify core locations, i.e., locations with high representativeness and consistency of results. Chapada, in the state of Rio Grande do Sul, and Maracaju, in the state of Mato Grosso do Sul, were the core locations in MR1 and MR2, respectively. These locations were the most representative and consistent over the years, and the genotypic effect explained a high proportion of phenotypic variance.O objetivo deste trabalho foi identificar locais-chave de teste em duas macrorregiões sojícolas no Brasil, para avaliação e seleção de linhagens de soja (Glycine max). Foram testadas 22 cultivares em 23 locais, nessas duas macrorregiões (MR1 e MR2), durante quatro anos, de 2012 a 2015. Os ensaios foram conduzidos em delineamento de blocos ao acaso, com três repetições. Todas as análises foram realizadas com uso do programa GGEbiplot. As análises efeito principal de genótipo mais interação genótipo × local + efeito principal de genótipo mais interação genótipo × ambiente e efeito genotípico vs. efeito do genótipo x ambiente foram utilizadas para identificar locais de teste, isto é, locais com alta representatividade e consistência de resultados. Chapada, no Rio Grande do Sul, e Maracaju, no Mato Grosso do Sul, foram os principais locais em MR1 e MR2, respectivamente. Estes locais foram os mais representativos e consistentes ao longo dos anos, e o efeito genotípico explicou uma alta proporção da variância fenotípica

Desempenho agronômico de cultivares modernas de soja em ensaios multiambientes

The objective of this work was to evaluate the productive performance, and the adaptability and stability parameters of modern soybean (Glycine max) cultivars in multi-environment trials, as well as to identify the ideal genotypes for eight growing environments in Brazil. A randomized complete block experimental design was carried out, with three replicates, for the evaluation of 46 soybean cultivars in eight environments, in the microregions of adaptation 102, 201, and 202, in the 2014/2015 crop season. A complex genotype x environment interaction occurred, with changes in the ranking of genotypes among locations. The NA 5909 RG, M6410IPRO, NS 5959 IPRO, NS6823RR, M5917IPRO, NS 6767 RR, and 6563RSF IPRO cultivars showed the highest mean yields. The NA 5909 RG, NS6823RR, M6410IPRO, and NS 5959 IPRO cultivars showed high adaptability and stability and high grain yield, in the evaluated environments, and were ranked next to the ideal genotype for the analyzed environments. There are modern soybean cultivars, which are adapted, stable, and highly productive, for cultivation in the microregions 102, 201, and 202 for soybean crop adaptation in Brazil.O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho produtivo, a adaptabilidade e a estabilidade de cultivares modernas de soja (Glycine max), em ensaios multiambientes, assim como identificar os genótipos ideais para oito ambientes de cultivo no Brasil. Utilizou-se um delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições, para a avaliação de 46 cultivares em oito ambientes, nas microrregiões de adaptação 102, 201 e 202, na safra 2014/2015. Ocorreu interação genótipo x ambiente complexa, com alterações do ranqueamento de cultivares entre os locais. As cultivares NA 5909 RG, M6410IPRO, NS 5959 IPRO, NS6823RR, M5917IPRO, NS 6767 RR e 6563RSF IPRO apresentaram as maiores médias produtivas. As cultivares NA 5909 RG, NS6823RR, M6410IPRO e NS 5959 IPRO apresentaram elevada adaptabilidade e estabilidade e alta produtividade de grãos, nos ambientes avaliados, e posicionaram-se próximo do que seria considerado ideal para os ambientes analisados. Há cultivares modernas de soja adaptadas, estáveis e com elevada produtividade, para o cultivo nas microrregiões 102, 201 e 202 de adaptação da cultura da soja no Brasil

Seleção genômica ampla em soja e otimização da fenotipagem para produtividade de grãos

In a breeding program, several factors influence the selection of cultivars, mainly due to the high number of genotypes under evaluation and the reduced experimental capacity in the initial phases of the program. In this context, the present study was divided into four parts. The first one aimed to identify the core locations for evaluation and selection of soybean genotypes in the macro-regions 1 (M1) and 2 (M2), in generations with low seed availability. The data set consisted of 22 soybean genotypes grown in 23 sites for three years. The GGL + GGE and G analyses versus the GE analysis were used. The locations Chapada-RS and Maracaju-MS were the most representative sites and discriminant macro-regions 1 and 2, respectively. Identification of the core location is fundamental to evaluation, since it is where the number of test sites can be summarized to a single site by soybean growing macro-region. The second study aimed to evaluate the experimental accuracy of different statistical methods used to analyze the assays with large numbers of soybean genotypes. The grain yield data from 324 soybean genotypes, evaluated in six replicates, were used. The data were analyzed by using the randomized block design, triple lattice design, and Papadakis method. The experimental accuracy indicators of the Papadakis method were more favorable when compared to those of the randomized block and triple lattice designs. Two replicates could be used when analyzing the data without reducing experimental accuracy: a randomized complete block design or the Papadakis method. In the third study, the productive performance, adaptability, and stability of modern soybean cultivars were evaluated in multi-environment assays. A total of 46 cultivars were evaluated in eight environments, in the adaptation micro-regions 102, 201, and 202, during the 2014/2015 harvest. Genotype × complex environment interactions occurred with changes in the ranking of cultivars between the sites. Among the genotypes evaluated, the cultivar NA 5909 RG, parental to the RILs in the genome-wide selection (GWS) assay, was considered to be among the genotypes with higher mean productivities, and it also showed high adaptability and stability. The fourth study had three objectives: to evaluate the accuracy of genomic selection in soybean, to identify the effect of intra-population structure on the accuracy of genomic selection, and to compare the efficiencies of the phenotypic and genomic selections in soybean. The BayesB model with cross validation was used for analyzing the phenotype data from the 324 soybean genotypes. The accuracy of GS for phenotypic characters with genotypic data of 5403 SNP molecular markers was also evaluated. The results indicated that the genotypic accuracy was similar, irrespective of consideration of the population structure. It was observed that the population structure did not significantly affect the accuracy of the models for the traits evaluated. It was verified that with this methodology it is possible to halve the selection time and increase the selection efficiency by 123% for grain yield.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Em um programa de melhoramento genético varios fatores influenciam na seleção de cultivares, basicamente pelo elevado número de genótipos em avaliação e pela reduzida capacidade experimental em fases iniciais do programa. Nesse contexto, o presente trabalho foi dividido em quatro partes. O primeiro estudo objetivou identificar locais chaves para avaliação e seleção de genótipos de soja nas nas macrorregiões 1 (M1) e 2 (M2), em gerações com pouca disponibilidade de semente. O conjunto de dados consistiu em 22 genótipos de soja cultivados em 23 locais por 3 anos. As análises GGL + GGE e G vs. GE foram usadas. As localidades Chapada-RS e Maracaju-MS foram os locais mais representativos e discriminantes macrorregiões 1 e 2, respectivamente. A identificação das localidades chave é fundamental para a avaliação, onde o número de locais de ensaio pode se resumir a um único local por macrorregião sojícola. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a precisão experimental de diferentes métodos de análise estatística para ensaios com elevado número de genótipos de soja. Foram usados dados de produtividade de grãos de 324 genótipos de soja, avaliados em 6 repetições. Os dados foram analisados considerando os delineamentos de blocos ao acaso, látice triplo e uso do método de Papadakis. Os indicadores de precisão experimental do método de Papadakis são mais favoráveis, quando comparados com os delineamentos de blocos ao acaso e látice triplo. Pode-se usar duas repetições e analisar os dados, usando o delineamento de blocos completamente casualizados ou método Papadakis, sem redução da precisão experimental. No terceiro estudo foi avaliado o desempenho produtivo, a adaptabilidade e a estabilidade de cultivares modernas de soja, em ensaios multiambientes. Foram avaliados 46 cultivares em oito ambientes, nas microrregiões de adaptação 102, 201 e 202, na safra 2014/2015. Ocorreu interação genótipo x ambiente complexa, com alterações do ranqueamento de cultivares entre os locais. Dentre os genótipos avaliados a cultivar NA 5909 RG, parental das RILs no ensaio GWS, esteve presente entre genótipos de maiores médias produtivas, apresentando também elevada adaptabilidade e estabilidade. O quarto estudo teve três objetivos: avaliar a precisão da SG na soja; identificar o efeito da estrutura intrapopulação na precisão da seleção genômica; e, comparar a eficiência da seleção fenotípica e genômica na soja. Foi utilizado o modelo BayesB com validação cruzada para dados fenótipicos e genótipicos de 324 genótipos de soja. Avaliou-se a precisão do GS para caracteres fenotípicos com dados genotípicos de 5403 marcadores SNPs. Os resultados indicaram que a precisão genotípica foi semelhante, considerando, ou não, a estrutura da população. Se observou que a estrutura da população não afetou significativamente a precisão dos modelos para os caracteres avaliados. Constatou-se que com esta metodologia torna-se possível reduzir pela metade o tempo de seleção e aumentar a eficiência de seleção em 123% para produtividade de grãos

Methods of analysis and number of replicates for trials with large numbers of soybean genotypes

ABSTRACT: The aim of this study was to evaluate the experimental precision of different methods of statistical analysis for trials with large numbers of soybean genotypes, and their relationship with the number of replicates. Soybean yield data (nine trials; 324 genotypes; 46 cultivars; 278 lines; agricultural harvest of 2014/15) were used. Two of these trials were performed at the same location, side by side, forming a trial with six replicates. Each trial was analyzed by the randomized complete block, triple lattice design, and use of the Papadakis method. The selective accuracy, least significant difference, and Fasoulas differentiation index were estimated, and model assumptions were tested. The resampling method was used to study the influence of the number of replicates, by varying the number of blocks and estimating the precision measurements. The experimental precision indicators of the Papadakis method are more favorable as compared to the randomized complete block design and triple lattice. To obtain selective accuracy above the high experimental precision range in trials with 324 soybean genotypes, two repetitions can be used, and data can be analyzed using the randomized complete block design or Papadakis method

Adaptabilidade e estabilidade de cultivares de trigo em diferentes épocas de semeadura, no Paraná

The objective of this work was to identify the best sowing dates and to evaluate the adaptability and stability of wheat cultivars in two wheat growing regions of the state of Paraná, Brazil. Seven cultivars were evaluated at Guarapuava and nine at Palotina as to grain yield, at four sowing seasons, in 2006, 2007 and 2008. The experimental design was a randomized complete block design, with four and three replicates, for Guarapuava and Palotina, respectively. The methodologies REML/BLUP and genotype main effect and genotype x environment interaction (GGE biplot) were used for adaptability and stability analysis, and the AMMI model was used to identify the best sowing dates. Sowing in July, at Guarapuava, and in April, at Palotina, maximized grain yield. The cultivars Safira, at Guarapuava, and CD 113, at Palotina, are stable, highly adapted and show high grain yield.O objetivo deste trabalho foi identificar as melhores épocas de semeadura e avaliar a adaptabilidade e a estabilidade de cultivares de trigo, em duas regiões tritícolas do Paraná. Avaliou-se a produtividade de grãos de sete cultivares, em Guarapuava, e de nove, em Palotina, em quatro épocas de semeadura, em 2006, 2007 e 2008. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com quatro repetições em Guarapuava, e três em Palotina. Foram utilizadas a metodologia REML/BLUP e a dos efeitos principais dos genótipos e da interação genótipo x ambiente (GGE biplot) para a avaliação da adaptabilidade e da estabilidade das cultivares, e o método AMMI para a identificação das melhores épocas de semeadura. Semeaduras em julho, em Guarapuava, e em abril, em Palotina, maximizam a produtividade de grãos. As cultivares Safira, em Guarapuava, e CD 113, em Palotina, são estáveis, amplamente adaptadas e apresentam alta produtividade de grãos

Capacidade de combinação entre genitores de trigo em duas gerações

The objective of this study were to estimate the general ability and specific combining ability in ten wheat genotypes in two generations (F1 and F2) to indicate parents and hybrid combinations that are promising to achieve new favorable combinations. Ten wheat genotypes were hybridized in a complete diallel, without reciprocals, totaling 45 hybrid combinations. F1 hybrids and the F2 populations and parents were evaluated in a randomized block design with three replicates in spaced plant. The effect of general combining ability (GCA) was greater than specific combining ability (SCA) in both generations, regardless of the characters evaluated. The best performances of the CGC to grain yield per plant (GYP), number of kernels per spike (NKS), number of spikes per plant (NSP) and plant height (PH) were observed for the parents Fundacep 50, Pampeano, BRS Figueira and UTF 0605, respectively. Promising hybrid combinations (high magnitude of SCA in both generations and high average for the character and at least one parent presenting desirable GCA) were selected. The association of GCA with the performance of characters GYP (F1 = F2 = 0.75 and 0.81), NKS (F1 = F2 = 0.61 and 0.60) and PH (F1=0.99 and F2= 0.98) showed to be a reliable criterion for choice of parents, regardless of generation evaluated. O trabalho teve como objetivo estimar a capacidade geral e específica de combinação de dez genótipos de trigo em duas gerações (F1 e F2) a fim de indicar genitores e combinações híbridas promissoras. Dez genótipos de trigo foram hibridados em forma de dialélo completo, sem os recíprocos, totalizando 45 combinações híbridas. Os híbridos F1, populações F2 e os genitores foram avaliados em delineamento de blocos casualizados com três repetições, em planta espaçada. O efeito da capacidade geral de combinação (CGC) foi superior à capacidade específica de combinação (CEC) em ambas às gerações para todos os caracteres avaliados. O melhor desempenho da CGC para rendimento de grãos por planta (RGP), número de grãos por espiga (NGE), número espigas por planta (NEP) e estatura de planta (EP) foi observado para os genitores Fundacep 50, Pampeano, BRS Figueira e UTF 0605, respectivamente. Combinações híbridas promissoras (elevada magnitude da CEC em ambas as gerações, média elevada  para o caráter e pelo menos um dos genitores apresentando CGC desejável) foram selecionadas. A CGC foi positivamente associada com o desempenho dos caracteres PGP (F1=0,75 e F2=0,81), NGE (F1=0,61 e F2=0,60) e EP (F1=0,99 e F2=0,98) em ambas as gerações avaliadas, indicando ser um critério confiável para escolha de genitores

Repeatability of associations between analytical methods of adaptability, stability, and productivity in soybean

<div><p>Abstract: The objective of this work was to evaluate the association between estimates of adaptability, stability, and productivity in soybean (Glycine max), and to estimate the repeatability coefficient of these associations between years. A total of 22 genotypes were evaluated in 27 environments in the 2012/2013 crop season and in 19 environments in 2013/2014. In the next crop seasons, 28 genotypes were evaluated in 26 environments, in 2014/2015, and in 25 environments in 2015/2016, totalizing 97 trials. Fourteen methods were evaluated; Spearman correlation coefficients were obtained for the parameters of stability, adaptability, and productivity; and the repeatability coefficients, as well as the minimum number of required environments for a coefficient of determination of 80 and 90%, were calculated. The minimum number of environments required to estimate the degree of association between the parameters was low (seven sites). The methods of Eberhart & Russell and GGE biplot are essential in the evaluation of productivity, adaptability, and stability in soybean because they are able to encompass these aspects using a minimum set of methods. The methods of Annicchiarico (AN), Silva & Barreto (SB), Cruz (CR), and Storck & Vencovsky (SV) can be used to generate complementary information, such as: stability for general, favorable, and unfavorable environments (AN); adaptability in favorable and unfavorable environments (SB, CR, and SV); and average productivity in all environments and in favorable or unfavorable environments (SV).</p></div