Quantitative genetics theory for genomic selection and efficiency of genotypic value prediction in open-pollinated populations

ABSTRACT: Quantitative genetics theory for genomic selection has mainly focused on additive effects. This study presents quantitative genetics theory applied to genomic selection aiming to prove that prediction of genotypic value based on thousands of single nucleotide polymorphisms (SNPs) depends on linkage disequilibrium (LD) between markers and QTLs, assuming dominance and epistasis. Based on simulated data, we provided information on dominance and genotypic value prediction accuracy, assuming mass selection in an open-pollinated population, all quantitative trait loci (QTLs) of lower effect, and reduced sample size. We show that the predictor of dominance value is proportional to the square of the LD value and to the dominance deviation for each QTL that is in LD with each marker. The weighted (by the SNP frequencies) dominance value predictor has greater accuracy than the unweighted predictor. The linear × linear, linear × quadratic, quadratic × linear, and quadratic × quadratic SNP effects are proportional to the corresponding linear combinations of epistatic effects for QTLs and the LD values. LD between two markers with a common QTL causes a bias in the prediction of epistatic values. Compared to phenotypic selection, the efficiency of genomic selection for genotypic value prediction increases as trait heritability decreases. The degree of dominance did not affect the genotypic value prediction accuracy and the approach to maximum accuracy is asymptotic with increases in SNP density. The decrease in the sample size from 500 to 200 did not markedly reduce the genotypic value prediction accuracy

Adaptabilidade e estabilidade de populações de milho-pipoca relacionadas por ciclos de seleção

Os objetivos deste trabalho foram estimar os parâmetros de adaptabilidade e estabilidade em populações de milho-pipoca relacionadas por ciclos de seleção, inferir sobre a eficiência dos métodos de seleção pelos quais as populações foram obtidas e avaliar os efeitos da seleção sobre os parâmetros de adaptabilidade e estabilidade. Vinte e cinco populações e três testemunhas comerciais foram avaliadas em 14 ensaios realizados nos anos agrícolas de 2003/2004, 2004/2005, 2006/2007, 2008/2009 e 2009/2010, em sete locais. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos completos ao acaso, com quatro repetições. Foram analisadas a capacidade de expansão, avaliada em forno de microondas e na pipocadora Metric Weight Volume Tester (MWVT), além da produtividade de grãos. Utilizou-se o método de adaptabilidade e estabilidade de Eberhart & Russell. Em geral, as populações base e melhoradas apresentaram previsibilidade de comportamento em resposta às variações de ambiente. A seleção pode provocar mudanças nos padrões de adaptabilidade e estabilidade, e as diferentes estratégias de seleção empregadas na obtenção das populações apresentaram eficiências semelhante

Phenotypic, additive genetic and environment correlations of maize landraces populations in family farm systems

Knowledge of the association between characters is very important in the genetic breeding programs, but there is limited information about correlations between traits in maize landraces in the current literature. The objectives of this study were to estimate phenotypic, additive genetic and environment correlations among traits in maize landraces, which were cultivated in family farm systems, in order to guide the participatory breeding on maize landraces. Between 294 and 400 half-sib progenies from the six populations were evaluated, subdivided in triple 7X7 and 10X10 lattice design, respectively, with single row plots of 4 m long and spaced 1.00 × 0.20 m. Estimates of correlation coefficients are reported for nine traits: grain yield (GY), relation grain weight per ear weight (GE), ears per plant (EP), days to flower (DF), plant height (PH), ear height (EH), percentage of root loding (%L), percentage of stalk loding (%BS) and percentage of damaged ears (%DE). A high number of additive genetic correlation (rA) was obtained between grain yield and the other traits, in maize landraces populations, cycles and locations. For grain yield, the highest averages of the rA estimate were with EP (0.67), GE (0.47) and %DE (-0.63). In contrast to the current published researches, negative correlations between grain yield and days to flower were observed.O conhecimento da associação entre caracteres é de grande importância nos programas de melhoramento genético, contudo a literatura apresenta limitadas informações sobre correlações em populações de milho crioulo. Os objetivos deste estudo foram estimar correlações fenotípicas, genéticas aditivas e ambientais entre caracteres de populações de milho crioulo, cultivados em sistemas de agricultura familiar, para orientar o programa de melhoramento genético participativo. Entre 294 e 400 de progênies de meios-irmãos de seis populações, foram avaliadas em látices triplos 7X7 e 10X10, respectivamente, com parcelas de 4 m de comprimento e espaçadas 1,00 × 0,20 m. Os coeficientes de correlações foram estimados para nove características: produtividade de grãos total (GY), relação peso de grãos por peso de espiga (GE), nº de espigas por planta (EP), nº de dias do florescimento (DF), altura da planta (PH), altura espiga (EH), porcentagem de acamamento (%L), porcentagem de colmos quebrados (%BS) e porcentagem de espigas danificadas (%DE). Houve um alto número de correlação genética aditiva (rA) entre produtividade de grãos e as demais características, nas populações de milho crioulo, ciclos e locais. As maiores médias das estimativas rA para o produtividade de grãos foram com EP (0,67), GE (0,47) e DE% (-0,63). Diferentemente dos trabalhos publicados, foram observadas correlações negativas entre produtividade de grãos e dias para florescimento