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Importância da Biometria no Desenvolvimento de Cultivares Cosme Damião Cruz.

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Apresentação em tema: "Importância da Biometria no Desenvolvimento de Cultivares Cosme Damião Cruz."— Transcrição da apresentação:

1 Importância da Biometria no Desenvolvimento de Cultivares Cosme Damião Cruz

2 Questões: 1.A Biometria é importante para o melhoramento genético? Sua importância é fragmentada ou contínua? Temporária ou permanente? 2.É importante garantir e proporcionar informações sobre a Biometria para a formação do melhorista? 3.A Biometria tem participação direta ou indireta no desenvolvimento de cultivares?

3 Melhoramento x Acasalamento ao acaso Hibridação Autofecundação Derivação de famílias Genética Quantitativa Média Variância Covariância FMI FIC FS 1

4 Genética Quantitativa Biometria Variância Genética Heterose Ganhos por Seleção Interação GxA Endogamia Herdabilidade

5 Melhoramento Biometria Aplicada ao Estudo da Diversidade Genética Agrupamento Equilíbrio Desequilíbrio Diferenciação Fixação FST GST Variabilidade Quantificação Manejo Conservação Banco de Germoplasma Variabilidade Multilinhas Similaridade Populações, Linhagens e Híbridos Estruturação Endogamia Heterose Famílias MI IC S1

6 Melhoramento Estatística Genômica Segregação Distorção Mapa Genético QTLs Interação QTLxAmbiente Pleiotropia/Ligação Heterose Epistasia SAM GWS Estudo de Herança C. Monogênica C. Oligogênica C. Quantitativa Interação GxA Relação entre Caracteres Vigor híbrido Interação gênica Seleção

7 População OriginalPopulação Melhorada TempoMão de obra Recursos Observador Observador + Conhecimento científico Observador + Conhecimento científico + Informação Processada

8 Qualificação do Profissional Graduação Pós-Graduação Mercado de Trabalho Agrônomos Biólogos Bioquímicos Estatísticos C.Computação Agroquímicos Mestres e Doutores em Genética e Melhoramento - Métodos de Melhoramento - Melhoramento de Grandes Culturas - Genética - Genética de Populações - Genética Quantitativa - Genética Molecular - Estatística (*) - Biometria (*) - Genômica - Diversidade Genética

9 Melhoramento Biometria Informática Genética Estatística Processamento Aplicativos Dificuldades 1. Tempo de formação 2. Treinamento apropriado 3. Aptidão 4. Valorização do profissional

10 Predição de ganhos –{Características, Populações e Estratégias} Identificação de unidades superiores – { Indivíduos, famílias e aparentados } Otimização de recursos – { número de ambientes, de famílias, de medições, tamanho de parcela etc } Interpretação de fenômenos biológicos baseando-se em análise adequada de grande volume de dados –{ Recomendação, hibridação etc } A BIOMETRIA NO MELHORAMENTO GENÉTICO

11 A biometria contribui em quais etapas de um programa de melhoramento ? Início: Formação de população-base –Diversidade genética –Estudo da capacidade combinatória Meio: Condução de populações segregantes –Predição de ganhos –Respostas correlacionadas –Seleção simultânea Final: Recomendação de cultivares –Interação genótipos x ambientes –Estratificação de ambientes –Estabilidade e Adaptabilidade BGM Pop.inicial Pop. segreganteRecomendação

12 (1) Formação da População Base Busca de material genético de maior produtividade, qualidade e adaptação. Escolha de Genitores Visa identificar as combinações híbridas de maior efeito heterótico e maior heterozigose, de forma que, em suas gerações segregantes, haja maior possibilidade de recuperação de genótipos superiores.

13 Escolha de Genitores Análise Dialélica –Quantificar a variabilidade genética do caráter –Avaliar o valor genético de progenitores –Avaliar a capacidade específica e a heterose manifestada em cruzamentos específicos –Estudar herança do caráter e estabelecer estratégias de seleção Análise da Diversidade –Orientação sobre o número e o tipo de cruzamento em que se deve concentrar maior esforço para obtenção de híbridos –Manipulação de bancos de germoplasma

14 Diversidade Genética Variabilidade/Uniformidade Fenotípica vs Genotípica

15 Diversidade Genética Dados –Contínuos e Discretos (multicategóricos ou binários) Medidas de Dissimilaridade –Dist. Euclidiana, Mahalanobis, índice de Jaccard, Nei etc Agrupamento –Hierárquico –Otimização Dispersão Gráfica –Componentes Principais –Variáveis canônicas –Projeção de distâncias 2D e 3D Análises discriminantes Exemplo: 40 populações 10 Características

16 X1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10

17 Qual o potencial das populações? Existe variabilidade? Há algum padrão de similaridade? Qual a melhor estratégia para estabelecimento de uma população de melhoramento? ______________________________________________________________________ GRUPO ACESSOS _________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Perguntas:

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20 Mais divergentes Mais similares

21 Análise de Cruzamentos Dialélicos Dialelos Completos Dialelos meia-tabela Dialelos parciais Dialelos incompleto Dialelos circulantes Dialelos parciais-circulantes Dialelos desbalanceados Modelos –Griffing –Gardner e Eberhart –Hayman Qual a importância Qual o potencial dos genitores? Quais as melhores combinações? Qual a natureza, tipos e magnitude da variabilidade genética? Perguntas:

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23 P1 P2 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10

24 ANÁLISE DE VARIÂNCIA ==> x 6 ____________________________________________________________________________________________________ FV GL SQ QM F Probab ____________________________________________________________________________________________________ TRATAMENTO C.G.C C.E.C RESÍDUO ____________________________________________________________________________________________________ MÉDIA GERAL VAR(MÉDIA) ____________________________________________________________________________________________________ COMPONENTES MODELO ALEATÓRIO ____________________________________________________________________________________________________ C.G.C C.E.C RESÍDUO ____________________________________________________________________________________________________ S²(C.G.C.) S²(C.E.C.) S²(RESÍDUO) ____________________________________________________________________________________________________

25 EFEITO DA C.G.C. VARIÁVEL - x 6 ____________________________________________________________________________________________________ EFEITO ESTIMATIVA ____________________________________________________________________________________________________ G( 1 ) G( 2 ) G( 3 ) G( 4 ) G( 5 ) G( 6 ) ____________________________________________________________________________________________________ DP( Gi ) DP(Gi - Gj) ____________________________________________________________________________________________________ EFEITO DA C.E.C. VARIÁVEL - x 6 ____________________________________________________________________________________________________ EFEITO ESTIMATIVA ____________________________________________________________________________________________________ S( 1, 2 ).0617 S( 1, 3 ) S( 1, 4 ) S( 1, 5 ) S( 1, 6 ) S( 2, 3 ) S( 2, 4 ) S( 2, 5 ) S( 2, 6 ) S( 3, 4 ) S( 3, 5 ) S( 3, 6 ) S( 4, 5 ) S( 4, 6 ).4036 S( 5, 6 ) ____________________________________________________________________________________________________ DP( Sij ) DP(Sij - Sik) DP(Sij - Skl) ____________________________________________________________________________________________________

26 (2) Seleção –Qual a melhor estratégia de seleção? –Qual o ganho genético a ser obtido pelo seu uso? –Qual o melhor critério para escolher ou descartar indivíduos ou populações? –Qual o efeito da seleção sobre caracteres correlacionados? Perguntas

27 Predição de Ganhos SeleçãoSeleção direta indireta em vários ambientes CorrelaçõesCorrelações Simples Genotípica, fenotípica e de ambiente Parciais Análise de trilha Correlações canônicas Índice de SeleçãoÍndice de Seleção Índice clássico Ganhos desejados Soma de rank Índice base Índice multiplicativo Índice livre de pesos e parâmetros Índices restritos Kempthorne e Nordskog Tallis James

28 Genética e Melhoramento

29 ANÁLISE DE VARIÂNCIA DA VARIÁVEL => x 1 ____________________________________________________________________________________________________ FV GL SQ QM F Probabilidade ____________________________________________________________________________________________________ BLOCOS TRATAMENTOS RESÍDUO ____________________________________________________________________________________________________ TOTAL ____________________________________________________________________________________________________ MÉDIA CV(%) MÍNIMO MÁXIMO DMS-Tukey(1%) DMS-Tukey(5%) ____________________________________________________________________________________________________ Estimativas de Parâmetros ____________________________________________________________________________________________________ VARIÂNCIA FENOTÍPICA (média) VARIÂNCIA AMBIENTAL (média) VARIÂNCIA GENOTÍPICA (média) HERDABILIDADE (US: média da família) - % CORRELAÇÃO INTRACLASSE (US: parcela)- % COEFICIENTE DE VARIAÇÃO GENÉTICO (%) RAZÃO CVg/CVe.8008 ____________________________________________________________________________________________________

30 Correlações Genotípicas

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32 Seleção Direta e Indireta Número de indivíduos selecionados : 20 ____________________________________________________________________________________________________ Variável Selecionada Critério de Seleção ____________________________________________________________________________________________________ x 1 Acréscimo ____________________________________________________________________________________________________ SELEÇÃO DIRETA SOBRE ==> x 1 ____________________________________________________________________________________________________ VARIÁVEL Vg(y) rg h²(y) % GS GS % ____________________________________________________________________________________________________ x x x x x x x x x x ____________________________________________________________________________________________________ x : caráter sob seleção GS direto em x : = i. Sgx. HxGS indireto em y(x) = i. hx. rg. Sgy Caráter principal hx : Intensidade de seleção : 0.8 Variável assinalada com o símbolo # apresenta variância genética negativa. ____________________________________________________________________________________________________ SELEÇÃO DIRETA SOBRE: x 1 ____________________________________________________________________________________________________ VARIÁVEL Xo Xs h² % GS GS % ____________________________________________________________________________________________________ x x x x x x x x x x ____________________________________________________________________________________________________ GANHO TOTAL

33 Progênies selecionadas : x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x 9 x

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35 Índice Clássico - Smith (1936) e Hazel (1943) Número de indivíduos selecionados : 20 ____________________________________________________________________________________________________ Variável Selecionada Peso Econômico ____________________________________________________________________________________________________ x 1 1 x 6 1 ____________________________________________________________________________________________________ VARIÁVEL PESO GENOTÍPICO PESO FENOTÍPICO ____________________________________________________________________________________________________ x x ____________________________________________________________________________________________________ Determinante da matriz de covariância fenotípica : SELEÇÃO BASEADA NO ÍNDICE CLÁSSICO - Acréscimo ____________________________________________________________________________________________________ VARIÁVEL Xo Xs h² % GS GS % ____________________________________________________________________________________________________ x x x x x x x x x x ____________________________________________________________________________________________________ GANHO TOTAL ____________________________________________________________________________________________________ Variável assinalada com o símbolo # apresenta variância genética negativa. ____________________________________________________________________________________________________ Progênies selecionadas :

36 (3) Recomendação Perguntas 1.Existe interação GxA? Qual a sua natureza? Qual a sua magnitude? 2.Os ambientes podem ser estratificados? Como fazer? Qual melhor critério? 3.Como se comportam os genótipos frente as variações ambientais? 4.Como recomendar genótipos?

37 Interação Genótipos x Ambientes Estratificação AmbientalEstratificação Ambiental –Interação GxA ns –Parte Simples e Complexa –Dissimilaridade entre ambientes –Correlação entre Ambientes Estabilidade e AdaptabilidadeEstabilidade e Adaptabilidade –Tradicional –Plaisted e Peterson –Wricke –Annicchiarico –Eberhart e Russell –Finlay e Wilkison –Tai –Verma et al –Silva e Barreto –Cruz et al. –Huenh –Lin e Binns –Murakami e Cruz –Centróide

38 Genótipos 10 Ambientes 2 Características

39 ANÁLISE DA VARIÁVEL => x 1 Análise de Variância ________________________________________________________________________________________________________________________ FV GL SQ QM F Probabilidade ________________________________________________________________________________________________________________________ Ambiente Genótipo Interação GxA Resíduo ________________________________________________________________________________________________________________________ OBS.: As SQ e QM já estão multiplicadas pelo número de repetições (r = 2 ) Matriz de Somas de Quadrados GxAjj - calculadas a partir das médias ____________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________ QM Resíduo/r = Formação de grupos com interação G x A não significativa ________________________________________________________________________________________________________________________ QMI/r F calculado F tabelado(5%) AMBIENTES ________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________ Estratificação Ambiental

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42 Conclusões Obrigado ! 1.A Biometria é importante para o melhoramento genético? Sua importância é fragmentada ou contínua? Temporária ou permanente? 2.É importante garantir e proporcionar informações sobre a Biometria para a formação do melhorista? 3.A Biometria tem participação direta ou indireta no desenvolvimento de cultivares?


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