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dc.creatorOlivoto, Tiago
dc.date.accessioned2021-04-27T00:25:30Z
dc.date.available2021-04-27T00:25:30Z
dc.date.issued2019-12-19
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/20697
dc.description.abstractIn order to better understand and explore the genotype-environment interaction (GEI) in plant breeding, the development of new methods for adaptability and stability analysis, as well as the improvement of existing ones, is necessary. This study introduces the theoretical foundations, shows the numerical application and the implementation into a statistical software of new indexes for genotypic stability and multivariate simultaneous selection in plant breeding. The singular value decomposition of a two-way matrix containing the BLUPs (Best Linear Unbiased Prediction) of the GEI effects obtained in a linear mixed-effect model (LMM) was used to produce biplots useful in identifying the patterns of a random structure of GEI. A new quantitative index of genotypic stability called WAASB, based on the weighted average of the absolute value decomposition scores of the BLUPs matrix for the effects of IGA obtained in an MLM is proposed. By definition, the lower the WAASB value, the more stable a given genotype is. It is also introduced the theoretical foundations of a superiority index that allows weighting between stability (WAASB) and mean performance (Y), which was conveniently called WAASBY. The WAASBY assumes values in the range of 0−100, with 100 being assigned to the ideotype, i.e., the genotype that was most stable and that best performed on average among those considered in the test environments. A multi-trait stability index (MTSI) is used to extend the WAASB and WAASBY indexes to a multivariate structure, thus allowing selection for stability or simultaneous selection for stability and mean performance based on several traits. The application of these indexes is illustrated using real data from multienvironment trials with white oat (Avena sativa L.) crop. The WAASB allowed the quantification of genotypic stability and the identification of genotype groups with different patterns for stability and mean performance. Using the WAASBY index it was possible to identify genotypes that combine simultaneously high performance and yield stability. In the context of multivariate selection, positive selection differentials (SD) (1.75% ≤ SD ≤ 17.8%) were observed for trait means that wanted to increase and negative (SD = −11.7%) for one variable that wanted to reduce. The negative DS obtained for the WAASB index (−63% ≤ SD ≤ −12%) suggesting that the selected genotypes were more stable. Reliable stability measures using WAASB can help breeders and agronomists make the right decisions when selecting or recommending genotypes. Besides, the simultaneous selection index, WAASBY, will be useful when selection considers different weights for stability and mean performance. The MTSI has broad applicability in simultaneous selection for stability and mean performance based on multiple traits since it provides a unique selection process that is easy-to-handle and considers the correlation structure between traits. The proposed indices were implemented in the R metan (multi-environment trial analysis) software package. The development version of metan is available on Github <https://tiagoolivoto.github.io/metan/> and can be installed directly via console R using devtools::install_github("TiagoOlivoto/metan"). The package metan presents a collection of functions for verifying, manipulating and summarizing typical multi-environment trial data, analyzing single-environment trials using both fixed- and mixedeffect models, computing parametric and non-parametric stability statistics, and implementing multivariate analysis.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectAMMI (Additive Main Effect and Multiplicative Interaction)eng
dc.subjectGGE (Genotype plus Genotype vs Environment interaction)eng
dc.subjectInteração genótipo-ambientepor
dc.subjectMetaneng
dc.subjectBLUP (Best Linear Unbiased Prediction)eng
dc.subjectGenotype−environment interactioneng
dc.titleÍndices de estabilidade genotípica e seleção simultânea multivariada: uma nova abordagempor
dc.title.alternativeGenotypic stability indexes and multivariate simultaneous selection: a new approacheng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoVisando uma melhor compreensão e exploração da interação genótipo-ambiente (IGA) no melhoramento de plantas, tanto o desenvolvimento de novos métodos para análise de adaptabilidade e estabilidade, quanto o aperfeiçoamento dos já existentes são necessários. Este estudo introduz as bases teóricas, a aplicação numérica e a implementação em software estatístico de novos índices de estabilidade genotípica e seleção simultânea multivariada no melhoramento de plantas. A decomposição por valores singulares de uma matriz de dupla entrada contendo os BLUPs (Best Linear Unbiased Prediction) dos efeitos da IGA obtidos em um modelo linear de efeitos mistos (LMM) foi utilizada para confeccionar biplots, úteis na identificação dos padrões de uma IGA aleatória. Um novo índice quantitativo de estabilidade genotípica chamado WAASB, baseado na média ponderada dos escores absolutos da decomposição por valor singular da matriz de BLUPs para os efeitos da IGA obtidos em um LMM é proposto. Por definição, quanto menor o valor de WAASB, mais estável é um determinado genótipo. Também são introduzidos os fundamentos teóricos de um índice de superioridade que permite ponderar entre estabilidade (WAASB) e desempenho médio (Y), que foi convenientemente chamado WAASBY. O WAASBY assume valores no intervalo 0−100, sendo 100 atribuído ao ideótipo, ou seja, o genótipo mais estável e com o melhor desempenho médio dentre os considerados nos ambientes de teste. Um índice de estabilidade multivariada (MTSI, multi-trait stability index) é utilizado para estender os índices WAASB e WAASBY para uma estrutura multivariada permitindo, assim, a seleção para estabilidade ou a seleção simultânea para estabilidade e desempenho médio com base em diversas variáveis analisadas. A aplicação destes índices é ilustrada utilizando dados reais de ensaios multiambientes com a cultura da aveia-branca (Avena sativa L.). O WAASB permitiu a quantificação da estabilidade genotípica e a identificação de grupos de genótipos com diferentes padrões de estabilidade e desempenho médio. Utilizando o índice WAASBY foi possível identificar genótipos que combinam, simultaneamente, alto desempenho e estabilidade de rendimento. No contexto da seleção multivariada, diferenciais de seleção (DS) positivos (1,75% ≤ DS ≤ 17,8%) foram observados para as médias das variáveis que se desejava aumentar e negativo (DS = −11,7%) para uma variável que se desejava reduzir. Os DS negativos obtidos para o índice WAASB (−63% ≤ DP ≤ −12%) indicam que os genótipos selecionados eram mais estáveis. Medidas confiáveis de estabilidade usando o WAASB podem ajudar melhoristas e agrônomos a tomar decisões corretas ao selecionar ou recomendar genótipos. Além disso, o índice de seleção simultânea, WAASBY, será útil quando a seleção considerar pesos diferentes para estabilidade e desempenho médio. O MTSI tem ampla aplicabilidade na seleção simultânea para estabilidade e desempenho médio for baseada em múltiplas características, pois proporciona um processo de seleção único, de fácil interpretação e que considera a estrutura de correlação entre as variáveis. Os índices propostos foram implementados no pacote para software R metan (multi-environment trial analysis). A versão de desenvolvimento do metan está disponível no Github <https://tiagoolivoto.github.io/metan/> e pode ser instalada diretamente via console R usando devtools::install_github("TiagoOlivoto/metan"). O metan apresenta uma coleção de funções para verificar, manipular e resumir dados típicos de ensaios multiambientes, analisar ensaios em ambientes individuais usando modelos de efeito fixo e misto, calcular estatísticas de estabilidade paramétricas e não paramétricas, bem como implementar análises multivariadas.por
dc.contributor.advisor1Lúcio, Alessandro Dal'Col
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0972869223145503por
dc.contributor.referee1Silva, José Antonio Gonzalez da
dc.contributor.referee2Lopes, Sidinei Jose
dc.contributor.referee3Martin, Thomas Newton
dc.contributor.referee4Souza, Velci Queiróz de
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/2432360896340086por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentAgronomiapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Agronomiapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Ruraispor


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