Inferindo padrões heteróticos e o efeito da incorporação de desvios de dominância na predição de híbridos: um exemplo em milho tropical sob condições de estresse de nitrogênio

Autor(es)

Julia Silva Morosini

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz (ESALA/BC)
• Data de defesa: 2020-06-19

Membros da banca

Roberto Fritsche Neto; Monalisa Sampaio Carneiro; Natalia de Leon Gatti; Maria Lucia Carneiro Vieira

• Orientador: Roberto Fritsche Neto

Resumo

O melhoramento de híbridos explora a heterose, fenômeno melhor explorado quando há designação de grupos heteróticos (HG). A predição de híbridos incorpora informações de relacionamento nas análises estatístico-genéticas para aumentar a acurácia e melhorar a avaliação dos valores genéticos dos indivíduos. No entanto, tais matrizes de relacionamento geralmente negligenciam efeitos não aditivos. Além disso, um fator crítico em um programa de melhoramento híbrido é a previsão genômica ser realizada com base nos mesmos efeitos alélicos para dois grupos heteróticos. Finalmente, a deficiência de nitrogênio (N) é uma grande restrição para a produtividade do milho e pode confundir significativamente inferências de abordagens genéticas. Neste estudo, consideramos modelos que incluem efeito aditivo e a combinação de efeitos aditivo+dominância para estimar capacidades de combinação, determinar grupos heteróticos e o impacto da modelagem diferencial de efeitos de marcadores em grupos heteróticos em uma população de melhoramento de milho. Também investigamos o efeito do estresse N nesses parâmetros. Para isso, 906 híbridos simples obtidos de um dialelo de 49 linhagens de milho foram genotipados in silico usando 34,571 SNP e avaliados em quatro ambientes no Estado de São Paulo, Brasil, cada um com dois regimes N: ideal (IN) e estresse (LN). Três cenários de modelagem foram considerados: baseado em pedigree (I), onde nenhuma informação de relacionamento genômico foi considerada; aditivo (Ga), onde uma matriz de incidência aditiva foi atribuída às linhagens; e aditivo+dominância (Ga+d), onde os efeitos aditivo e de dominância foram considerados para linhagens e híbridos, respectivamente. Os HG foram definidos com base na capacidade específica de combinação (SCA) em cada cenário. As capacidades preditivas (PA) foram obtidas usando uma abordagem de validação cruzada de 5-fold. Os resultados indicam que a incorporação de ambos efeitos aditivos e desvios de dominância permite discriminar melhor as estimativas de capacidades geral e específica de combinação. A SCA designou agrupamentos distintos de linhagens genitoras para cada cenário. Ocorreram diferenças mais consideráveis na composição heterótica entre os cenários Ga e Ga+d, embora ainda houvesse uma sobreposição relevante. As estimativas genéticas foram significativamente menores para o LN em comparação ao IN, e a distância genética entre os grupos foi maior para o IN. As presentes descobertas revelam que agrupar HG com base em SCA do cenário Ga+d é uma abordagem útil para seleção recorrente recíproca quando não há informações anteriores disponíveis sobre a estrutura genética da população. Também foi observado que o estresse de N dificulta a resolução na determinação de padrões heteróticos, o que compromete a exploração da heterose. Por fim, a incorporação da dominância fornece informações relevantes para a determinação de grupos heteróticos, e a modelagem diferencial dos efeitos dos marcadores para cada HG é crucial para um programa de melhoramento sustentável. (AU)

• Processo FAPESP: 17/25549-6 - Predição genômica aplicada à seleção recorrente recíproca em milho tropical para eficiência no uso de nitrogênio
• Beneficiário: Júlia Silva Morosini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado