Ciências Agrárias
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Item Análise de variância epigenética transgeracional em codornas de corte(Universidade Federal de Viçosa, 2017-02-22) Paiva, José Teodoro de; Resende, Marcos Deon Vilela de; http://lattes.cnpq.br/9603338544249031A epigenética se revelou como uma área promissora, uma vez que contempla modificações nos padrões de herança que não envolve mudanças na sequência do DNA. A possibilidade de efeitos herdáveis não genéticos sobre a expressão do fenótipo fornece um mecanismo adicional de variabilidade herdável a ser explorado no melhoramento animal. Objetivou-se estimar a variância epigenética transgeracional para as características peso corporal e qualidade do ovo utilizando informações genealógicas e fenotípicas em uma linhagem de codornas de corte. Foram realizadas análises genéticas uni-características, utilizando um modelo com o efeito aleatório epigenético e um outro apenas com o efeito aleatório genético aditivo. Os efeitos fixos foram ano ao nascimento, eclosão, geração e sexo. Os componentes de variância e os valores genéticos foram estimados via método da máxima verossimilhança restrita, utilizando o pacote regress do software R. Para comparação dos modelos foi aplicado o teste da razão de verossimilhança. Utilizou-se valores de λ variando de 0 a 0,5 para estimação dos componentes de variância no modelo com efeito epigenético, o qual consiste de um parâmetro autorecursivo que está diretamente relacionado com o coeficiente de reversão (v) e o coeficiente de transmissibilidade epigenética (1 – v). Com base no critério de informação de Akaike foi definido o valor de λ que melhor se ajusta aos dados. O modelo com efeito epigenético se mostrou de melhor ajuste para o peso ao nascimento e peso aos 7 dias, enquanto para as demais características não se observou diferença significativa com o modelo reduzido. Os valores genéticos preditos nos dois modelos apresentaram uma alta correlação. As estimativas de herdabilidade direta para peso corporal variaram em magnitude (0,15-0,87), tendo o peso ao nascimento a maior estimativa, e para as características de qualidade do ovo variaram de 0,10 a 0,46. A proporção de variância fenotípica explicada pelos efeitos epigenéticos mostraram uma diferença entre os pesos corporais avaliados, embora tenha sido de pequena magnitude para a maioria deles. O peso ao nascimento e o peso aos 7 dias apresentaram herdabilidades epigenéticas similares, 0,12 e 0,10, respectivamente, enquanto que o peso ao abate foi 0,05. Para os demais pesos corporais e características de qualidade do ovo estas herdabilidades foram próximas de zero. A inclusão do efeito epigenético no modelo ajudou a explicar a variabilidade residual e não- mendeliana de características de produção em codornas de corte.Item Caracterização dos genomas nuclear, cloroplastidial e mitocondrial da cana- de-açúcar utilizando dados de sequenciamento de nova geração(Universidade Federal de Viçosa, 2016-12-07) Vidigal, Pedro Marcus Pereira; Peternelli, Luiz Alexandre; http://lattes.cnpq.br/4423245295284314Nesta tese, os dados do sequenciamento do genoma da variedade de cana-de-açúcar RB867515 e de outros 508 genótipos provenientes de 100 famílias de meios-irmãos são analisados com os seguintes objetivos: (I) montar as sequências dos genomas nuclear, cloroplastidial e mitocondrial da variedade RB867515; (II) predizer e anotar funcionalmente os genes e demais elementos presentes nas sequências obtidas; (III) analisar os polimorfismos de nucleotídeo único presentes nos genomas dos genótipos de cana-de-açúcar; (IV) associar os polimorfismos identificados com as características fenotípicas dos genótipos usando estudos de associação ampla do genoma; (V) criar um banco de dados integrando as sequências, os polimorfismos e as informações funcionais obtidas. As bibliotecas genômicas foram sequenciadas usando as tecnologias de sequenciamento de nova geração da Illumina e as sequências obtidas foram trimadas e selecionadas, produzindo um conjunto de dados contendo 1,39 bilhões de sequências da variedade RB867515 e 2,43 bilhões de sequências dos genótipos. As sequências dos genomas nuclear, cloroplastidial e mitocondrial da variedade RB867515 foram montadas usando algoritmos de montagem De Novo e estratégias baseadas em genomas de referência. Os genes foram identificados usando métodos ab initio e empíricos, e as informações funcionais foram preditas a partir de pesquisas de similaridade. Na genotipagem, as sequências dos genótipos foram mapeadas no genoma da variedade RB867515 e os polimorfismos de nucleotídeo único foram identificados seguindo os métodos recomendados para a descoberta de variantes a partir de dados de sequenciamento de nova geração. No estudo de associação ampla do genoma, a associação dos polimorfismos com as características fenotípicas dos genótipos foi avaliada usando o método enriched compressed mixed linear model (ECMLM). O genoma nuclear da variedade RB867515 foi montado em 484.719 sequências com um tamanho total de 552,97 megabases (Mb), sendo preditos 75.715 genes codificadores de proteínas. Esses genes foram funcionalmente anotados e as suas proteínas foram classificadas em diferentes grupos funcionais. A análise dos polimorfismos identificou 40.663 loci contendo polimorfismos de nucleotídeo único em 7.890 genes e apenas um polimorfismo no gene da enzima isocitrato desidrogenase apresentou associação significativa com a característica fenotípica conteúdo de sacarose na cana em percentagem (PC) no estudo de associação ampla de genoma. O genoma cloroplastidial da RB867515 foi montado em uma única sequência contendo 141,18Kb, sendo identificados 88 genes codificadores de proteínas, 8 genes de rRNA e 39 genes de tRNA. A sequência desse genoma é idêntica ao genoma da variedade de cana-de-açúcar Q155, originária da Austrália. A análise dos polimorfismos mostrou que apenas oito genótipos incluídos na família da variedade RB982639 (g011, g030, g031, g094, g103, g246, g425 e g441) apresentam polimorfismos em suas sequências. Esses polimorfismos estão localizados em regiões intergênicas do genoma e nos genes petB e ndhF. O genoma mitocondrial da variedade RB867515 foi montado em dois segmentos subgenômicos circulares com um tamanho total de 445,52Kb, sendo identificados 34 genes codificadores de proteínas, 6 genes de rRNA e 22 genes de tRNA. A análise dos polimorfismos identificou 6 SNPs e 23 indels localizados em regiões intergênicas do genoma mitocondrial dos genótipos. Todas essas informações geradas nesta tese auxiliarão na aplicação das ciências genômicas nos PMGCA, permitindo a integração entre as sequências dos genes e suas respectivas proteínas, os polimorfismos e as informações funcionais. O banco de dados Sugarcane DB (http://sugarcane.ccb.ufv.br) foi criado para organizar essas informações e torna-las disponíveis aos PMGCA. A missão do Sugarcane DB é ser um repositório público permanente de informações genômicas relacionadas à cana-de-açúcar e se tornar uma ferramenta importante para auxiliar os melhoristas na identificação de novos alvos para o melhoramento genético da cana-de-açúcar.Item Classificação da produtividade de soja e avaliação de grupos de maturação por meio de imagens multiespectrais(Universidade Federal de Viçosa, 2022-08-19) Dias, Eleniz Aparecida; Peternelli, Luiz Alexandre; http://lattes.cnpq.br/2619100362109703A participação da soja (Glycine max (L.) Merril) em diversos setores agrícolas e industriais, fazem da cultura um dos principais produtos do agronegócio brasileiro. Tal fato é reflexo do progresso genético sobre a expansão da oleaginosa pelo país nas últimas décadas. Tendo em vista a importância do desenvolvimento de cultivares mais precoces e produtivas este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial do uso de imagens multiespectrais obtidas por VANTs para substituir ou simplificar a coleta de dados em campo, além de classificar grupos de maturação e produtividade em plantas de soja, visando auxiliar na seleção de genótipos superiores. O estudo avaliou dois experimentos conduzidos em delineamento de blocos casualizados com três repetições no município de Viçosa, MG. O experimento I contou com 84 populações e os 15 genitores avaliados em um total de 297 parcelas. Para o experimento II foram utilizadas 15 populações e seis genitores, totalizando 63 parcelas. Foram utilizadas 11 imagens, por experimento, obtidas por meio de missões de voo, na altura de 40 m, realizadas durante o ciclo da soja. O modelo de drone utilizado foram o DJI Matrice 100 (DJI Innovations, Shenzhen, China) equipado com a câmera multiespectral MicaSense RedEdge MX (MicaSense, Seattle, WA, EUA). Com base nas bandas espectrais das imagens processadas, foram calculados os índices de vegetação ARVI, CIG, CIRE, CVI, DVI, EVI, GNDVI, LCI, MCARI1, MSR, NDRE, NDVI, NGRDI, PRI, RDVI, RI, RVI, SAVI, SIPI, SR, TVI. Em seguida, cada conjunto de dados de índices por data de voo, foram aplicados na Rede Neural Feed Forward (FFNN). As análises foram realizadas por meio do software R para tratamento das imagens e para a construção dos modelos de predição. O modelo baseado nos IVs, obteve precisão e acurácia acima de 60% na classificação de produtividade. Os IVs, calculados a partir dos dados de refletância do dossel, não apresentaram diferenças significativas entre os grupos de maturação que pudessem contribuir para identificar cultivares mais precoces. No entanto, 113 dias após o plantio, entre os estádios R6-R7, os IVs ARVI, NDVI, TVI, SIPI, PRI, RI, RVI, LCI e NGRDI se mostraram mais aptos a identificar diferença entre os grupos de maturação. Palavras-chave: Índices de vegetação. Modelos de classificação. Redes neurais. Glycine maxItem Estratificação ambiental e recomendação de cultivares de soja para o Mato Grosso do Sul(Universidade Federal de Viçosa, 2020-05-12) Costa, Annanda Mendes; Peternelli, Luiz Alexandre; http://lattes.cnpq.br/7902236582451864A recomendação das cultivares de soja enfrenta como desafio a grande variação ambiental existente no Brasil. Para diminuir os efeitos da interação genótipos × ambientes, recomenda-se a utilização de cultivares com adaptação ampla e alta estabilidade, ou realizar a estraficação ambiental, reduzindo o número de locais e identificando sub- regiões em que os genótipos tenham o mesmo comportamento. Existe diversos métodos de estratificação, adaptabilidade e estabilidade, e para aproveitar de forma mais eficiente os efeitos da interação, é importante comparar as metodologias de análise. O objetivo deste trabalho foi estudar a interação genótipos × ambientes e comparar os métodos de estratificação, adaptabilidade e estabilidade no melhoramento de soja. Os objetivos específicos foram: (1) comparar as estratificações ambientais realizadas por meio dos métodos de Lin (1982) e GGE biplot; (2) comparar os métodos de adaptabilidade e estabilidade de Eberhart e Russell (1966), Cruz et al. (1989) e Lin e Binns (1988) modificado por Carneiro (1998), e selecionar as cultivares de soja que possua alta adaptabilidade, estabilidade e produtividade de grãos. Os ensaios foram conduzidos em diferentes municípios localizados no Mato Grosso do Sul, nas safras 2015/2016, 2016/2017 e 2017/2018. Os resultados obtidos nos métodos de Lin (1982) e GGE biplot foram similares para os agrupamentos dos ambientes. No entanto, os agrupamentos indicados pelo método GGE biplot apresentam maior coincidência ao longo das safras. O método de Lin e Binns (1988) modificado por Carneiro (1998), destaca-se para recomendação de cultivares de soja, pois reúne produtividade, estabilidade e adaptabilidade para classificação dos genótipos, sendo um método de fácil interpretação. Palavras-chave: Glycine max. Interação genótipos × ambientes. Métodos estatísticos.Item Mapeamento de herdabilidade regional para resposta de cultivares de soja (glycine max l.) submetidas ao deficit hídrico(Universidade Federal de Viçosa, 2022-09-15) Sagae, Vitor Seiti; Nascimento, Moysés; http://lattes.cnpq.br/5569666658855169A soja (Glycine max L.) é atualmente o cultivo agrícola de maior importância para o Brasil, ocupando grande parte da área cultivada no país na safra 2021/2022. E apesar da crescente demanda mundial por este grão, a produtividade tem sido afetada frequentemente devido a ocorrência de estiagens durante as fases de desenvolvimento da planta. Uma das alternativas para aumentar a quantidade e qualidade de grãos produzidos é por meio do melhoramento genético de plantas, que vem evoluindo com a melhoria de tecnologias relacionadas ao sequenciamento de DNA. Essas tecnologias possibilitam o uso de informações oriundas de marcadores moleculares em estudos como os de associação genômica ampla (GWAS) para identificação de alelos de interesse. Porém, os métodos tradicionais de associação possuem limitações, como a grande ocorrência de falsos positivos e não detecção de alelos raros, e nesse sentido, novas abordagens como o mapeamento de herdabilidade regional (RHM) foram desenvolvidas. Desta forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o uso e a eficiência da metodologia de mapeamento de herdabilidade regional na cultura da soja em comparação as abordagens convencionais, para as características período reprodutivo (PR), número de vagens (NV), número de grãos (NG) e porcentagem de vagens imaturas abertas (PVA), que são relacionadas a produção e qualidade de grãos. Os dados analisados correspondem a 99 genótipos sob dois regimes de irrigação (Controle e Estresse), em delineamento de blocos casualizados com 3 repetições. Foram utilizados 4070 marcadores do tipo SNP (single nucleotide polymorphism) para as análises de associação genômica via marcas únicas, e o mapeamento de herdabilidade regional com tamanhos de região de 2, 4,75 e 7,5 Mb, ambas com correção para estrutura de população. As metodologias foram comparadas com base no número de associações identificadas e porcentagem da herdabilidade genômica explicada (PE). Foram identificados 1 SNP para PVA e 2 SNPs para NG e NV pela abordagem via marcas únicas. Por outro lado, a análise de RHM identificou 1 região associada a PR, 4 regiões associadas a NV, 4 regiões associadas a NG, e 6 regiões associadas a PVA. O aumento no tamanho das regiões proporcionou maior quantidade de associações para PVA e PR. A análise de RHM explicou maior porção da variância genética aditiva para todas as características avaliadas. Dentro das regiões significativas, foi possível identificar possíveis genes candidatos ao controle das características em resposta as condições de déficit hídrico. Palavras-chave: Estudo de associação genômica ampla. Efeitos poligênicos. Estresse abiótico.Item Prediction of breeding values in sugarcane using pedigree and genomic information(Universidade Federal de Viçosa, 2015-12-17) Costa, Paulo Mafra de Almeida; Peternelli, Luiz Alexandre; http://lattes.cnpq.br/0960158733140685The development of genomic tools for speed up sugarcane breeding has been delayed compared to other major crops, therefore, empirical studies must be conducted to evaluate the usefulness of this approach on this important crop. The objectives of our study were: i) to assess the accuracy of prediction of four quantitative traits using genomic information of SNP markers in a commercial sugarcane breeding population; ii) to compare the accuracy between predictions using pedigree and genomic information. Genetic values were predicted in a second phase trial population of 514 individuals genotyped with 37,024 SNP markers. Five statistical predictive models were evaluated: Genomic BLUP (GBLUP), Bayesian LASSO (BL), Bayes A (BA), Bayes B (BB) and Bayesian Ridge Regression (BRR). Accuracies of the methods were assessed through the correlation between observed and predicted genetic values in a lO-fold cross validation. The methods exhibited very similar accuracy values regarding the trait. Nevertheless, there were marked differences among traits. The highest accuracy was obtained for FB by the BRR method (0.57) and the lowest was obtained for TPH by Bayes B method (0.07). Two models (pedigree - P and pedigree + genomic - P+G) were fitted and used to predict the traits in order to compare the prediction accuracy using pedigree and genomic information. Overall, P+G exhibited higher correlation values, as well as lower standard deviation, except for the traits TSH and TPH. Genomic information explained higher proportion of the genetic variance in comparison to the pedigree. Satisfactory accuracies were obtained by using genomic information, especially for pol percentage in sugarcane and fiber percentage in bagasse. Thus, the use of genomic information could be more efficient per unit of time for improvement of desirable agronomic traits in a complex polyploid crop.Item Seleção de genótipos em fase inicial do melhoramento da cana-de-açúcar via o método convencional e o sistema simplificado(Universidade Federal de Viçosa, 2020-02-18) Ferreira, Pedro Henrique Silva; Peternelli, Luiz Alexandre; http://lattes.cnpq.br/0488875005613678O Sistema Simplificado ou Tapetinho é uma nova metodologia de seleção de genótipos em fase inicial do melhoramento da cana-de-açúcar. Esta metodologia possibilita aumentar o número de genótipos e de famílias avaliadas, reduzir o tempo de obtenção de uma nova variedade, diminuir a área experimental e maximizar o uso dos recursos. Entretanto, a sua eficiência de seleção quando comparado ao método convencional de melhoramento é pouco relatado na literatura. O propósito do trabalho foi avaliar e comparar as duas metodologias de seleção de genótipos (Método Convencional e Sistema Simplificado) em fase inicial do melhoramento da cana-de-açúcar. Dois experimentos foram conduzidos, e em cada experimento foram avaliadas 60 famílias de irmãos completos. No experimento I (Método Convencional), após a germinação, as plântulas obtidas são individualizadas em tubetes (repicagem) e posteriormente transplantadas individualmente para o campo. Neste experimento foi utilizado o delineamento em blocos casualizados, com quatro repetições e 20 plantas por parcela. O experimento II (Sistema Simplificado) foi dividido em duas etapas. Na primeira etapa, após a germinação, as plântulas foram transplantadas para o campo de forma adensada, ou seja, não ocorreu a individualização para tubetes como no método convencional. Em seguida, em avançado estágio de desenvolvimento, oito plantas de melhor vigor, em cada família, foram selecionadas e cortadas. A segunda etapa consistiu no plantio definitivo a campo das plantas selecionadas na etapa anterior. Neste experimento foi utilizado o delineamento de blocos casualizados, com oito repetições e uma planta por parcela. Foram avaliadas em ambos experimentos as principais variáveis utilizadas no melhoramento da cana-de-açúcar. Os parâmetros genéticos em cada metodologia foram estimados. Além disso, foram calculados o coeficiente de coincidência entre os métodos e os ganhos com a seleção dos melhores indivíduos e famílias em cada método. Ambos métodos apresentaram alta precisão na avaliação genotípica, com elevados valores de herdabilidade e acurácia seletiva. Os métodos apresentaram boa coincidência na identificação de famílias superiores e inferiores. As metodologias de seleção possibilitaram a seleção de famílias e indivíduos superiores para serem utilizados nas etapas seguintes do programa de melhoramento. Palavras-chave: Saccharum spp. Método tapetinho. Otimização de seleção.