Analysis of the adaptability of black bean cultivars by means of quantile regression / Análise da adaptabilidade de cultivares de feijão preto por meio de regressão quantílica

ABSTRACT: The aim of this study was to use quantile regression (QR) to characterize the effect of the adaptability parameter throughout the distribution of the productivity variable on black bean cultivars launched by different national research institutes (research centers) over the last 50 years. For this purpose, 40 cultivars developed by Brazilian genetic improvement programs between 1959 and 2013 were used. Initially, QR models were adjusted considering three quantiles (τ = 0.2, 0.5 and 0.8). Subsequently, with the confidence intervals, quantile models τ = 0.2 and 0.8 (QR0.2 and QR0.8) showed differences regarding the parameter of adaptability and average productivity. Finally, by grouping the cultivars into one of the two groups defined from QR0.2 and QR0.8, it was reported that the younger cultivars were associated to the quantile τ = 0.8, i.e., those with higher yields and more responsive conditions indicating that genetic improvement over the last 50 years resulted in an increase in both the productivity and the adaptability of cultivars.

RESUMO: Neste estudo objetivou-se utilizar a regressão quantílica (RQ) para caracterizar o efeito do parâmetro de adaptabilidade ao longo de toda a distribuição da variável produtividade em cultivares de feijão preto lançadas por diferentes instituições nacionais de pesquisa nos últimos 50 anos. Para tanto utilizou-se 40 cultivares desenvolvidas pelos programas brasileiros de melhoramento genético entre os anos de 1959 a 2013. Inicialmente foram ajustados modelos de RQ considerando três quantis (τ=0,2, 0,5, 0,8). Posteriormente, com os intervalos de confiança verificou-se que os modelos quantílicos τ=0,2 e 0,8 (RQ0,2 e RQ0,8) apresentaram diferenças quanto ao parâmetro de adaptabilidade e produtividade média. Finalmente, por meio do agrupamento das cultivares em um dos dois grupos definidos a partir de RQ0,2 e RQ0,8, constatou-se que as cultivares mais novas foram associadas ao quantil τ = 0,8, ou seja, aquelas com maiores produtividades e mais responsivas as condições ambientais indicando que o melhoramento ao longo dos últimos 50 anos possibilitou o incremento tanto na produtividade quanto na adaptabilidade das cultivares.

Genome prediction accuracy of common bean via Bayesian models / Acurácia de predição genômica em feijoeiro-comum via modelos Bayesianos

ABSTRACT: We aimed to apply genomic information based on SNP (single nucleotide polymorphism) markers for the genetic evaluation of the traits "stay-green" (SG), plant architecture (PA), grain aspect (GA) and grain yield (GY) in common bean through Bayesian models. These models were compared in terms of prediction accuracy and ability for heritability estimation for each one of the mentioned traits. A total of 80 cultivars were genotyped for 377 SNP markers, whose effects were estimated by five different Bayesian models: Bayes A (BA), B (BB), C (BC), LASSO (BL) e Ridge regression (BRR). Although, prediction accuracies calculated by means of cross-validation have been similar within each trait, the BB model stood out for the trait SG, whereas the BRR was indicated for the remaining traits. The heritability estimates for the traits SG, PA, GA and GY were 0.61, 0.28, 0.32 and 0.29, respectively. In summary, the Bayesian methods applied here were effective and ease to be implemented. The used SNP markers can help in the early selection of promising genotypes, since incorporating genomic information increase the prediction accuracy of the estimated genetic merit.

RESUMO: Objetivou-se incorporar informações genômicas de marcadores SNP ("single nucleotide polymorphism") na avaliação genética das características "stay-green" (SG), arquitetura de planta (AP), aspecto de grãos (AG) e produtividade de grãos (PG) em feijoeiro-comum via modelos Bayesianos. Estes modelos foram comparados quanto a acurácia de predição e habilidade de estimação da herdabilidade para cada característica. Utilizaram-se informações de 80 cultivares genotipadas para 377 marcadores SNP, cujos efeitos de substituição alélica foram estimados por meio de cinco diferentes modelos Bayesianos: Bayes A (BA), B (BB), C (BC), LASSO (BL) e regressão "ridge" (BRR). Embora as acurácias de predição calculadas por meio de análise de validação cruzada tenham sido similares dentro de cada característica, o modelo BB se destacou para a característica SG, enquanto o modelo BRR foi indicado para as demais. As herdabilidades estimadas para SG, AP, AG e PG foram, respectivamente, 0,61, 0,28, 0,32 e 0,29. Em resumo, os métodos contemplados mostraram-se efetivos e de fácil implementação. O conjunto de marcadores utilizado pode auxiliar na seleção precoce de genótipos promissores, uma vez que a incorporação de informações genômicas aumenta a acurácia de predição do mérito genético estimado.

Adaptabilidade e estabilidade e a produtividade de grãos em cultivares de feijão preto recomendadas no Brasil nas últimas cinco décadas / Adaptability and stability and grain yield of black common bean cultivars used in Brazil in the last five decades

RESUMO:O objetivo deste trabalho foi estudar os parâmetros de adaptabilidade e estabilidade fenotípica e avaliar o incremento na produtividade de grãos em genótipos de feijão preto, desenvolvidos pelos programas brasileiros de melhoramento genético entre os anos de 1960 a 2013. Os experimentos foram realizados considerando 38 cultivares e duas linhagens em quatro ambientes (Coimbra e Viçosa nas safras da seca e de inverno de 2013), usando um delineamento em blocos casualizados com três repetições. Os resultados evidenciaram incremento efetivo na produtividade de grãos, proporcionado pela recomendação de novas cultivares pelos programas de melhoramento de feijão do Brasil nas últimas cinco décadas. Além disso, a análise da interação GxA indicou que as cultivares recomendadas após o ano de 2005 foram as que apresentaram conjuntamente altas produtividades de grãos, ampla adaptabilidade e alta previsibilidade de comportamento.

ABSTRACT:The objective of this research was to study the parameters of adaptability and phenotypic stability and estimate the increase in grain yield in black common bean genotypes developed by brazilian breeding programs between the years 1960-2013. The experiments were carried out considering 38 cultivars and two lines in four different environments (Coimbra and Viçosa cities, and dry and winter seasons of 2013 year) by using a randomized block design with three replications. Results showed an effective increasing of the grain yield provided by the recommendation of new cultivars from different Brazilian breeding programs in the past five decades. In addition, the GxE analysis interaction indicated that cultivars recommended after the year 2005 were those with high average grain yield, wide adaptability and high predictability.

Existe variabilidade para o caráter tempo de cocção em feijão? depende do erro! / IS there variability for the character of beans cooking time? depends of the error!

O reduzido tempo para a cocção de feijão é uma característica almejada pelos programas de melhoramento. Assim, a técnica empregada para a mensuração do tempo de cozimento deve ser precisa e discriminar os genótipos pelo seu potencial genético. Neste aspecto, este estudo teve como objetivo verificar a existência de variação no método utilizado para determinação do tempo de cocção em feijão. O experimento foi desenvolvido na Universidade do Estado de Santa Catarina, nas dependências do Instituto de Melhoramento e Genética Molecular da UDESC (IMEGEM), no ano de 2009/10. Grãos oriundos de 36 populações mutantes de feijão foram submetidos ao teste de cocção por meio do aparelho cozedor de Mattson, com duas repetições por unidade experimental. Os dados foram analisados considerando três modelos estatísticos: i) especificando informações referentes ao erro experimental; ii) ao erro de amostragem e; iii) considerando as repetições como um fator de variação. Foram empregados três tipos de resíduos nas análises, sendo, o erro total, o erro experimental e o erro de amostragem. Para o mesmo conjunto de dados, resultados discrepantes foram gerados com a utilização de diferentes resíduos, evidenciando a necessidade de rigor nas especificações dos modelos estatísticos e na escolha do resíduo apropriado para testar as hipóteses. A técnica empregada para a avaliação do tempo de cocção apresentou variação intrínseca ao método, sendo necessária a utilização de repetições dentro da unidade experimental para estimar o erro de amostragem e purificar o erro experimental.

The lower cooking time for common bean is a characteristic desired by breeding programs. Thus, the technique used to measure the cooking time must be precise and efficient for the differentiation of genotypes for their genetic potential. The objective of this study was to verify the existence of variation in the method used to determination the bean cooking time. The experiment was developed in Universidade do Estado de Santa Catarina - UDESC (Santa Catarina State University - Brazil), in the premises of Instituto de Melhoramento e Genética Molecular (IMEGEM) - Molecular Genetics and Breeding Institute, in 2009/10. The grains from thirty six mutant common bean populations were subjected to the cooking test using the Mattson cooker apparatus, with two replications each experimental unit. The data were analyzed using three statistics models: i) specifying information related to experimental error; ii) to the sampling error and; iii) considering the replications as a variation factor. Three types of error were used in the statistics analysis (total error, experimental error and sampling error). Different results were obtained with use of three types of error for the same data set, shown the need of criterion about specification of statistics models and choice of appropriate error for testing the hypotheses. The technique used to evaluation of the bean cooking time showed intrinsic variation, being necessary to use the replications within the experimental unit to estimate the sampling error and purify the experimental error.

Rendimento de grãos em feijão preto: o componente que mais interfere no valor fenotípico é o ambiente / Grain yield in black beans: environment is the component that more interferes in the phenotypic value

O objetivo deste trabalho foi avaliar os componentes da variância fenotípica para o caráter rendimento de grãos a fim de gerar informações que auxiliem o melhoramento de plantas e verificar a sensibilidade genotípica entre genótipos de feijão do grupo preto. Para tanto, foi avaliado o caráter rendimento de grãos de 12 genótipos de feijão em 10 ambientes do Estado de Santa Catarina, por meio do método REML/BLUP. A decomposição dos componentes da variância fenotípica permitiu ampliar as inferências sobre os resultados obtidos para o caráter rendimento de grãos além daquelas tradicionalmente utilizadas na avaliação de linhagens. O genótipo BRS Campeiro foi o que apresentou maior média de rendimento de grãos e ainda o que obteve o maior valor predito, podendo ser indicado para todos ambientes avaliados. Nos ambientes 1 (2004/Canoinhas), 2 (2005/Canoinhas), 9 (2004/Ponte Serrada) e 10 (2005/Ponte Serrada), o valor de rendimento de grãos, em todos os genótipos avaliados, foi acima da média geral. Os genótipos CHP 9858, CHP 9859, CHP 9954 e CHP 9965 revelaram uma adaptabilidade específica ao ambiente 6 (2005/Ituporanga).

This study aimed to evaluate the phenotypic variance components for grain yield characters on the sense to be useful for breeding programs, and verify the genetic sensibilility among genotypes of black beans group. The grain yield character was evaluated in twelve black beans genotypes in ten environments of the Santa Catarina Estate through the REML / BLUP method. With the phenotypic variance components decomposition it was possible to provide additional information than traidicionally utilized in line evaluations for grain yield character. The highest grain yield average and the highest predicted value was obtain at genotype BRS Campeiro, which may be suitable for all evaluated environments. In the environments 1 (2004/Canoinhas), 2 (2005/Canoinhas), 9 (2004/Ponte Serrada) e 10 (2005/Ponte Serrada) higher grain yield has been obtained above general mean in all evaluated genotypes. The genotypes CHP 9858, CHP 9859, CHP 9954 and CHP 9965 presented specific adaptability to environment 6 (2005/Ituporanga).

Mineração da interação genótipo x ambiente em Phaseolus vulgaris L. para o Estado de Santa Catarina / Mining of genotype x environment interaction in Phaseolus vulgaris L. to the State of Santa Catarina

Genótipos de feijão (Phaseolus vulgaris L.) dos grupos preto (testados em seis ambientes) e carioca (testados em cinco ambientes) foram avaliados para rendimento de grãos na safra agrícola de 2006/07, no Estado de Santa Catarina. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a sensibilidade genotípica, por meio de funções preditas entre a diferença do potencial rendimento de grãos médio (kg ha-1), considerando todas as combinações possíveis entre os ambientes estudados. Ausência de significância para todos os genótipos testados de feijão preto indica um comportamento insensível destes genótipos frente às variações do par de ambiente Chapecó versus Lages. Por outro lado, o ambiente de Ponte Serrada, independentemente do grupo (preto ou carioca) e do outro ambiente de cultivo, afetou intensamente todas as funções preditas, indicando que estes genótipos devem ser recomendados para cultivo em ambientes estratificados.

Common bean genotypes (Phaseolus vulgaris L.) belonging to the black group (evaluated in six environments) or to the 'carioca' group (evaluated in five environments) were tested for grain yield in the season of 2006/07, in the Santa Catarina State. The objective of this study was to evaluated the genotypic sensibility through predicted functions among the differences of the grain yield considering all the possible combinations among the studied environments. Significance absence for all tested genotypes of the black group indicates an insensitive behavior of these genotypes relatively to the pair of environment Chapecó vs. Lages. On the other hand, the Ponte Serrada environment intensely affected all the predicted functions relatively to the other environments regardless of bean group (black or carioca), indicating that these genotypes should be recommended for cultivation in stratified environments.