Genotype plus genotype by-environment interaction biplot and genetic diversity analyses on multi-environment trials data of yield and technological traits of cotton cultivars / Biplot de genótipo mais interação genótipo por ambiente e diversidade genética em dados de produtividade e qualidade de fibras em cultivares de algodão provenientes de ensaios multi-ambientes

Understanding the genetic diversity and overcoming genotype-by-environment interaction issues is an essential step in breeding programs that aims to improve the performance of desirable traits. This study estimated genetic diversity and applied genotype + genotype-by-environment (GGE) biplot analyses in cotton genotypes. Twelve genotypes were evaluated for fiber yield, fiber length, fiber strength, and micronaire. Estimation of variance components and genetic parameters was made through restricted maximum likelihood and the prediction of genotypic values was made through best linear unbiased prediction. The modified Tocher and principal component analysis (PCA) methods, were used to quantify genetic diversity among genotypes. GGE biplot was performed to find the best genotypes regarding adaptability and stability. The Tocher technique and PCA allowed for the formation of clusters of similar genotypes based on a multivariate framework. The GGE biplot indicated that the genotypes IMACV 690 and IMA08 WS were highly adaptable and stable for the main traits in cotton. The cross between the genotype IMACV 690 and IMA08 WS is the most recommended to increase the performance of the main traits in cotton crops.

Compreender a diversidade genética e contornar os problemas causados pela interação genótipos por ambientes é uma etapa importante em programas de melhoramento. Este estudo teve como objetivo estimar a diversidade genética e aplicar a metodologia de biplot genótipo + genótipo por ambiente (GGE biplot) em doze genótipos de algodão avaliados quanto ao rendimento da fibra, comprimento da fibra, resistência da fibra e micronaire. A estimativa dos componentes de variância e dos parâmetros genéticos foi feita através do método da máxima verossimilhança restrita e a predição dos valores genotípicos por meio da melhor predição linear não enviesada. Os métodos de Tocher modificado e análise de componentes principais (PCA) foram utilizados para quantificar a diversidade genética entre os genótipos. O método GGE biplot foi conduzido para encontrar os melhores genótipos em relação à adaptabilidade e estabilidade. As técnicas de Tocher e PCA permitiram a formação de clusters de genótipos semelhantes com base em uma estrutura multivariada. O GGE biplot indicou que os genótipos IMACV 690 e IMA08 WS foram altamente adaptáveis e estáveis para as principais características do algodão. O cruzamento dentre os genótipos IMACV 690 e IMA08 WS é o mais recomendado para aumentar o desempenho das principais características na cultura do algodão.

Genotype by environment interactions for body weight in Mediterranean buffaloes using reaction norm models / Interacción genotipo × ambiente para peso corporal de búfalos Mediterráneos utilizando modelos de norma de reacción / Interação genótipo × ambiente para peso corporal de búfalos Mediterrâneos utilizando modelos de norma de reação

Abstract Background: Buffalo breeding has significantly increased in Brazil over recent years. However, few genetic evaluations have been conducted. Objective: To assess Genotype x Environment Interactions in the Mediterranean Water Buffalo in Brazil, for weight at 205 days of age, using reaction norm models via random regression. Methods: Data for buffaloes born between 1990 and 2014 were collected from five farms ascribed to the Brazilian Buffaloe Improvement Program, located in the North (1), Northeast (1), South (2) and Southeast (1) regions of Brazil. The initial database consisted of 5,280 observations at 205 days of age (W205). We assessed fit using two hierarchical reaction norm models: a two-step (HRNM2s) and a one-step (HRNM1s). Model fit was estimated using the Deviance Information Criterion, Deviance Based on Bayes Factors and Deviance based on Conditional Predictive Ordinate. The environmental descriptors were created to group individuals into common production environments based on year, season, herd and sex. Results: The best fit was obtained for the hierarchical reaction norm model with one-step (HRNM1s). Direct heritability estimates for this model ranged from 0.17 to 0.67 and the maternal heritability from 0.02 to 0.11 with increasing environmental gradient. Lower correlations among the sire classifications were obtained in comparison with HRNM1s in environments with low and high management, confirming the presence of genotype x environment interactions. Conclusion: We recommend a wider application of genetic evaluation in buffalo aimed at identifying optimal genotypes within specific environments.

Resumen Antecedentes: La cría de búfalos ha aumentado significativamente en Brasil en los últimos años. Sin embargo, se han realizado escasas evaluaciones genéticas. Objetivo: Evaluar las interacciones genotipo x ambiente en búfalos de agua Mediterráneos criados en Brasil, para peso a los 205 días de edad, utilizando modelos de reacción mediante regresión aleatoria. Métodos: Los datos de búfalos nacidos entre 1990 y 2014 se obtuvieron de cinco granjas situadas en el Norte (1), Nordeste (1), Sur (2) y del Sureste (1) de Brasil. Todas estas haciendas participan en el Programa Brasileño de Mejoramiento de Búfalos. Nuestra base de datos inicial consistió de 5.280 observaciones a los 205 días de edad (P205). Evaluamos el ajuste utilizando dos modelos de norma de reacción jerárquica: de dos pasos (HRNM2s) y un paso (HRNM1s). El ajuste del modelo se estimó usando el Criterio de información de la desviación, desviación basado en los factores de bayes y desviación basado en la ordenación predictiva condicional. Los descriptores ambientales fueron creados para agrupar individuos en ambientes de producción comunes basados en año, estación, rebaño y sexo. Resultados: El mejor ajuste se obtuvo para el modelo de norma de reacción jerárquica con un paso (HRNM1s). Las estimaciones de heredabilidad directa para este modelo variaron de 0,17 a 0,67 y la heredabilidad materna de 0,02 a 0,11 con gradiente ambiental creciente. Las correlaciones más bajas entre las clasificaciones de los reproductores se obtuvieron en comparación con las HRNM1s, en ambientes con bajo y alto manejo, confirmando la presencia de interacciones genotipo x ambiente. Conclusiones: Recomendamos la aplicación amplia de la evaluación genética en búfalos para identificar genotipos óptimos en ambientes específicos.

Resumo Antecedentes: A criação de búfalos aumentou significativamente no Brasil nos últimos anos. No entanto, eles raramente foram objeto de avaliações genéticas. Objetivo: Avaliar as interações genótipo x ambiente em búfalo Mediterrâneo criados no Brasil, para peso aos 205 dias de idade, utilizando modelos de reação por meio de regressão aleatória. Métodos: Os dados para búfalos de água do Mediterrâneo nascidos entre 1990 e 2014 foram coletados de cinco fazendas localizadas nas regiões Norte (1), Nordeste (1), Sul (2) e Sudeste (1) do Brasil. Todas essas fazendas participam do Programa Brasileiro de Melhoramento dos Búfalos. Nosso banco de dados inicial consistiu de 5.280 observações aos 205 dias de idade (P205). Nós avaliamos o ajuste usando dois modelos de norma de reação hierárquica: um de dois passos (HRNM2s) e um passo (HRNM1s). O ajuste do modelo foi estimado usando o Critério de informações do desvio, desvio baseado nos fatores de bayes e desvio baseado na ordenação preditiva condicional. Os descritores ambientais foram criados para agrupar indivíduos em ambientes de produção comuns baseados em ano, estação, rebanho e sexo. Resultados: O melhor ajuste foi obtido para o modelo de norma de reação hierárquica com um passo (HRNM1s). As estimativas de herdabilidade direta para este modelo variaram de 0,17 a 0,67 e a herdabilidade materna de 0,02 a 0,11 com gradiente ambiental crescente. As correlações mais baixas entre as classificações dos reprodutores foram obtidas em comparação com as HRNM1s, em ambientes com baixo e alto manejo, confirmando a presença de interações genótipo x ambiente. Conclusões: Recomendamos a aplicação mais ampla da avaliação genética em búfalos visando identificar genótipos ótimos em ambientes específicos.

Common bean elite lines cultivated under nitrogen fertilization and inoculation with Rhizobium tropici / Linhagens elite de feijoeiro-comum cultivadas com fertilização nitrogenada e inoculação com Rhizhobium tropici

ABSTRACT:More efficient strains of Rhizobiumhave been selected for use in common bean. However, little effort was made with lines selection. The main goals of this research were to verify the presence of interaction involving common bean elite lines utilizing Nitrogen fertilization and Rhizobiuminoculation for grain yield and to identify lines with superior yields utilizing biological nitrogen fixation. Eight field trials were conducted at four location-years in Brazilian savanna, using randomized complete blocks design with three replications. Each trial was composed of 17 carioca elite lines. Every two tests in each location were planted side by side, one with mineral nitrogen fertilization (90kg) and the other one with inoculation with Rhizobium tropiciSEMIA 4080 strain. Elite lines interaction with nitrogen fertilization/inoculation was not important, so, it is possible to select lines for utilization in both growing systems. In some locations-years, interaction between lines and Rhizobiuminoculation was most affected by environment conditions, causing modification in lines classification according to the type of nitrogen supplying used. In general, the lines presented higher yields when fertilized with mineral nitrogen as compared with inoculation. The cultivar 'BRS Pontal' presented high and similar yields under both systems of nitrogen supply.

RESUMO:Estirpes de rizóbio mais eficientes têm sido selecionadas para uso em feijoeiro-comum. Entretanto, pouco tem sido feito na seleção de linhagens mais eficientes. Os objetivos desse trabalho foram verificar a presença de interação entre linhagens elite de feijoeiro-comum com uso de fertilização nitrogenada e inoculação com rizóbio, para produtividade de grãos e identificar linhagens com produção superior, quando inoculadas com rizóbio. Oito experimentos foram conduzidos em quatro locais/anos no cerrado brasileiro, compostos por 17 linhagens elite, em blocos ao acaso com três repetições. Em cada local/ano foram conduzidos dois experimentos, lado a lado: um com fertilização mineral de nitrogênio (90kg) e outro com inoculação com rizóbio. A interação entre as linhagens elite e o tipo de fornecimento de nitrogênio não foi importante, indicando que é possível selecionar linhagens para uso simultâneo nos dois sistemas de cultivo. Em alguns locais, a interação entre as linhagens e a inoculação com rizóbio foi mais afetada pelo ambiente, causando modificações na classificação das linhagens nos dois tipos de fornecimento de nitrogênio. De modo geral, a produtividade foi maior utilizando-se fertilização mineral, quando comparada com a inoculação. A cultivar 'BRS Pontal' apresentou produtividade alta e semelhante nos dois sistemas de fornecimento de nitrogênio.

Utilização de modelos de norma de reação com variância residual heterogênea para estudo de valores genéticos de peso de codornas de corte em função de níveis de proteína bruta na dieta / Using reaction norm models with heterogeneous residual variance to study genetic values of meat type quail weight in function of crude protein levels of diet

Avaliou-se a sensibilidade dos valores genéticos do peso de codornas de corte, mensurados ao 21º e 35º dias de idade, a dietas contendo diferentes níveis de proteína bruta. Observações obtidas de animais provenientes de duas linhagens (EV1 e EV2) foram utilizadas no ajuste de modelos de regressão aleatória, considerando-se heterogeneidade de variância residual. Os coeficientes de regressão aleatória do intercepto (b0) e linear (b1) apresentaram correlação positiva entre si em todas as análises, porém a linhagem EV2 apresentou maior magnitude dos valores deste parâmetro para ambas as idades. Houve heterogeneidade de variância genética aditiva e alteração na herdabilidade com a mudança no nível proteico da dieta para ambos os grupos genéticos e em todas as idades avaliadas. As normas de reação do grupo EV1 indicam presença de interação entre genótipo e ambiente (G x E) em ambas as idades, com alteração na ordem dos efeitos genéticos de peso em função do nível proteico da dieta. Modificação da dispersão dos valores genéticos em função do nível de proteína indica presença de G x E na linhagem EV2. Portanto, a avaliação genética de codornas de corte sob dietas contendo determinado nível de proteína bruta não permite a predição de valores genéticos para outros níveis proteicos da dieta.

The sensitivity of genetic values for body weight of meat type quails predicted at 21 and 35 days of age under diets with different crude protein levels was evaluated. Data from subjects belonging to two strains (EV1 and EV2) were used to fit a random regression model under heterogeneity of residual variance assumption. The random regression coefficients for intercept (bo) and slope (b1) were positively correlated in all analyses results, but the correlation was higher in the EV2 data analyses for both ages. Results indicated that additive genetic variance and heritability change as a function of the environment gradient for both genetic strains and ages. The reaction norms for EV1 strain suggest there is genotype by environment interaction (G x E) for both ages as there were remarkable changes in the ranking of body weight breeding values for different crude protein levels. Furthermore, changes in the magnitude of the genetic effects dispersion as a function of protein level of diet indicates there is G x E in EV1 and EV2 strains. Therefore, the prediction of breeding values for body weight of quails under a specific level of crude protein in the diet does not hold for different environments regarding the level of this nutrient.

Efectos de interacción genotipo por ambiente para peso corporal a los 130 días en camarón blanco del Pacífico [Penaeus (Litopenaeus) vannamei] / Genotype by environment interaction effects for body weight at 130 days of age in the Pacific white shrimp [Penaeus (Litopenaeus) vannamei]

Body weight of Pacific white shrimp [Penaeus (Litopenaeus) vannamei] at 130 days of age was analyzed in three environments corresponding to different management systems: semi-intensive (10 shrimp/m²) in Pozos, Sinaloa (POZOS10), intensive (30 shrimp/ m²) in Pozos, Sinaloa (POZOS30), and super-intensive (85 shrimp/m²) in Bahia de Kino, Sonora (KINO85). Data were obtained from 18 087 sibs from 113 sires and 143 dams. The aim of the study was to evaluate the presence of genotype by environment interaction effects (IGA) and the effect of the (co) variance between full-sibs family common effects on the genetic parameter estimates. Estimates of h² with a model including independent full-sibs family common effects were between 0.26 and 0.39 across environments, while the estimates for a model with correlated full-sibs family common effects were estimated between 0.14 and 0.23. No differences were found for h² values between environments. The genetic correlations between environments were not lower from unity with any model; therefore, it is concluded that no evidence of genotype-environment interaction exists for body weight at 130 days in Pacific white shrimp, under the environments used in this study. The inclusion of the (co)variance between full-sibs family common effects of different environments affected the parameter estimates. These results also indicate that ranking of the breeding animals will be similar in all the studied production environments.

Se analizó información de peso corporal de camarón blanco del Pacífico [Penaeus (Litopenaeus) vannamei] a los 130 días, en tres sistemas de manejo: semiintensivo (10 camarones/m²); intensivo (30 camarones/m²), ambos en Pozos, Sinaloa, y super-intensivo (85 camarones/m²), en Bahía de Kino, Sonora. Los registros corresponden a 18 087 individuos, hijos de 113 sementales y 143 hembras, con la finalidad de evaluar la existencia de interacciones genotipo por ambiente (IGA) y el efecto de la covarianza de los efectos comunes de familia de hermanos en la estimación de parámetros genéticos. Las estimaciones de h² con un modelo que consideró los efectos comunes de familia de hermanos como independientes, fueron de 0.26 a 0.39 y de 0.14 a 0.23, para un modelo que consideró dichos efectos como correlacionados. No existió diferencia significativa entre los valores de h² de los ambientes, y las correlaciones genéticas entre ambientes no fueron menores a uno con ninguno de ambos modelos, se concluye que no hay evidencia de IGA en el peso corporal a los 130 días de P. vannamei en los ambientes estudiados en este trabajo. La inclusión de la covarianza entre efectos de familias de hermanos en el análisis afectó los valores de los parámetros. Se concluye que el ordenamiento de los reproductores será similar en los ambientes estudiados.

Genotype by environment interaction for 450-day weight of Nelore cattle analyzed by reaction norm models

Genotype by environment interactions (GEI) have attracted increasing attention in tropical breeding programs because of the variety of production systems involved. In this work, we assessed GEI in 450-day adjusted weight (W450) Nelore cattle from 366 Brazilian herds by comparing traditional univariate single-environment model analysis (UM) and random regression first order reaction norm models for six environmental variables: standard deviations of herd-year (RRMw) and herd-year-season-management (RRMw-m) groups for mean W450, standard deviations of herd-year (RRMg) and herd-year-season-management (RRMg-m) groups adjusted for 365-450 days weight gain (G450) averages, and two iterative algorithms using herd-year-season-management group solution estimates from a first RRMw-m and RRMg-m analysis (RRMITw-m and RRMITg-m, respectively). The RRM results showed similar tendencies in the variance components and heritability estimates along environmental gradient. Some of the variation among RRM estimates may have been related to the precision of the predictor and to correlations between environmental variables and the likely components of the weight trait. GEI, which was assessed by estimating the genetic correlation surfaces, had values < 0.5 between extreme environments in all models. Regression analyses showed that the correlation between the expected progeny differences for UM and the corresponding differences estimated by RRM was higher in intermediate and favorable environments than in unfavorable environments (p < 0.0001).

Interação genótipo x ambiente e estimativas de parâmetros genéticos dos pesos aos 205 e 365 dias de idade de bovinos Nelore / Genotype by environment interaction and genetic parameter estimates for 205 and 365 body weight of Nelore cattle

Dados de pesos aos 205 (P205) e 365 (P365) dias de idade, de 46.408 animais Nelore, nascidos entre 1976 e 2000, provenientes de 530 rebanhos dos diversos estados brasileiros, foram utilizados para avaliar as interações genótipo x ambiente (IGA) e estimar herdabilidades direta e materna dos pesos pelo método da máxima verossimilhança restrita. O modelo estatístico utilizado incluiu efeitos fixos de grupo contemporâneo, idade da vaca ao parto (covariável) e efeitos aleatórios genéticos aditivo direto e materno. As correlações genéticas, estimadas para as características P205 e P365, cada uma considerada como característica distinta em cada uma das regiões Sul (S), Sudeste (SE), Centro-Oeste (CO), Norte (N) e Nordeste (NE), foram, respectivamente, 0,86 e 0,84, 0,64 e 0,35, 0,75 e 0,42, 0,79 e 0,86, 0,92 e 0,81, 0,95 e 0,83, 0,83 e 1,00, 0,88 e 0,81, 0,33 e 0,85, 0,63 e 0,99 para S e SE, S e CO, S e N, S e NE, SE e CO, SE e N, SE e NE, CO e N, CO e NE e N e NE. As baixas correlações genéticas indicaram que há efeito da interação genótipo x ambiente nas combinações que envolvem as regiões S/CO, S/N, S/NE, CO/NE e N/NE para P205 dias de idade e S/CO e S/N para P365 dias de idade, havendo, portanto, necessidade de avaliação genética regional quando se consideram regiões bastante distintas.

Body weight records at 205 (205BW) and 365 (365BW) days of age of 46,408 Nelore animals, born from 1976 to 2000 period in 530 Nelore herds of several states of Brazil, were used to evaluate genotype by environment interactions and to estimate genetic and maternal heritability by restricted maximum likelihood methodology. The statistical model included the fixed effects of contemporary group and age of cow (covariate), and the random direct and maternal additive genetic effects. The genetic correlation for 205BW and 365BW, each one considered as different traits in each of the South (S), Southeast (SE), Central west (CO), North (N) and Northeast (NE) regions were 0.86 and 0.84, 0.64 and 0.35, 0.75 and 0.42, 0.79 and 0.86, 0.92 and 0.81, 0.95 and 0.83, 0.83 and 1.00, 0.88 and 0.81, 0.33 and 0.85, 0.63 and 0.99 for S/SE, S/CO, S/N, S/NE, SE/CO, SE/N, SE/NE, CO/N, CO/NE and N/NE, respectively. There is a significant genotype by environment interaction for 205BW in the combination involving the S/CO, S/N, S/NE, CO/NE, and N/NE regions. There are significant genotype by environment interaction effects in the combination involving the S/CO and S/N regions for 365BW. Based on genetic x environment interaction results, regional genetic evaluation is recommend for the very distinct regions.