Use of simulation to optimize a sweet corn breeding program: implementing genomic selection and doubled haploid technology.

Genomic selection and doubled haploids hold significant potential to enhance genetic gains and shorten breeding cycles across various crops. Here, we utilized stochastic simulations to investigate the best strategies for optimize a sweet corn breeding program. We assessed the effects of incorporating varying proportions of old and new parents into the crossing block (3:1, 1:1, 1:3, and 0:1 ratio, representing different degrees of parental substitution), as well as the implementation of genomic selection in two distinct pipelines: one calibrated using the phenotypes of testcross parents (GSTC scenario) and another using F1 individuals (GSF1). Additionally, we examined scenarios with doubled haploids, both with (DH) and without (DHGS) genomic selection. Across 20 years of simulated breeding, we evaluated scenarios considering traits with varying heritabilities, the presence or absence of genotype-by-environment effects, and two program sizes (50 vs 200 crosses per generation). We also assessed parameters such as parental genetic mean, average genetic variance, hybrid mean, and implementation costs for each scenario. Results indicated that within a conventional selection program, a 1:3 parental substitution ratio (replacing 75% of parents each generation with new lines) yielded the highest performance. Furthermore, the GSTC model outperformed the GSF1 model in enhancing genetic gain. The DHGS model emerged as the most effective, reducing cycle time from 5 to 4 years and enhancing hybrid gains despite increased costs. In conclusion, our findings strongly advocate for the integration of genomic selection and doubled haploids into sweet corn breeding programs, offering accelerated genetic gains and efficiency improvements.

Habilidad combinatoria de los caracteres relacionados con la producción de habichuela (Phaseolus vulgaris L.)

Las variedades de habichuela cultivadas en Colombia presentan un bajo potencial de producción, por lo que se hace necesario adelantar programas de mejoramiento, cuya ejecución depende del conocimiento de la habilidad combinatoria de los cultivares disponibles. Con el objetivo de evaluar la acción génica predominante en caracteres de importancia económica, se evaluaron 15 híbridos directos y seis progenitores. Las habilidades combinatorias general (HCG) y específica (HCE), se estimaron con el Método 2 modelo 1 de Griffing, que considera a los progenitores y sus cruzamientos directos. Se midieron los caracteres: número de vainas y producción por planta, peso promedio y longitud de la vaina. Los resultados indicaron efectos genéticos aditivos para longitud de la vaina; por el contrario, el número de vainas y producción por planta, se vieron influenciados por efectos genéticos no aditivos, mientras que el peso promedio de la vaina fue controlado por efectos genéticos, tanto aditivos como no aditivos. Los progenitores 1 y 6 mostraron efectos positivos más altos de HCG, para el peso promedio y longitud de la vaina, mientras los progenitores 5 y 6, lo fueron para la producción de vainas por planta y los progenitores 4 y 5, para el número de vainas por planta. La estimación de HCE más alta para todos los caracteres, se presentó en el hibrido 1x2, siendo la más adecuada para mejorar la producción de la habichuela.

Green bean varieties grown in Colombia have low production potential, therefore it is necessary to carry out plant breeding programs, which execution depends on the knowledge of the combinatorial ability of the available cultivars. To evaluate the predominant gene action in economically important traits 15 direct hybrids and six parents were evaluated. General combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) were estimated with Griffing's Method 2 model 1, which considers parents and their direct crosses. The characters: number of pods and yield per plant, average weight and pod length were measured. The results indicated additive genetic effects for pod length. In contrast, pod number and yield per plant were influenced by non-additive genetic effects, while average pod weight was controlled by both additive and non-additive genetic effects. Parents 1 and 6 showed higher positive effects of HCG for average pod weight and pod length, while parents 5 and 6 for pod yield per plant and parents 4 and 5 for number of pods per plant. The highest ECGH estimation for all traits was found in the 1x2 hybrid, being the most suitable for improving bean production.

Nutritive value of improved populations Brachiaria ruziziensis / Valor nutritivo de populações melhoradas de Brachiaria ruziziensis

A low number of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) cultivars available on the market and a lack of information about its forage potential have made it difficult to expand its cultivated area, and have therefore made it necessary to implement a breeding program for this species. Thus, the objective of this work was to evaluate the nutritional value of ten improved populations of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) and two controls (B. ruziziensis cv. Kennedy and B. brizantha cv. Marandu). The experimental design was a randomized block design with three replications in five sections. The data were submitted to analysis of variance in the subdivided plot in which the primary factors were the populations and the secondary cuts. The Tukey test was used at 5% of significance for the comparison of means. The genotypes used came from the third recurrent selection cycle of Embrapa dairy cattle, originating from the interbreeding of clones which had been identified as superior. The height of the cuts was 10 cm in relation to the ground. The material was cut and weighed in the field to obtain the sample weights to determine the nutritional forage value. After drying, the samples were ground in 1 mm sieves for chemical analyzes and in vitro digestibility. The best CP, ADF and NDF levels observed in IV populations (lower levels of ADF and NDF at 93 days of cut interval and lower NDF contents at 35 and 41 days of cut interval), population VI (higher CP content in the interval of 93 days, lower DM content at 64 and 93 days of cut interval, and lower NDF content at 35 and 64 days of cut interval) showed that these populations can be evaluated under grazing even at an advanced maturation stage. The objective of these selections was to evaluate the nutritional value of improved populations of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) in order to obtain more homogeneous populations for implantation of grazing experiments.(AU)

O reduzido número de cultivares de Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) disponíveis no mercado, a ausência de informações sobre seu potencial forrageiro que vem dificultando a expansão de sua área cultivada tornaram necessário a implantação de um programa de melhoramento genético desta espécie. O objetivo do trabalho foi avaliar o valor nutricional de dez populações melhoradas e duas testemunhas (B. ruziziensis cv. Kennedy e B. brizantha cv. Marandu). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com três repetições, em cinco cortes. Os dados foram submetidos à análise de variância conjunta no esquema de parcela subdividida no qual o fator primário foram as populações e o secundário os cortes. Para a comparação das médias utilizou-se o teste de Tukey a 5% de significância. Os genótipos utilizados foram provenientes do terceiro ciclo de seleção recorrente na Embrapa Gado de Leite, originadas do intercruzamento de clones identificados como superiores. A altura dos cortes foi de 10 cm em relação ao solo. O material foi cortado e pesado em campo para obtenção dos pesos das amostras para realização das avaliações do valor nutritivo da forragem. Após a secagem, procedeu-se a moagem das amostras em peneira de 1 mm para realização das análises químicas e digestibilidade in vitro. Os melhores teores de PB, FDA e FDN observados nas populações IV (menores teores de FDA e FDN aos 93 dias de intervalo de corte e menores teores de FDN aos 35 e 41 dias de intervalo), população VI (maior teor de PB no intervalo de corte de 93 dias, menor teor de FDA aos 64 e 93 dias de intervalo de corte e menor teor de FDN aos 35 e 64 dias de intervalo de corte) demonstram que mesmo em avançado estágio de maturação essas populações podem ser avaliadas sob pastejo. O objetivo dessas seleções foi avaliar o valor nutricional de populações melhoradas de Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) visando obter populações mais homogêneas para...(AU)

Nutritive value of improved populations Brachiaria ruziziensis / Valor nutritivo de populações melhoradas de Brachiaria ruziziensis

A low number of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) cultivars available on the market and a lack of information about its forage potential have made it difficult to expand its cultivated area, and have therefore made it necessary to implement a breeding program for this species. Thus, the objective of this work was to evaluate the nutritional value of ten improved populations of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) and two controls (B. ruziziensis cv. Kennedy and B. brizantha cv. Marandu). The experimental design was a randomized block design with three replications in five sections. The data were submitted to analysis of variance in the subdivided plot in which the primary factors were the populations and the secondary cuts. The Tukey test was used at 5% of significance for the comparison of means. The genotypes used came from the third recurrent selection cycle of Embrapa dairy cattle, originating from the interbreeding of clones which had been identified as superior. The height of the cuts was 10 cm in relation to the ground. The material was cut and weighed in the field to obtain the sample weights to determine the nutritional forage value. After drying, the samples were ground in 1 mm sieves for chemical analyzes and in vitro digestibility. The best CP, ADF and NDF levels observed in IV populations (lower levels of ADF and NDF at 93 days of cut interval and lower NDF contents at 35 and 41 days of cut interval), population VI (higher CP content in the interval of 93 days, lower DM content at 64 and 93 days of cut interval, and lower NDF content at 35 and 64 days of cut interval) showed that these populations can be evaluated under grazing even at an advanced maturation stage. The objective of these selections was to evaluate the nutritional value of improved populations of Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) in order to obtain more homogeneous populations for implantation of grazing experiments.

O reduzido número de cultivares de Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) disponíveis no mercado, a ausência de informações sobre seu potencial forrageiro que vem dificultando a expansão de sua área cultivada tornaram necessário a implantação de um programa de melhoramento genético desta espécie. O objetivo do trabalho foi avaliar o valor nutricional de dez populações melhoradas e duas testemunhas (B. ruziziensis cv. Kennedy e B. brizantha cv. Marandu). O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso com três repetições, em cinco cortes. Os dados foram submetidos à análise de variância conjunta no esquema de parcela subdividida no qual o fator primário foram as populações e o secundário os cortes. Para a comparação das médias utilizou-se o teste de Tukey a 5% de significância. Os genótipos utilizados foram provenientes do terceiro ciclo de seleção recorrente na Embrapa Gado de Leite, originadas do intercruzamento de clones identificados como superiores. A altura dos cortes foi de 10 cm em relação ao solo. O material foi cortado e pesado em campo para obtenção dos pesos das amostras para realização das avaliações do valor nutritivo da forragem. Após a secagem, procedeu-se a moagem das amostras em peneira de 1 mm para realização das análises químicas e digestibilidade in vitro. Os melhores teores de PB, FDA e FDN observados nas populações IV (menores teores de FDA e FDN aos 93 dias de intervalo de corte e menores teores de FDN aos 35 e 41 dias de intervalo), população VI (maior teor de PB no intervalo de corte de 93 dias, menor teor de FDA aos 64 e 93 dias de intervalo de corte e menor teor de FDN aos 35 e 64 dias de intervalo de corte) demonstram que mesmo em avançado estágio de maturação essas populações podem ser avaliadas sob pastejo. O objetivo dessas seleções foi avaliar o valor nutricional de populações melhoradas de Brachiaria ruziziensis (Syn. Urochloa) visando obter populações mais homogêneas para...