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Analysis strategies for optimizing the selection of potato clones

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Universidade Federal de Lavras

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Genética e Melhoramento de Plantas

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Meio ambiente
Tecnologia e produção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima

Dados abertos

Não

Resumo

A batata (Solanum tuberosum L.) destaca-se como a quarta cultura fundamental para a segurança alimentar global, atrás de arroz, trigo e milho. Essa importância é devido ao seu alto potencial produtivo por área, ciclo curto e valor nutricional. No entanto, o melhoramento genético desta cultura enfrenta desafios significativos devido à herança tetrassômica, alta heterozigosidade dos parentais, baixa taxa de multiplicação dos tubérculos, baixa herdabilidade para caracteres de rendimento de tubérculos, pequenos ganhos genéticos e interação genótipos por ambientes (G×E). Com o objetivo de aprimorar a eficiência do melhoramento genético da batata, foram realizados dois estudos no intuito de promover estratégias para incrementar a acurácia seletiva de clones de batata. O primeiro investigou a contribuição do efeito de família na seleção de clones na fase inicial de um programa de melhoramento de batata envolvendo a avaliação clonal em Single Trial (ST) ou Multi-Environment Trials (MET). Foram avaliados 1280 clones, oriundos de 67 famílias de irmãos completos (cruzamentos biparentais) em diferentes condições de estresse por calor para os caracteres total tuber yield (TTY) e specific gravity (SG). O segundo analisou a partição dos componentes de produção e seu impacto na acurácia seletiva, analisando 620 clones por meio de análises de modelos mistos unicaracterístico (MMUC) e modelo misto multicaracterístico (MMMC) na safra de inverno (sem estresse por calor) para os caracteres massa média de tubérculos (MMT), número total de tubérculos (NTT) e produtividade total de tubérculos (PTT), com o auxílio de imagens digitais. Os resultados demonstraram que a inclusão do efeito de família aumentou a eficiência seletiva tanto em análises ST quanto MET. O modelo MMMC apresentou melhor ajuste para o MMUC, porém não apresentou incremento na acurácia seletiva em análise univariada para safra de inverno. Entretanto, a análise multivariada para componentes de produção de batata, pode ser útil em cenários com baixo controle ambiental, proporcionando incremento na acurácia seletiva de clones em estágios iniciais do programa de melhoramento de batata. A inclusão do efeito de família é vantajosa, pois aumenta acurácia seletiva de clones de batata sem trazer custos adicionais. Palavras-chave: Solanum tuberosum L.; acurácia seletiva; análise multivariada; visão computacional.

Abstract

Potato (Solanum tuberosum L.) stands out as the fourth fundamental crop for global food security, behind rice, wheat, and corn, due to its high productive potential per area, short cycle, and nutritional value. However, genetic improvement of this crop faces significant challenges due to tetrasomic inheritance, high parental heterozygosity, low tuber multiplication rate, low heritability for tuber yield traits, small genetic gains, and genotype-by-environment interaction (G×E). With the objective of improving the efficiency of potato genetic improvement, two studies were conducted to promote strategies to increase the selective accuracy of potato clones. The first investigated the contribution of the family effect in the selection of clones in the initial phase of a potato breeding program involving clonal evaluation in Single Trial (ST) or Multi-Environment Trials (MET). 1280 clones from 67 full-sib families (biparental crosses) under different heat stress conditions were evaluated for the traits total tuber yield (TTY) and specific gravity (SG). The second analyzed the partition of yield components and their impact on selective accuracy, evaluating 620 clones using Single-trait Mixed Model (STMM) and Multi-trait Mixed Model (MTMM) in the winter crop (without heat stress) for the traits average tuber mass (ATM), total tuber number (TTN), and total tuber yield (TTY), using a digital imaging approach. The results demonstrated that the inclusion of the family effect increased selective efficiency in both ST and MET analyses. The MTMM model showed better fit than STMM, but showed no increase in selective accuracy in univariate analysis for the winter crop. However, multivariate analysis for potato yield components can be useful in scenarios with low environmental control, providing increased selective accuracy of clones in early stages of the potato breeding program. The inclusion of the family effect is advantageous, as it increases the selective accuracy of potato clones without incurring additional costs. Keywords: Solanum tuberosum L.; selective accuracy; multivariate analysis; computer vision.

Descrição

Área de concentração

Genética e Melhoramento de Plantas

Linha de pesquisa

Melhoramento Genético de Plantas, Genética Quantitativa e Biometria

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MARTINS, Vinícius Samuel. Analysis strategies for optimizing the selection of potato clones. 2025. 64 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Lavras, 2025.

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