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Genomic prediction and genome-wide association study: an application of quantitative genetics in plant breeding programs
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Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
O desenvolvimento de novas ferramentas e avanços em tecnologias genômicas de alto
rendimento têm facilitado a seleção genômica e a identificação regiões causais, especialmente
de características complexas. Dessa forma, a disponibilidade de marcadores abundantes e
baratos possibilitou a exploração das informações dos marcadores em programas de
melhoramento. As ferramentas mais comuns usadas em programas de melhoramento que
exploram a cobertura densa de marcadores são a predição genômica e estudos de associação
genômica. Na predição genômica, os parâmetros do marcador são estimados a partir de um
conjunto de dados de treinamento com indivíduos genotipados e fenotipados. Posteriormente,
o modelo treinado é usado para predizer o desempenho de indivíduos que são apenas
genotipados. Já os estudos de associação do genoma testam associações marcador-característica
que podem ser responsáveis pela variação causal. Nós investigamos o desempenho de diferentes
modelos de predição genômica para selecionar pais no estágio inicial de um programa de
melhoramento híbrido usando a capacidade geral de combinação estimada e seu impacto na
precisão da seleção e no ganho genético de longo prazo. Avaliamos o desempenho de cinco
modelos de predição genômica sob diferentes densidades de marcadores SNP ou genótipos
QTL usando simulações estocásticas de um programa de melhoramento híbrido completo. Nós
também investigamos a capacidade de GWAS univariada e multivariada de identificar
marcadores ligados a loci que contribuem para a resistência à podridão da espiga causada por
Diplodia ou Fusarium ou ambas as doenças em linhagens de milho. Avaliamos as abordagens
univariada e multivariada usando um painel diverso de milho avaliado para três características
diferentes.
Abstract
The development of new tools and advances in high throughput genomic technologies have
facilitated genomic selection the identification of sources of variation, especially of complex
traits. Therefore, the availability of abundant and cheap markers made it possible to exploit the
marker information in breeding programs. The most common tools used in breeding programs
that exploit the dense marker coverage are genomic prediction and genome-wide association
studies. In the genomic prediction, marker parameters are estimated from a training dataset with
genotyped and phenotyped individuals. Subsequently, the trained model is used to predict
performance for individuals that are only genotyped. On the other hand, genome-wide
association studies test marker-trait associations that may be responsible for the causal variation
of interest. We investigated the performance of different genomic prediction models to select
parents in the early stage of a hybrid breeding program using estimated general combining
ability and their impact on selection accuracy and long-term genetic gain. We evaluated the
performance of five genomic prediction models under different SNP marker densities or QTL
genotypes using stochastic simulations of an entire hybrid breeding program. We also
investigated the ability of univariate and multivariate GWAS identifying markers linked to loci
that contribute to resistance to Diplodia ear rot or Fusarium ear rot or both diseases in maize
inbred lines. We evaluated the univariate and multivariate approaches using a maize diverse
panel evaluated for three different traits.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
Palavras-chave
ISBN
DOI
Citação
DE JONG, G. Genomic prediction and genome-wide association study: an application of quantitative genetics in plant breeding programs. 2021. 83 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.
