Fenotipagem digital integrada a modelos mistos para seleção de genótipos em trigo

dc.contributor.advisorPádua, José Maria Villela
dc.contributor.co-advisorZambiazzi, Scheila Roberta Guilherme
dc.contributor.co-advisorMatias, Filipe Inácio
dc.contributor.refereeZambiazzi, Scheila Roberta Guilherme
dc.contributor.refereeSantos, Pedro Henrique Araújo Diniz
dc.creatorCunha, Renan Simões
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7683502369778034
dc.date.accessioned2026-07-10T19:02:06Z
dc.date.issued2026-03-28
dc.description.abstractHigh Throughput Phenotyping (HTP), based on images acquired by unmanned aerial vehicles (UAVs), has emerged as a promising tool to complement conventional phenotyping by enabling rapid, precise, and non-destructive data collection on plant development. In wheat (Triticum aestivum L.) breeding programs, the integration of digital phenotypes with robust statistical methods may increase the efficiency of selecting superior genotypes. In this context, the objective of this study was to evaluate the potential use of digital phenotypes derived from multispectral drone imagery as auxiliary variables in selection methods for grain yield in wheat under different statistical modeling approaches. Public data from a wheat breeding experiment conducted by the North Dakota State University (NDSU) breeding program were used. The dataset comprised 106 wheat lines evaluated in a randomized complete block design during the 2021 growing season. Throughout the crop cycle, 15 UAV flights equipped with a multispectral sensor were performed, generating RGB orthomosaics, multispectral images, and digital surface models. Statistical analyses were conducted in the R environment, including the estimation of heritability, correlations between digital phenotypes and agronomic traits, and the comparison of different selection methods based on observed means, Best Linear Unbiased Estimators (BLUE), and Best Linear Unbiased Predictions (BLUP), with and without the inclusion of secondary variables derived from digital phenotyping. The results revealed high heritability for some digital phenotypes, particularly traits associated with estimated plant height and individual bands. Correlations among the different selection models ranged from 0.47 to 0.99, indicating agreement in genotype ranking. Overall, the evaluated models showed high consistency in identifying superior lines, suggesting that simpler statistical approaches may be applied without substantial loss of information in genotype selection.
dc.description.acaoclimatica6. Eficiência energética ou inovação ambiental
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.concentrationGenética e Melhoramento de Plantas
dc.description.odsODS 2: Fome zero e agricultura sustentável
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 12: Consumo e produção responsáveis
dc.description.odsODS 13: Ação contra a mudança global do clima
dc.description.resumoA fenotipagem de alto rendimento (High Throughput Phenotyping – HTP), baseada em imagens obtidas por veículos aéreos não tripulados (VANTs), tem se destacado como uma ferramenta promissora para complementar a fenotipagem convencional, permitindo a coleta rápida, precisa e não destrutiva de características relacionadas ao desenvolvimento das plantas. No melhoramento genético do trigo (Triticum aestivum L.), a integração entre fenótipos digitais e métodos estatísticos robustos pode aumentar a eficiência da seleção de genótipos superiores. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial de uso de fenótipos digitais derivados de imagens multiespectrais obtidas por drones como variáveis auxiliares em métodos de seleção para produtividade de grãos em trigo, sob diferentes ajustes estatísticos. Foram utilizados dados públicos provenientes de um experimento conduzido com 106 linhagens do programa de melhoramento de trigo da North Dakota State University (NDSU), avaliadas em delineamento em blocos casualizados na safra de 2021. Durante o ciclo da cultura foram realizados 15 voos com drone equipado com sensor multiespectral, permitindo a obtenção de ortomosaicos RGB, multiespectrais e modelos de superfície digital. As análises estatísticas foram realizadas no ambiente R, incluindo estimativas de herdabilidade, correlações entre fenótipos digitais e características agronômicas e comparação de diferentes métodos de seleção baseados em médias observadas, BLUE (Best Linear Unbiased Estimator) e BLUP (Best Linear Unbiased Prediction), com e sem inclusão de variáveis secundárias oriundas da fenotipagem digital. Os resultados evidenciaram altas herdabilidades para alguns fenótipos digitais, especialmente características associadas à altura estimada da planta e bandas individuais. As correlações entre os diferentes modelos de seleção variaram de 0,47 a 0,99, indicando concordância na classificação dos genótipos. Conclui-se que os modelos avaliados apresentaram alta consistência no ranqueamento das linhagens, sugerindo que abordagens estatísticas mais simples podem ser utilizadas sem perda relevante de informação na seleção de genótipos promissores.
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.identifier.citationCUNHA, Renan Simões. Fenotipagem digital integrada a modelos mistos para seleção de genótipos em trigo. 2026. 38 p. Dissertação (Mestrado em Genética e Melhoramento de Plantas) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2026.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/61005
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeInstituto de Ciências Naturais (ICN)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pósgraduação em Genética e Melhoramento de Plantas
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectSensoriamento remoto por drones
dc.subjectTrigo - Melhoramento genético
dc.subjectFenótipos digitais
dc.subjectFenotipagem de alto rendimento
dc.subjectHigh-throughput Phenotyping
dc.subjectUAV-based remote sensing
dc.subjectWheat breeding
dc.subjectDigital phenotypes
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIAS::AGRONOMIA::FITOTECNIA::MELHORAMENTO VEGETAL
dc.titleFenotipagem digital integrada a modelos mistos para seleção de genótipos em trigo
dc.title.alternativeDigital phenotyping integrated with mixed models for wheat genotype selection
dc.typedissertação

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