GANHO GENÉTICO NA CULTURA DA SOJA. Ivan Schuster

Ivan Schuster

GANHO GENÉTICO NA

CULTURA DA SOJA

Ganho Genético ou Ganho por Seleção

Diferencial de Seleção (DS): 𝐷𝑆 = 𝑋_𝑆 - 𝑋_𝑃

Ganho de seleção (GS), ou ganho genético: 𝐺𝑆 = 𝐷𝑆ℎ2

Ganho Genético

• Embora o objetivo do melhoramento genético seja o ganho genético, o melhorista observa o fenótipo.

V (Fenótipo) = V (Genótipo + Ambiente)

V (Fen

ótipo) = V (Genótipo) + V (Ambiente) + 2 COV (Genótipo, Ambiente)

Em termos dos parâmetros da população:

GA 2 A 2 G 2 F

σ

σ

2σ

σ







Componentes aditivos e de dominância

Considerando que:

Temos:

Padronizando-se todos os parâmetros por

, obtêm-se a estimativa da propor

ção da

variabilidade total que é devida às causas genéticas e ambientais.

2 i 2 d 2 a 2 G

σ

σ

σ

σ







σ

σ

σ

σ

2σ

σ











σ

2σ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

2σ

σ

σ

σ

σ

σ

_

_



_

_







σ

Herdabilidade

H2 _{= herdabilidade no sentido amplo}

h2 _{= herdabilidade no sentido restrito}

z = proporção da variação fenotípica atribuível aos efeitos ambientais

z’ = proporção da variação fenotípica atribuível aos efeitos genéticos não aditivos mais o

efeito ambiental, considerando _GA = 0

2 F GA 2 A 2 i 2 d 2 F 2 a 2 F GA 2 A 2 F 2 G 2 F 2 F

σ

2σ

σ

σ

σ

σ

σ

σ

2σ

σ

σ

σ

σ

σ

_

_



_

_







z'

h

z

H

1



2





2



h



1



z'

Diferencial de Seleção depende da Intensidade de Seleção

𝐷𝑆 =

𝑋

-

𝑋

Seleção 20%

Intensidade de seleção (i) é função da proporção de indivíduos selecionados

Intensidade de Seleção

• Expressando a intensidade de seleção em unidades de desvio padrão:

• Ganho de Seleção:

𝑖 =

𝐷𝑆 𝜎

𝐷𝑆 = 𝑖𝜎

Equação do Melhorista

i = intensidade de seleção h = acurácia



Equação do Melhorista

define o ganho genético por ciclo de seleção

No melhoramento genético, o objetivo é maximizar o ganho genético por unidade de tempo.

Considerando-se também o tempo necessário para a criação e desenvolvimento de novas variedades, em anos (n), teremos o ganho genético anual:

𝐺𝑆 =

𝑖ℎ𝜎

𝑛

Desafios para o Aumento do Ganho Genético



𝐺𝑆 =



𝑖 ℎ 𝜎

𝑛



𝐺𝑆 =

𝑖 ℎ



𝜎

𝑛



𝐺𝑆 =

𝑖



ℎ 𝜎

𝑛



𝐺𝑆 =

𝑖 ℎ 𝜎



𝑛

Aumento do Ganho Genético pelo Aumento da Intensidade de Seleção

• Considerando o objetivo de aumentar em 50% o Ganho Genético aumentando-se a Intensidade de Seleção.

1,5𝐺𝑆 =

(1,5𝑖) ℎ 𝜎

𝑛

• Considerando-se

o Proporção de indivíduos selecionados atualmente = 10% o Intensidade de seleção = 1,76 (tabela)

o Aumento de 50% -> i = 1,76 x 1,5 = 2,625 o Nova intensidade de seleção = 2,625

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Intensidade de Seleção

• Aumentar o tamanho das populações

o Para aumentar o ganho genético em 50%, aumentar o tamanho das populações em 10x

• Sem aumento do tamanho da população, redução do número de indivíduos selecionados

o Menor tamanho efetivo o Deriva genética

o Redução da variabilidade genética

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Acurácia

ℎ2 _{= ℎ}

Aumentar acurácia = aumentar herdabilidade

Considerando-se a meta de aumentar em 50% o Ganho Genético aumentando-se a Acurácia

1,5𝐺𝑆 =

𝑖 (1,5ℎ) 𝜎

𝑛

É necessário aumentar a herdabilidade em 2,25 vezes

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Acurácia

•

Aumento de herdabilidade

o Redução dos efeitos não genéticos (diminuição da variância ambiental).

• Melhores desenhos experimentais • Escolha de áreas uniformidades • Avaliações fenotípicas mais precisas • Seleção com base em valores genéticos

o Aumentando-se a variância genética

• Aumento das recombinações

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Variância Genética

Considerando-se a meta de aumentar em 50% o Ganho Genético aumentando-se a variância genética

1,5𝐺𝑆 = 𝑖 ℎ (1,5𝜎𝑎) 𝑛

1,5 𝜎_𝑎2 = 2,25𝜎_𝑎2

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Variância Genética

Aumento do Ganho Genético pelo aumento da Variância Genética

• Introdução de germoplasma (exótico ou não)

• Identificar a porção útil da variabilidade do germoplasma introduzido

o Métodos Biométricos o Métodos Moleculares o Pré-Melhoramento

Aumento do Ganho Genético pela redução do Intervalo entre Gerações (n)

• Ganho Genético pela reciclagem mais rápida da “nova genética”

• Considerando-se a meta de aumentar em 50% o Ganho Genético reduzindo-se o intervalo entre gerações

1,5𝐺𝑆 =

1,5(𝑖ℎ𝜎

)

𝑛

=

𝑖ℎ𝜎

𝑛

1,5

=

𝑖ℎ𝜎

0,67𝑛

• É necessário reduzir em 1/3 o tempo de lançamento das novas variedades ou da reciclagem das linhagens.

Ganho Genético



𝐺𝑆 =









•

Ganhos genéticos significativos podem ser obtidos otimizando-se cada um

dos componentes da equação do melhorista

o Aumentando a intensidade de seleção

o Aumentando a acurácia da estimação (ou predição) do valor genético, tanto a

partir de dados fenotípicos quanto moleculares

o Aumentando e explorando melhor a variabilidade genética útil de cada espécie

o Reduzindo o tempo entre gerações de melhoramento e até mesmo

reduzindo-se o número de gerações de reduzindo-seleção, para reduzir o ciclo de reciclagem das

linhagens

E-Book

Como Estimar o Ganho Genético dos Programas de Melhoramento

Comparando-se as fases do pipeline

Comparando-se cada fase do pipeline em diferentes anos

Conparando-se o Top 10% de cada fase do pipeline em diferentes anos Comparando-se os lançamentos de cada ano

Importante: Usar sempre valores genéticos ou valores relativos a um grupo de testemunhas.

Aumento de Produtividade da Soja nos EUA

Source % Genetic gain

MG II 0.9

MG III 0.9

MG IV 1.1

Considerando que 2/3 do aumento de produtividade é genético:

Aumento de Produtividade da Soja na Argentina

de Felipe, 2016 – Crop Sciences

Geral (1,1% ao ano) Top 10% (0,7% ao ano)

y = 43,087x - 83801 R² = 0,8774 500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 4.000 1 .9 7 6 1 .9 7 8 1 .9 8 0 1 .9 8 2 1 .9 8 4 1 .9 8 6 1 .9 8 8 1 .9 9 0 1 .9 9 2 1 .9 9 4 1 .9 9 6 1. 99 8 2 .0 0 0 2 .0 0 2 2 .0 0 4 2 .0 0 6 2 .0 0 8 2 .0 1 0 2 .0 1 2 2 .0 1 4 2 .0 1 6 2 .0 1 8 2 .0 2 0

Produtividade de Soja no Brasil nos Últimos 40 Anos

Com dados da Conab, 2017

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5% 3,0% 3,5% 1 .9 7 8 1 .9 8 0 1 .9 8 2 1 .9 8 4 1 .9 8 6 1 .9 8 8 1 .9 9 0 1 .9 9 2 1 .9 9 4 1 .9 9 6 1 .9 9 8 2 .0 0 0 2 .0 0 2 2 .0 0 4 2 .0 0 6 2 .0 0 8 2 .0 1 0 2 .0 1 2 2 .0 1 4 2 .0 1 6

Se o ganho em kgha é constante, o ganho % é decrescente

Ganho Genético da Soja no Brasil

•

Nos últimos 40 anos, aumento da produtividade de 43 kg/ha/ano

•

Considerando-se que de 50% a 70% do aumento de produtividade seja genético:

o Ganho genético a nível de produtor de 21,5 a 30,1 kg/ha/ano

Gap entre produtividade potencial e produtividade do agricultor

Produtividade Real x Potencial Atual

Brasil CESB

Fonte CESB e Conab 5621 kg

195% 5196 kg 259%

5851 kg 189%

Resumo

• Equação do Melhorista:

𝐺𝑆 =

𝑖ℎ𝜎

𝑛

• Aumento do Ganho Genético deve considerar simultaneamente aumentos em i, h e _a , e diminuição de n.

• Aumentos de produtividade noa EUA, Argentina e Brasil tem sido de aproximadamente 1% ao ano.

• Instituições de pesquisa precisam identificar oportunidades para reduzir a diferença entre produtividade potencial já disponível e as produtividades médias obtidos pelos produtores.