Seleção genômica usando genotipagem de baixa saturação no melhoramento genético do cafeeiro

Abstract

A eficiência da seleção genômica (GS) utilizando relativa baixa cobertura de marcadores moleculares e tamanho populacional reduzido foi avaliada para o melhoramento genético de Coffea arabica, considerando características oligogênicas. Foram analisadas populações simuladas, até a sexta geração de seleção e autofecundação, com características envolvendo quatro genes com 40% ou 80% de herdabilidade, em cenários com sete densidades de marcadores e cinco tamanhos populacionais. Os valores genéticos genômicos dos indivíduos foram preditos com os métodos BLASSO e RR-BLUP e foram analisadas duas intensidades de seleção e o uso de marcadores dominantes versus codominantes. Em cada cenário foram estimados: coeficiente de endogamia, média e variância genotípica, capacidade preditiva e capacidade seletiva. Foram considerados viáveis os cenários em que os alelos favoráveis foram fixados até a sexta geração e foi procurado o uso mínimo de marcadores e menor tamanho populacional. Quatro resultados iniciais aumentaram a eficiência e eficácia seletiva: o uso de marcadores codominantes, o uso do método RR-BLUP, o aumento da intensidade de seleção e a seleção dos marcadores que maximizaram a acurácia preditiva. Sob estas condições a seleção foi eficaz, sendo que nas características de alta e media herdabilidade foram fixados alelos na sexta geração, usando densidades de marcadores com distância entre marcas de até 6 cM e populações de pelo menos 200 indivíduos. Com 400 indivíduos foi possível a fixação na geração F 5, com as mesmas distâncias entre marcadores. Marcadores dominantes e densidades em que regiões codificadoras não sejam marcadas são os principais inconvenientes para a utilização da GS nos cenários avaliados.

The efficiency of genomic selection (GS) using relative low density molecular markers and reduced population size was evaluated for breeding of Coffea arabica, considering oligogenic traits. Simulated population were analyzed until the sixth generation of selection and selfing, with traits involving four genes with 40% or 80% heritability, in scenarios with seven marker densities and five population sizes. The genomic breeding values of the individuals were predicted using the RR-BLUP and BLASSO methods. Two selection intensities were analyzed, as well as dominant versus codominant markers. The following variables were estimated in each scenario: inbreeding coefficient, genotypic mean and genotypic variance, predictive capacity, and selective capacity. The scenario was considered viable when it used the minimum number of markers and smaller population size, and when the favorable alleles were fixed until the sixth generation. The strategies that increased efficiency and selective efficacy were: use of codominant markers, use of the RR-BLUP method, increase in the intensity of selection, and selection of markers that maximized the predictive accuracy. In intermediate and high heritability traits, the favorable alleles were fixed in F 6 generation, using densities with distances between markers of up to 6 cM, and training populations of at least 200 individuals. Four hundred individuals would allow the fixation in the F 5 generation, with the same distances between markers. Therefore, GS methods can be used to select oligogenic traits in the scenarios evaluated; however, dominant markers and densities where coding regions are not marked are the main drawbacks for the use of these methods.