tese
Efficacy of gaussian mixture models for genotype selection in coffee bean
Eficácia dos modelos de mistura gaussiano para seleção de genótipos de cafeeiro
Registro en:
VIEIRA JUNIOR, I. C. Eficácia dos modelos de mistura gaussiano para seleção de genótipos de cafeeiro. 2020. 80 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de Plantas) – Universidade federal de Lavras, Lavras, 2020.
Autor
Vieira Junior, Indalecio Cunha
Institución
Resumen
Coffee is one of the most important traded commodities in the world. It is well known that coffee
bean yield is subjected to strong variation through the years in a phenomenon called biennial
growth. This behavior has imposed great challenges on statistical analysis of coffee bean yield
data. In these species genotypes show a differential biennial behavior due to its physiological
response to environmental condition which suggests a mixture of subpopulations. Previous
studies have tried to solve the problem, however they assume the presence of only one stochastic
process generating the phenotypes. In the first paper it is proposed a finite mixture model to deal
with the biennial pattern as hidden variable. Individual (per harvest) and repeated measures analyses
were performed using conventional mixed models and Gaussian mixture mixed models. The results
showed a great increase on parameter efficiency estimation and lead to greater genetic gain
suggesting that for analysis of C. arabica progenies exhibiting different biennial patterns, mixture mixed
models are superior to traditional mixed models and to models that structure biennial effects using
covariance matrices. On the second paper the gaussian mixed mixture model is extended for genomic
prediction (GMGBLUP) and compared with a traditional genomic prediction model (GBLUP). The aim
was to verify the prediction accuracy when the markers effects are corrected for bias of the biennial
growth. For the real data set the GBLUP performed better in all harvests, however the simulated data
results showed that the GMGBLUP is superior when the subpopulations means are contrasting and the
mixture parameter is close to 0.5. The results suggest that GMGBLUP should be considered as an
alternative for genomic prediction in coffea genus, especially for species with strong biennial
growth behavior. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Café é uma das principais commodities no mundo. Sabe-se que a produção do cefeeiro
apresenta variações bruscas ao longo dos anos, fenômeno chamado de bienalidade. Tal
comportamento impõe enormes desafios na análise estatística de dados de produção de café.
Nessa espécie os genótipos apresentam comportamento diferencial devido a resposta
fisiológica frente as condições ambientais o que sugere a formação de mistura de
subpopulações. Estudos prévios propõe algumas soluções, porém eles assumem um único
processo estocástico gerando o fenótipo. No primeiro artigo é proposto um modelo de mistura
para lidar com o padrão da bienalidade, considerando o fenômeno uma variável latente.
Realizou-se análises individuais (por colheita) e de medidas repetidas para modelos mistos
padrão e modelo misto de mistura gaussiano. Houve aumento significativo na eficiência das
estimativas dos parâmetros e maior ganho genético, sugerindo que na análise de dados de
progênies de C. arabica exibindo diferentes padrões de bienalidade, modelos mistos de
mistura são superiores a modelos mistos e a modelos que estruturam os efeitos da bienalidade
com matrizes de covariância. No segundo artigo o modelo misto de mistura é estendido para
predição genômica (GMGBLUP) e comparado com um modelo convencional de predição
genômica (GBLUP). O objetivo foi verificar a acurácia preditiva quando os efeitos das marcas
são corrigidos para a bienalidade. Nos dados reais o GBLUP gerou melhores resultados,
entretanto nos dados simulados o GMGBLUP foi superior quando as subpopulações são
contrastantes e o parâmetro de mistura é próximo de 0.5. Os resultados GMGBLUP deve ser
considerado como uma alternativa para predição genômica em dados do gênero Coffea,
especialmente em espécies com forte bienalidade.