Seleção de variáveis no estudo da diversidade genética via análise de procrustes

Abstract

Para o sucesso de um programa de melhoramento é indispensável que população de trabalho disponha de variabilidade genética de forma que a prática de seleção seja viável. Nesse sentido, a avaliação da divergência genética têm sido de grande importância por fornecerem parâmetros para a identificação de combinações híbridas cujo cruzamento proporcione maior efeito heterótico e maior probabilidade de recuperar genótipos superiores nas gerações segregantes. O estudo sobre diversidade genética elucida relações genéticas, quantifica ou prediz o nível de variabilidade total existente e sua distribuição entre indivíduos, acessos de bancos de germoplasma, linhagens e cultivares ou dentro de populações e espécies. Conhecimento que tem proporcionado, dentre outras coisas, importantes contribuições ao melhoramento genético, ao gerenciamento de bancos de germoplasma e à conservação de recursos genéticos. Assim, o interesse maior, em estudos de caracterização da diversidade genética das espécies vegetais, animais e de microrganismos consiste na identificação de grupos de genótipos similares de forma que a maior diferença entre os grupos formados seja realçada. Para isso, algumas técnicas multivariadas, como análise discriminante, componentes principais, análise de coordenadas e de agrupamento podem ser utilizadas nesse tipo de estudo. Contudo, de modo geral, tais técnicas ainda exigem a utilização de todas as variáveis para a avaliação dos indivíduos/acessos, o que nem sempre é possível devido ao alto custo ou mesmo o grau de dificuldade envolvido na obtenção de determinadas variáveis. É necessária, portanto, a aplicação de algum método de seleção de variáveis ou de um critério de seleção baseado em alguma técnica analítica, como é o caso do critério apresentado por Jolliffe (1972). Baseado na técnica de componentes principais, esse critério é usualmente utilizado na determinação da importância relativa de caracteres no estudo da diversidade de modo que caracteres de menor importância serão desconsiderados do estudo. Há também outra metodologia baseada em Análise de Procrustes ainda pouco utilizada em estudos de diversidade genética, sobretudo para este fim, por meio da qual é possível selecionar variáveis com base no padrão de dissimilaridade ou similaridade entre acessos. Desta forma, este trabalho tem por objetivo propor um critério baseado em Análise de Procrustes como nova possibilidade para a seleção de variáveis no estudo da diversidade genética. Em seguida, comparar o critério apresentado com o critério proposto por Jolliffe (1972) - ambos os critérios estabelecidos por meio do uso de componentes principais. Para elucidar a teoria apresentada, foram consideradas informações de 40 acessos de café Conilon avaliados em Sooretama/ES no ano 2000 segundo 16 caracteres agronômicos. As técnicas apresentadas neste trabalho demonstram ser vantajosas na seleção (ou descarte) de variáveis proporcionando relevante contribuição para os estudos sobre diversidade genética. A técnica apresentada, baseada em análise de Procrustes, torna-se uma alternativa mais eficaz do que o uso do critério de Jolliffe (1972) para fins de estudo da diversidade genética.

For the success of a breeding program, it is essential the existence of genetic variability in the base population so that selection practice can be feasible. In this context, the evaluation of genetic diversity have been very important because gives parameters to identify hybrid combinations whose cross provides the greatest heterotic effect and the highest probability of recovering superior genotypes in segregating generations. The study about genetic diversity aims to elucidate genetic relationships, quantify or predict the level of total variability existing and its distribution among genotypes, accessions of germplasm banks, landraces and cultivars or within populations and species. This knowledge have provided, among other things, important contributions to genetic breeding, the management of germplasm banks and the conservation of genetic resources. So, the main interest in characterization studies of genetic diversity of vegetable, animals and microorganisms species consists of identifying groups of similar genotypes, so that the largest difference between groups formed is highlighted. Some multivariate techniques such as discriminant analysis, principal component analysis, coordinate analysis and cluster analysis can be used in these studies. However, in general, these techniques still require the use of all variables for evaluation of genotypes - accessions, which is not always possible due to high cost or even the degree of difficulty involved in obtaining some variables. Thus, it is required the application of a variables selection method or a selection criterion based in an analytical technique, such as the criterion presented by Jolliffe (1972). Based on principal component technique, this criterion is commonly used to determine the relative importance of traits in diversity study, so that less important traits will be eliminated of the study. There is also another methodology based on Procrustes analysis still little used in genetic diversity studies, particularly for this purpose. By this methodology is possible to select variables based on the pattern of dissimilarity or similarity among accessions. Thus, this work aims to propose a criterion based on Procrustes analysis as a new possibility to select variables in genetic diversity study. Then, compare the criterion proposed with the criterion presented by Jolliffe (1972) - both criteria established through the use of principal components. To elucidate the theory presented, it was used the information from 40 accessions of Conilon coffee evaluated in Sooretama/ ES in the year 2000 regarding to 16 agronomic traits. The techniques presented in this work demonstrated to be advantageous in the selection (or discarding) of variables and consequently providing relevant contributions for genetic diversity study. The technique presented, based on Procrustes analysis, it becomes an alternative more effective than the criterion of Jolliffe (1972) for genetic diversity study.