Universidade Federal de Viçosa

Programa de Pós Graduação em Genética e Melhoramento

Seminário de Tese

                              

 

PRELECIONISTAS: Mauro Sérgio de Oliveira Leite

COMISSÃO ORIENTADORA:  Luiz Alexandre Peternelli

                                                       Márcio Henrique Pereira Barbosa

                                                       Paulo Roberto Cecon

                                                       Cosme Damião Cruz

 

Tamanho da amostra em experimentos com famílias de cana-de-açúcar e estimação de parâmetros genéticos e fenotípicos

 

Na tentativa de obter maior eficiência nos programas de melhoramento da cana-de-açúcar, uma nova etapa tem sido incorporada às fases iniciais. Essa etapa, chamada seleção de famílias, consiste em identificar cruzamentos superiores, dentre os vários cruzamentos testados, que serão utilizados para formar a população base sobre a qual se fará a seleção individual. Esta metodologia possibilita também o descarte de progênies inferiores já nas fases iniciais do programa (Barbosa; Silveira, 2000, citados por Bastos, 2005). Várias pesquisas demonstraram que a combinação seleção de famílias com seleção massal dentro das famílias selecionadas, nas etapas iniciais dos programas de melhoramento, proporcionou maiores ganhos genéticos e maior freqüência de clones superiores (MCRAE et al., 1993; COX et al., 1996).

Para a avaliação das famílias é preciso coletar dados de plantas individuais, porém o espaço, mão de obra e tempo necessários para esta avaliação em componentes produtivos, por exemplo, são tão grandes que uma metodologia consistente para avaliar progênies em estágios iniciais de seleção seria muito importante (Wu et al. 1978). Referente à cana-de-açúcar, verifica-se na literatura recomendações bastante variadas sobre qual deveria ser a amostra mínima representativa das propriedades genéticas das famílias. Nesse caso, as sugestões variam de 14 a 500 plantas por família (WU et al., 1977; WU et al., 1978; MARIOTTI et al., 1981; PEIXOTO; RICCI, 1984; BARBOSA et al., 2001; Leite et al., 2006). Estas sugestões de tamanhos de amostras variam em função do parâmetro a ser estimado, e também de acordo com o tipo de caráter avaliado, além das variadas metodologias empregadas para se estimar o tamanho da amostra.

Qualquer que seja a forma de avaliar as famílias, ainda figura a questão do número de indivíduos necessários para representar a performance dessas famílias avaliadas. Contribuindo para a otimização dos recursos disponíveis num programa de melhoramento, uma avaliação do número de indivíduos necessários para representar precisamente e eficientemente a média, variância e outros parâmetros nas famílias é também necessária e tem sido pesquisada.

O tamanho da amostra em experimentos agrícolas é um dos principais problemas a ser definido pelos pesquisadores (Stuker; Boff, 1998) e a necessidade de identificação do melhor tamanho de amostra é evidente nos vários ramos da pesquisa, principalmente nos casos onde a capacidade de detecção de pequenas diferenças é essencial para o sucesso na identificação de técnicas mais adequadas.

            Dado o exposto acima, o presente estudo teve como objetivos a determinação do número mínimo de plantas que deve ser amostrado em experimentos de famílias de cana-de-açúcar, para características de caráter produtivo, que possibilite, sem perda de eficácia, a estimação de alguns parâmetros utilizados como auxílio na seleção das famílias; e discutir sobre as variações ocorridas nas estimativas desses parâmetros nos diversos tamanhos da amostra.

            Os dados utilizados neste trabalho foram coletados em julho de 2005 em um experimento montado no delineamento em blocos cazualizados completos, com seis repetições e 20 parcelas (famílias). Cada parcela foi composta por dois sulcos de 5 m, espaçados de 1,40 m, sem bordadura, sendo cada sulco constituído por dez plantas com espaçamento de meio metro entre elas. A partir da análise, foram calculadas as estimativas dos seguintes parâmetros: componente de variância genótipico; componente de variância ambiental, componente de variância fenotípica entre e dentro, coeficiente de variação experimental, coeficiente de variação genético, relação CVg/CVe e a herdabilidade considerando como critério de seleção as médias entre famílias e os valores indivíduais.

            Para a obtenção das amostras foi utilizada a técnica de reamostragem "bootstrap" (Davison; Hinkley, 1997), obtendo-se a média, o erro padrão e o intervalo de confiança para os vetores de estimativas dos parâmetros. Utilizou-se também o método de máxima curvatura modificado (Meir; Lessman, 1971), e a intensidade de amostragem apresentada por Cochran (1977). Para que todo este processo fosse automatizado, foram preparados algoritmos no software livre R (R Development Core Team, 2005).

            É possível verificar que a estimativa da média geral de cada características avaliada não sofreu grande alteração com a diminuição no tamanho da amostra, porém há um aumento na variância das estimativas dos parâmetros ao longo desta diminuição. Um resultado encontrado em alguns tamanhos de amostra foi a estimação de componentes de variância negativos, indicando que a amostra utilizada não foi suficiente. Em alguns casos isso ocorreu porque, ao se diminuir o tamanho da amostra, houve um aumento na variação dentro da parcela, que nestes casos foi maior que a variação entre as parcelas, gerando estimativas negativas.

            O tamanho da amostra ideal variou de acordo com a característica a ser avaliada, com o parâmetro estimado e com o método utilizado. Utilizando reamostragem bootstrap, o tamanho da amostra que abrange a estimação de todos os parâmetros em todas as características é 16 plantas, mas tamanhos de amostra de até 6 plantas podem ser utiliizados para a estimação da variância genotípica em brix, por exemplo. De acordo com os métodos de máxima curvatura modificado e da intensidade de amostragem, brix é a característica que exige um menor tamanho de amostra para compor a média da família devido a pequena variância nas leituras desta característica. Algumas análises ainda serão realizadas para que se possa concluir qual o tamanho ideal da amostra para as características avaliadas.

 

Referências

 

Barbosa, Márcio H.P.; Peternelli, Luiz A.; Silveira, Luis C.I. 2001. Plot size in sugarcane family selection experiments. Crop Breeding and Applied Biotechnology, v1, n.3, p. 271-276.

Bastos, I.T. 2005. Seleção, adaptabilidade e estabilidade genotípica de clones de cana-de-açúcar utilizando modelos mistos. Tese D.S. Viçosa: UFV, 2005. 140 p.

Cochran, W.G. The estimation of sample size. In: Cochran, W.G. Sampling techniques. 3.ed. New York: John Willey, 1977. p. 72-90.

Cox, M.C.; McRae, T.A .;  Bull, J.K.; Hogarth, D.M. Family selection improves the efficiency and effectiveness of sugar cane improvement program.  In: Wilson, J.R.; Hogarth, D.M.; Campbell, J.A.; Garside, A.L. (eds.). Sugar cane: Research towards efficient and sustainable production. Brisbane. CSIRO Divison of Tropical Crops and Pasture. 1996. p.42-43.

Davison, A.C.; Hinkley, D.V. Bootstrap methods and their application. New York: Cambridge. 1997. 582p.

Leite, M.S.O.; Peternelli, L.A.; Barbosa, M.H.P. 2006. Effects of plot size on the estimation of genetic parameters in sugarcane families. Crop Breeding and Applied Biotecnology,  v.6, p.40-46.

Mariotti, J.A., Scandaliaris, J., Ahmed, M.A., Cuenya, M.I.  Análisis del comportamiento familiar en progenies híbridas de caña de azucar. Rev. Ind. y Agrícola de Tucumán, v. 58, n. 2, p. 1-14, 1981.

McRae, T.A., Hogarth, D.M., Foreman, J.W., Braihwaite, M.J.  Selection of sugarcane seedling families in the Burdekin district. In: IMRE, B.C., HACKER, J.B. (Eds.).  Focused plant improvement: towards responsible and sustainable agriculture. Proc. Tenth Aust. Plant Breeding Conf., Gold Coast, Australia, v. 1, 1993.

Meier, V.D.; Lessman, K.J. 1971. Estimation of optimum field plot shape and size for testing yield in Crambe abyssinica Hochst. Crop Science, v.11, p.648-650.

Peixoto, T.C.; Ricci Jr. A.  1984.  Amostra mínima representativa para caracterização da variabilidade expressa na descendência de progenitores de cana-de-açúcar. Boletim Técnico Copersucar. 28:27-30.

R Development Core Team. 2005. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. ISBN 3-900051-07-0, URL http://www.R-project.org.

Stuker, H.; Boff, P. 1998. Tamanho da amostra na avaliação da queima-acinzentada em canteiros de cebola. Horticultura Brasileira. v. 16, n. 1, p. 10-13.

Wu, K.K.; Heinz, D.J.; Meyer, H.K.; Ladd, S.L. 1977.   Selection studies in sugar cane (Saccharum spp. hybrids). III. A method to determine sample size for the estimation of  population variance. Theoretical and Applied Genetics. 51:29-33.

Wu, K.K.; Heinz, D.J.; Meyer, H.K.; Ladd, S.L. 1978. Minimum sample size for estimating progeny mean and variance. Crop Science. 18(1):57-62.