Ogut2014 因子分析(FA)diallel

Ogut F, Maltecca C, Whetten R, et al (2014) Genetic analysis of Diallel progeny test data using factor analytic linear mixed models. For Sci 60:119–127. doi: 10.5849/forsci.12-108
針對(duì)多點(diǎn)試驗(yàn)不同地點(diǎn)方差不一致的問題聂宾,雖然US結(jié)構(gòu)也可以趣避,但缺點(diǎn)是擬合參數(shù)過多色乾,F(xiàn)A的表現(xiàn)更好丑搔。

多環(huán)境試驗(yàn)通常用于植物育種程序中羽戒,以針對(duì)特定位點(diǎn)或跨多個(gè)位點(diǎn)選擇優(yōu)異的基因型用于育種和部署決定输莺。我們比較了因子分析(FA)和其他協(xié)方差結(jié)構(gòu)的遺傳分析的高度增長(zhǎng)在Pinus taeda L. diallel后代試驗(yàn)的效率甫男,以解釋不同環(huán)境中的差異和協(xié)方差異攘已。在擬合的模型中,FA模型產(chǎn)生最小的Akaike信息標(biāo)準(zhǔn)(AIC)模型擬合統(tǒng)計(jì)量澜共。非結(jié)構(gòu)化(US)方差 - 協(xié)方差矩陣產(chǎn)生類似于FA模型的對(duì)數(shù)似然值向叉,但具有大量參數(shù)。因此嗦董,一些具有US協(xié)方差的模型未能收斂母谎。** FA模型在遺傳水平上捕獲方差和協(xié)方差,比更簡(jiǎn)單的模型更好京革,并提供更準(zhǔn)確的育種值預(yù)測(cè)**奇唤。當(dāng)使用更復(fù)雜的方差結(jié)構(gòu)時(shí),來自10個(gè)不同位點(diǎn)的高度的狹義遺傳力估計(jì)值為約0.20匹摇,而當(dāng)使用簡(jiǎn)單方差結(jié)構(gòu)例如同一性和塊對(duì)角線方差結(jié)構(gòu)時(shí)咬扇,與0.13相比較。 FA模型對(duì)于建睦炔基因型×環(huán)境交互是魯棒的懈贺,并且它們減少了混合模型分析的計(jì)算需求。平均而言坡垫,所有10個(gè)環(huán)境具有0.83的加性遺傳相關(guān)性和0.91的優(yōu)勢(shì)遺傳相關(guān)性梭灿,這表明在測(cè)試基因型的環(huán)境中,基因型×環(huán)境相互作用不應(yīng)該是該特定群體的關(guān)注冰悠。


多環(huán)境試驗(yàn)(MET)通常用于作物和林木育種計(jì)劃堡妒。它們用于選擇在特定環(huán)境或環(huán)境中優(yōu)越的基因型,并幫助研究基因型×環(huán)境(G×E)相互作用溉卓。 MET數(shù)據(jù)通常不平衡和嘈雜涕蚤,因?yàn)樗谢蛐驮谒性囼?yàn)中都很少進(jìn)行測(cè)試,缺失的觀察結(jié)果或圖譜是常見的的诵。森林基因試驗(yàn)可能比作物物種的田間試驗(yàn)更為異質(zhì)万栅,因?yàn)樗鼈兺ǔ7浅4螅⑶宜鼈兊脑囼?yàn)地點(diǎn)不一樣西疤,并且多年暴露于氣候變量烦粒。數(shù)據(jù)的不平衡性質(zhì)和可能的G×E相互作用在MET數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析中引入復(fù)雜性(Piepho等人,2008)代赁,其中數(shù)據(jù)的異質(zhì)性常常導(dǎo)致違反混合模型的主要假設(shè)(Edwards和Jannink 2006 )扰她。
考慮MET遺傳數(shù)據(jù)的異質(zhì)性對(duì)于正確估計(jì)作物和林木的方差分量,預(yù)測(cè)育種值和設(shè)計(jì)育種計(jì)劃至關(guān)重要芭碍。對(duì)于MET數(shù)據(jù)的分析徒役,已經(jīng)提出混合模型中的許多方差 - 協(xié)方差結(jié)構(gòu)以解釋異質(zhì)性和模型G×E相互作用(Kelly等人2007)。最嚴(yán)格的方差 - 協(xié)方差結(jié)構(gòu)假設(shè)位點(diǎn)特異性方差是同源的窖壕,基因型在環(huán)境中是獨(dú)立的(Cullis等人1998)忧勿。然而杉女,這些假設(shè)是不現(xiàn)實(shí)的,因?yàn)樗鼈兒雎缘貕K之間的空間相關(guān)性和基因型之間的相關(guān)性鸳吸。
非結(jié)構(gòu)化(US)方差 - 協(xié)方差矩陣是用于在混合模型中形成遺傳方差矩陣以考慮環(huán)境之間的位點(diǎn)特異性方差和相關(guān)性的一般方差模型熏挎。這個(gè)結(jié)構(gòu)需要t(t + 1)/ 2參數(shù),其中t是試驗(yàn)次數(shù)(Smith et al晌砾。2005)坎拐。這可能是大量的參數(shù),這取決于環(huán)境或試驗(yàn)的數(shù)量养匈。US模式不是特別有效哼勇,并且經(jīng)常遇到融合問題(Meyer 2009)。遺傳方差矩陣的另一個(gè)模型是從方差分析方法演化而來的均勻(或復(fù)合對(duì)稱)模型(Zas 2008)呕乎。該模型涉及兩個(gè)參數(shù)积担,遺傳方差和由于G×E相互作用效應(yīng)引起的方差。由于其簡(jiǎn)單性和計(jì)算效率楣嘁,這個(gè)模型仍然被許多研究者使用(Meyer 2009)磅轻。
Smith等人(2001)提出了一個(gè)混合模型分析與因素分析(FA)方差結(jié)構(gòu)(乘法模型)為G×E相互作用效應(yīng)和單獨(dú)的空間協(xié)方差結(jié)構(gòu)的錯(cuò)誤的每個(gè)試驗(yàn)珍逸。 Burguen~o et al逐虚。 (2007)報(bào)道,F(xiàn)A模型可以解釋為k個(gè)環(huán)境協(xié)變量(環(huán)境負(fù)荷)谆膳,h1叭爱,...,hk的基因型和G×E相互作用的隨機(jī)回歸模型漱病,其中每個(gè)基因型都有自己的斜率(基因型分值)买雾,但共同截距。這個(gè)模型估計(jì)每個(gè)環(huán)境的遺傳方差和環(huán)境之間的遺傳協(xié)方差杨帽。 FA方差 - 協(xié)方差結(jié)構(gòu)可以被認(rèn)為是具有不同參數(shù)化的完全US方差 - 方差矩陣(Piepho 1998)的近似漓穿。
FA方差結(jié)構(gòu)使用G×E相互作用效應(yīng)的相關(guān)性從相關(guān)環(huán)境中獲得信息(Piepho等人,2008)注盈。具有足夠乘法項(xiàng)的FA結(jié)構(gòu)在計(jì)算方面提供了對(duì)US形式的簡(jiǎn)約近似(Smith等人2005)晃危。如果擬合k個(gè)因子,則估計(jì)t(k + 1)-k(k-1)/ 2個(gè)參數(shù)(Kelly等人2007)老客。與用于US協(xié)方差形式的參數(shù)相比僚饭,這是要估計(jì)的參數(shù)的數(shù)量的大量減少‰逝椋基于k個(gè)因子的FA方差結(jié)構(gòu)鳍鸵,表示為FAk,由G = KK'+ W給出尉间,其中K是在環(huán)境負(fù)荷的×k矩陣偿乖,t是試驗(yàn)次數(shù)击罪,k是因子,W是×t對(duì)角矩陣汹想,其元素通常被稱為特定方差(Smith等人外邓,2001)。
FA模型有明顯的優(yōu)勢(shì)古掏。 FA模型在G×E相互作用的存在下提供了一個(gè)自然的框架(Meyer 2009)损话。通過在遺傳水平上擬合更復(fù)雜的協(xié)方差相關(guān)結(jié)構(gòu),他們是穩(wěn)健的槽唾,以解決環(huán)境中的方差異質(zhì)性(Smith et al丧枪。2005)。 FA模型還提供了對(duì)總體品種效應(yīng)的更準(zhǔn)確的估計(jì)庞萍。 FA模型有助于理解和解釋G×E相互作用(Smith et al拧烦。2001)。因?yàn)樽儞Q(模型的重新參數(shù)化)在效應(yīng)層實(shí)現(xiàn)钝计,可以處理不同的設(shè)計(jì)矩陣恋博,缺失的觀察和多個(gè)隨機(jī)效應(yīng)私恬。擬合FA模型通常比擬合US模型更容易债沮,因?yàn)镕A模型更加簡(jiǎn)約。例如本鸣,在ASReml軟件中疫衩,線性混合模型的標(biāo)準(zhǔn)軟件,F(xiàn)A算法可以處理估計(jì)方差矩陣減少秩的情況荣德,但US模型不能(Kelly等人2007)闷煤。
這項(xiàng)研究的目的如下:測(cè)試FA協(xié)方差結(jié)構(gòu)的效率,用于分析樟子松多環(huán)境后代試驗(yàn); 估計(jì)各種方差 - 協(xié)方差結(jié)構(gòu)的遺傳變異和遺傳性估計(jì)涮瞻,并將結(jié)果與FA模型的結(jié)果進(jìn)行比較; 并確定一般和特定的組合能力效應(yīng)的G×E相互作用的程度鲤拿。

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