Selection of Coffea arabica L. hybrids using mixed models with different structures of variance-covariance matrices

Abstract

This study aimed to evaluate different structures of variance-covariance matrices in modeling of productive performance of coffee genotypes over the years, and select hybrids of Coffea arabica using mixed models. A mixed linear model was used to estimate variance components, heritability coefficients, and prediction of genetic values of hybrids and cultivars. Three commercial cultivars and eight hybrids of C. arabica L. were evaluated. The field production after acclimatization of seedlings was conducted in March 2006. The yield averages from 2009, 2010, 2011, 2013, and 2014 agricultural years were evaluated. The selection criteria of models were used to test 10 structures of variance-covariance matrices, and later a model was chosen to estimate the components of variance, heritability coefficients, and prediction of genetic values. According to Bayesian information criterion (BIC), the best structure was ARMA (Autoregressive Moving Average); however, considering the Akaike Information Criterion (AIC) and corrected Akaike Information Criterion (AICC), the CSH (Heterogeneous Composite Symmetric) was indicated. The Spearman correlation between the genotypic values ​​obtained in the models with ARMA and CSH type R matrix was 0.84. The high and positive correlation indicates that the best model could involve the R matrix with ARMA or CSH structure. The heritability of individual genotypes differed from heritability in broad sense, which considers the independence among agricultural years. Hybrids with higher performance were identified by ordering the genotypic effects, among them, H 2.2, H 4.2, and H 6.1 hybrids were highlighted.Neste trabalho buscou-se avaliar diferentes estruturas de matrizes de variâncias e covariâncias na modelagem do comportamento produtivo de genótipos de cafeeiro ao longo dos anos, e selecionar híbridos de Coffea arabica utilizando um modelo linear misto Foram avaliadas três cultivares comerciais e oito híbridos de C. arabica L., utilizando mudas clonais obtidas por meio do enraizamento de estacas caulinares de ramos ortotrópicos. O plantio em campo, após aclimatação das mudas, foi realizado em março de 2006. Foram avaliadas as produções médias dos anos agrícolas 2009, 2010, 2011, 2013 e 2014. Critérios de seleção de modelos (RLL, AIC e BIC) foram utilizados para testar 10 estruturas da matriz R de variâncias e covariâncias, e posteriormente selecionou-se um modelo para estimar os componentes de variância, os coeficientes de herdabilidades e predição dos valores genéticos. Segundo o critério de informação Bayesiano (BIC) a melhor estrutura foi a ARMA, porém considerando o critério de Akaike e Akaike corrigido, a CSH foi indicada. A correlação de Spearman entre os valores genotípicos obtidos nos modelos com matriz R do tipo ARMA e CSH foi 0,84, alta e positiva, indicando que nesse conjunto de dados o melhor modelo pode envolver a matriz R com estrutura ARMA ou CSH. A herdabilidade individual dos genótipos foi diferente da herdabilidade no sentido amplo, que considera a independência entre os anos agrícolas. Pelo ordenamento dos efeitos genotípicos foram identificados os híbridos de desempenho superior, dentre os quais destacaram os híbridos H 2.2, H 4.2 e H 6.1.