Methodological proposal for the characterization of accessions in Germplasm Banks using Generalized Procrustes Analysis applied to incomplete but connected trials

Abstract

La caracterización del material vegetal conservado en bancos de germoplasma permite el estudio y análisis de la variabilidad genética dentro de una colección. Cuando los bancos de germoplasma tienen un gran número de accesiones, la evaluación de campo debe realizarse utilizando ensayos con subconjuntos de accesiones manejables. Se requieren verificaciones comunes que conecten los diferentes ensayos para comparar estos subconjuntos de accesiones. En este estudio, el Análisis Procrustes Generalizado se propuso como base para obtener un plano factorial donde se proyectan todos los individuos. Esta técnica se aplica a genotipos comunes a todos los ensayos, generando iterativamente factores de escala y matrices de rotación. Las accesiones que solo pertenecen a un ensayo dado se consideran elementos suplementarios. Esta propuesta se ilustró utilizando conjuntos de datos de 54 accesiones de maíz del Banco de Germoplasma Activo Pergamino de la Estación Experimental del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) en Argentina. La propuesta logró resultados altamente satisfactorios.

Characterization of plant material conserved in germplasm banks allows the study and analysis of the genetic variability within a collection. When germplasm banks have a large number of accessions, field evaluation should be performed using assays with manageable accession subsets. Common checks connecting the different assays are required to compare these accession subsets. In this study, the Generalized Procrustes Analysis was proposed as a basis for obtaining a factorial plane where all individuals are projected. This technique is applied to genotypes common to all assays, iteratively generating scale factors and rotation matrices. Accessions only belonging to a given assay are considered supplementary elements. This proposal was illustrated using datasets of 54 maize accessions from the Pergamino Active Germplasm Bank of the Experimental Station at the Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) in Argentina. The proposal achieved highly satisfactory results.

A caracterização de material vegetal conservado em bancos de germoplasma permite o estudo e a análise da variabilidade genética dentro de uma coleção. Quando os bancos de germoplasma têm um grande número de acessos, a avaliação de campo deve ser realizada usando ensaios com subconjuntos de acessos gerenciáveis. Verificações comuns conectando os diferentes ensaios são necessárias para comparar esses subconjuntos de acessos. Neste estudo, a Análise de Procrustes Generalizada foi proposta como base para a obtenção de um plano fatorial onde todos os indivíduos são projetados. Esta técnica é aplicada a genótipos comuns a todos os ensaios, gerando iterativamente fatores de escala e matrizes de rotação. Acessos pertencentes apenas a um determinado ensaio são considerados elementos suplementares. Esta proposta foi ilustrada usando conjuntos de dados de 54 acessos de milho do Banco Ativo de Germoplasma Pergamino da Estação Experimental do Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuária (INTA) na Argentina. A proposta obteve resultados altamente satisfatórios.