ENSAYOS Y DATOS CONFIABLES: CLAVES PARA LA TOMA DE BUENAS DECISIONES EN LOS

PROGRAMAS DE MEJORAMIENTO GENÉTICO

Myriam Cristina Duque E.

Centro Internacional de Agricultura Tropical

Comité Técnico del FLAR para la Zona Tropical

Agosto 2013

MC Duque E -- CIAT

Contenido

Qué busca un fitomejorador?

Experimentos de campo

Componentes fundamentales de la

Investigación Agrícola

Principio del Análisis Estadístico

VIOFLAR

Qué busca un fitomejorador?

Material genético

disponible

Cómo lo hace?

MC Duque E -- CIAT

Experimentación extensiva !

Observación detallada

Evaluación de múltiples genotipos (progenitores y

progenies)

Selección en varios niveles generacionales

Análisis estadístico específico

Conocimientos en Genética Cuantitativa

(*) Dr. Ronald L. Phillips Prof. Genomica, U. de Minnesota.

El Mejoramiento Genético de Plantas (*) es un enfoque multidisciplinario

MC Duque E -- CIAT

Ronald A. Fisher

http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/july04/features/onestep/onestep.html

Evaluación de los efectos de los tramientos en los experimentos en el campo y de variabilidad natural asociada a ellos.

Experimentación extensiva en el campo ...

Fisher RA. 1926 The arrangement of field experiments.” Journall of the ministry of agriculture of Great Britain 33:503-513

MC Duque E -- CIAT

Sentido común: lógica

Objetividad

Estadística

Diseño Experimental

Se busca:

Dónde?

Cómo se manifiesta?

Error Experimental :

Causas:

-Variación natural (Características genéticas del material)

-Aspectos ambientales.

-Eventos ocurridos fuera del control razonable del investigador.

-Errores en la medición

Diferencias: variabilidad entre unidades experimentales :

Experimentos de campo

Error Experimental.

( Area= producción = ) ?

MC Duque E -- CIAT

NO!

HAY QUE CUANTIFICARLO!

MC Duque E -- CIAT

Esfuerzos organizados para adquirir conocimientos, en el campo, sobre material genético y/o algunos modificadores de su fenotipo.

Organizado : Protocolo definido por escrito, con vocabulario preciso y claro.

• Reflexión, aclarar dudas,….

• Posibles variantes y curso de acción.

• Evita omisiones.

• ESTANDARIZACIÓN.

• Estimación de los recursos requeridos:

• Área • Mano de obra • Insumos

Experimentos de campo ... ... Comparativos!

http://www.memagazine.org/backissues/membersonly/july04/features/onestep/onestep.html

Confianza en experimentos comparativos de genotipos?

4. Incluir puntos de referencia

Experimentos de campo ... Ronald A. Fisher

Fisher RA. 1926 “The arrangement of

field experiments.” Journall of the

ministry of agriculture of Great Britain

33:503-513

1. Control local de las condiciones ambientales

2. Replicación (estimación de la varianza del error

experimental)

3. Aleatorización (validez)

Componentes fundamentales de la IA:

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•1. Control local de las condiciones ambientales

Heterogeniedad espacial, temporal, manejo, o elementos constitutivos.

Objetivo: Genotipos sembrados en un área de relativa

homogeneidad (bloques) Tiene efectos físicos y matemáticos (análisis).

Ablocamiento eficiente: reducir el error experimental y resultados libres de “efectos confundidos” .

MC Duque E -- CIAT

MC Duque E -- CIAT

Ablocamiento

•1. Control local de las condiciones ambientales

•1. Control local de las condiciones ambientales

MC Duque E -- CIAT

Se necesitan 9 parcelas, en grupos de 3

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http://www.corredordeconservacion.org/index.php?doc=pagina.php&paginasId=30&catId=116&subcatId=

•1. Control local de las condiciones ambientales

MC Duque E -- CIAT

2. Replicación

Conocer la reproducibilidad de los resultados (varios eventos bajo el mismo protocolo)= varianza experimental

GENOTIPOS

REPLICACIONES

Números reales

MC Duque E -- CIAT

3. Aleatorización (validez)

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4. Incluir puntos de referencia

Tipo Especificaciones

Lo que se desea obtener

Controles comerciales, Progenitores,

Controles: S, T…

Ej: Capacidad productiva alta y tolerante al

frio

Ej: Con capacidad productiva similar a la de los cotroles

comerciales

MC Duque E -- CIAT

Números reales

GENOTIPOS

REPLICACIONES

4. Incluir puntos de referencia

Cómo nos sentimos si el control commercial es ?

Cómo nos sentimos si el control commercial es ?

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µ

H0 : µ1= µ2 = µ3= µ4=µ

µ1 µ2 µ3 µ4

H1: al menos, algún par

de promedio es distinto

de los restantes

•Principio del análisis estadistico

Si los datos conforman una evidencia suficiente ( según criterio estadístico ), puede RECHAZAR H0, y por consiguiente H1 será ACEPTADA.

Si los datos no constituyen evidencia suficiente ( según criterio estadístico ) usted no puede rechazar H0.

MC Duque E -- CIAT

Qué busca un fitomejorador? Recordemos :

µ

H0 : µ1= µ2 = µ3= µ4=µ

µ1 µ2 µ3 µ4

H1: NO todas son iguales

Entonces ??? Cuál es la estrategia lógica?

Según esto, busca aceptar o rechazar H0 ?

MC Duque E -- CIAT

Cómo construímos evidencia suficiente?

MC Duque E -- CIAT

Buenos datos:

• Bajo error experimental Buen control local de las condiciones ambientales

• Buenas y oportunas mediciones

Excelente manejo agronómico

• Buena estimación del error experimental

Replicaciones

Ablocamiento adecuado

Adecuada selección de unidades experimentales

• Evaluación precisa e insesgada de los genotipos Aleatorización

Buenas conclusiones= Buenos datos + buen análisis estadístico + buena interpretación

Cómo construímos evidencia suficiente?

MC Duque E -- CIAT

En conclusion: Las repeticiones permiten evaluar el error el error experimental. Pocas repeticiones generalmente dan altos ee. A mayor número de repeticiones más justa estimación. (Si hay buen DE).

El diseño experimental, usando ablocamiento correcto, permite cuantificar la variación entre los bloques y eliminarla de la variación al interior de los tratamientos, percibiendo mejor el efecto de ellos.

Ambas estrategias ayudan a consolidar la fortaleza de los datos y a obtener evidencias.

MC Duque E -- CIAT

Experimentos de campo ...

• Para:identificar fortalezas y debilidades del material genético de interés.

• Tan importante como el material genético de alta calidad, es disponer de información (VERAZ!) sobre sus características.

• La información sobre los genotipos representa oportunidades económicas para el sector agrícola. !!

• El cuerpo de información válida sobre los genotipos es un activo, al igual que lo es el germoplasma.

• Experimentos bien diseñados aseguran el uso eficiente del dinero invertido en la investigación sobre material genético

http://www.vincon.com/es/haz-el-arroz-no-la-guerra.html MC Duque E -- CIAT

Muchas gracias por su atención y por favor sigan este consejo al pie de la letra … “y de la imagen”

MC Duque E -- CIAT

VIOFLAR

Muchos genotipos !

Temprano en el proceso…

Objetivo: información para todos!!!!.

Bloques aumentados de Federer

Sujeto a muchas restricciones.

MC Duque E -- CIAT

II III I

1

3

4

2

4

2

3

1

2

1

3

1

4

10

5 6

9

8

7

14

11 15

13

12

16 20

21

19

18

17

EJEMPLO: Arreglo espacial de un Diseño BAF

prueba control

MC Duque E -- CIAT

Cualquier diseño estándar puede ser aumentado. Sin embargo, la mayoría de discusiones han sido enfocadas sobre diseños de bloques completos al azar (BAF), Cuadrado Latino y Bloques Incompletos (Látices y otros), ya que son los más ampliamente usados por los mejoradores.

BAF: Bloques Aumentados de Federer.

La estimación de efectos de bloque y error experimental se

hace con respecto a las líneas control (replicadas). Los efectos

de bloque estimados, son usados para ajustar los valores

observados de las líneas de prueba y el error experimental es

usado para probar la significancia de las diferencias.

Bloques aumentados de Federer

MC Duque E -- CIAT

Datos originales Testigos

bloque genot Tipo peso

1 Hardin T 4020

2 Hardin T 4414

3 Hardin T 3571

1 Kato T 3860

2 Kato T 3865

3 Kato T 3674

1 Sibley T 4098

2 Sibley T 4060

3 Sibley T 4283

3 Sibley T 3952

1 Weber T 4440

2 Weber T 3835

3 Weber T 4154

Valores Ajustados

Genot Estimate StdErr Lower Upper bloque peso dif

Harlon 3163.19 295.68 2464 3862.4 1 3250 -87

Rampage 3720.19 295.68 3021 4419.4 1 3807 -87

Steele 3981.19 295.68 3282 4680.4 1 4068 -87

T_ Egg 2082.19 295.68 1383 2781.4 1 2169 -87

Vinton 3784.19 295.68 3085 4483.4 1 3871 -87

Vinton 81 3751.19 295.68 3052 4450.4 1 3838 -87

BSR101 4218.19 295.68 3519 4917.4 2 4244 -26

Coles 4122.19 295.68 3423 4821.4 2 4148 -26

Hark 4358.19 295.68 3659 5057.4 2 4384 -26

Mandarin 3480.19 295.68 2781 4179.4 2 3506 -26

Norsoy 3264.19 295.68 2565 3963.4 2 3290 -26

W_ Black 2993.19 295.68 2294 3692.4 2 3019 -26

Bert 4707.63 293.90 4013 5402.6 3 4595 113

Hodgson_78 4279.63 293.90 3585 4974.6 3 4167 113

Lakota 4135.63 293.90 3441 4830.6 3 4023 113

Leslie 4069.63 293.90 3375 4764.6 3 3957 113

Man_ 507 2547.63 293.90 1853 3242.6 3 2435 113

Hardin 4001.67 158.36 3627 4376.1 . . .

Kato 3799.67 158.36 3425 4174.1 . . .

Sibley 4126.41 139.66 3796 4456.7 . . .

Weber 4143.00 158.36 3769 4517.5 . . .

Estadísticas Descriptivas

bloque n mean cv stderr var std min max

1 4 4104.50 5.96 122.31 59841.00 245 3860 4440

2 4 4043.50 6.59 133.19 70959.00 266 3835 4414

3 5 3926.80 7.74 135.95 92408.70 304 3571 4283

genot n mean cv stderr var std min max

Hardin 3 4001.67 10.54 243.53 177914.33 422 3571 4414

Kato 3 3799.67 2.87 62.85 11850.33 109 3674 3865

Sibley 4 4098.25 3.36 68.91 18994.92 138 3952 4283

Weber 3 4143.00 7.31 174.74 91597.00 303 3835 4440

Bloques aumentados de Federer

MC Duque E -- CIAT

• Varios autores señalan que los BAF no son

eficientes para la estimación de parámetros

genéticos y fenotípicos debido a la baja precisión

de sus estimaciones.

• Pero, son útiles para la selección de familias en

etapas iniciales de los programas de

mejoramiento genético, ya que en ellos se aplica

una moderada presión de selección.

Bloques aumentados de Federer

MC Duque E -- CIAT

Anexo

MC Duque E -- CIAT

• A los experimentadores les gusta conocer cuántas veces un tratamiento control es replicado en cada bloque, tal que se maximice la eficiencia por observación, para hacer las comparaciones entre tratamientos de prueba y tratamientos control?

• Este valor está dado, redondeado al entero superior, por: √(tc + b – 1) √(tp)

tc b ; con tp > tc + b - 1

en donde:

tc : # tratamientos control,

b : # bloques

tp : # tratamientos de prueba.

tc tp b reps

5 <113 4 1

5 113<=tp<313 4 2

10 <277 4 1

10 277<=tp<769 4 2

Bloques aumentados de Federer

MC Duque E -- CIAT

• Para un solo tratamiento control, el número de replicaciones del tratamiento control en cada bloque está dado, redondeado por el entero superior, por:

√(tp/b)

en donde:

tc : 1,

b : # bloques

tp : # tratamientos de prueba.

tc tp b reps

1 <9 4 1

1 9<=tp<24 4 2

1 24<=tp<48 4 3

...

Bloques aumentados de Federer

MC Duque E -- CIAT

COCHRAN W. G., COX G. M. (1980) Diseños Experimentales. Trillas. Mexico. pp 661

DISEÑO DE EXPERIMENTOS. PRINCIPIOS ESTADÍSTICOS PARA EL ANÁLISIS Y DISEÑO DE INVESTIGACIONES Thomson Learning. México. pp 666

ROBERT . O. KUEHL, 2000

Scott R. A. Milliken G. A. 1993. A SAS program for analyzing augmented randomized complete block designs. Crop Science 33:865-867

ESTRUCTURA DE DATOS OBLIGATORIA - BAF VARIABLES ..

BLOQUE PARCELA NRO. LINEA DESIGNACION TIPO CODIFICACION flor t/ha

1 1 105 FL10978-2P-6-1P-1P-M L FL10978-2P-6-1P-1P-M 99 4.7

1 2 126 FL11042-1P-1-2P-1P-M L FL11042-1P-1-2P-1P-M 93 5.8

1 3 254 FL10081-29P-2-2P-1P-M L FL10081-29P-2-2P-1P-M 100 5.8

1 4 269 TESTIGO LOCAL -1 (FD174) T TL1 106 5.1

1 5 18 FL10891-9P-1-1P-3P-M L FL10891-9P-1-1P-3P-M 105 6.1

Formatos

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PASAPORTE

CONSECUTIVO Categoría Designación CQ tejido

1 LP FL12375-18-10 2

57 LP FL12375-25-105 114

58 LP FL12375-25-106 116

59 LP FL12375-25-109 118

2 LP FL12375-18-11 3

184 P1 IRGA 424 367

196 P2 SILEWAH 391

188 T1 L 2825 CA 375

189 T2 L 3616 376

DATOS FENOTIPICOS

CONSECUTIVO Ambiente de

prueba Peso de Grano

1 C.Nat 3.92

1 Frio 0.00

57 C.Nat 4.42

57 Frio .

58 C.Nat 3.79

58 Frio 1.05

59 C.Nat 3.37

59 Frio 2.80

2 C.Nat 5.88

2 Frio 3.13

184 C.Nat 3.58

184 C.Nat 3.72

184 Frio 0.16

184 Frio 0.54

196 C.Nat 6.28

196 C.Nat 5.23

196 Frio 4.84

196 Frio 5.35

CODIFICACIÓN INDICES COMBINADOS