110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization
| Ano de defesa: | 2025 |
|---|---|
| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | eng |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
|
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
|
| Departamento: |
Não Informado pela instituição
|
| País: |
Não Informado pela instituição
|
| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-03022026-103247/ |
Resumo: | This study assessed the genetic gains achieved by the Louisiana State University (LSU) long-grain rice breeding program over more than a century of activities. Statistical analyses of multi-environment trials conducted between 1994 and 2018, pedigree records, and stochastic simulations using the AlphaSimR package were employed. Historical genetic gains were estimated for three key traits: grain yield, plant height, and whole milling yield. Results indicated a consistent annual increase of 0.86% in grain yield (56.54 kg/ha/year), while plant height gradually decreased over time, reflecting selection for shorter and more stable cultivars. Whole milling yield showed modest progress, demonstrating the greater complexity of achieving substantial improvement in this trait. Simulations allowed the comparison of different breeding frameworks over 20 generations, showing that scenarios with larger numbers of crosses and progeny sizes led to higher genetic gains, though requiring greater resource allocation. The integration of genomic selection with high-throughput phenotyping proved particularly promising, accelerating gains without critically compromising genetic diversity. These findings demonstrate that the LSU program achieved consistent improvements in productivity and that the balanced adoption of modern tools, together with simulation-based planning, is essential to sustain future progress and address global food security and agricultural sustainability challenges. |
| id |
USP_be109b360e2d808248d48fda077df6b7 |
|---|---|
| oai_identifier_str |
oai:teses.usp.br:tde-03022026-103247 |
| network_acronym_str |
USP |
| network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| repository_id_str |
|
| spelling |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization110 anos de melhoramento genético de arroz na LSU: ganhos genéticos realizados e otimizações futurasArrozFenotipagem de alto rendimentoGanho genéticoGenetic gainGenomic selectionHigh-throughput phenotypingRiceSeleção genômicaSimulação estocásticaStochastic simulationThis study assessed the genetic gains achieved by the Louisiana State University (LSU) long-grain rice breeding program over more than a century of activities. Statistical analyses of multi-environment trials conducted between 1994 and 2018, pedigree records, and stochastic simulations using the AlphaSimR package were employed. Historical genetic gains were estimated for three key traits: grain yield, plant height, and whole milling yield. Results indicated a consistent annual increase of 0.86% in grain yield (56.54 kg/ha/year), while plant height gradually decreased over time, reflecting selection for shorter and more stable cultivars. Whole milling yield showed modest progress, demonstrating the greater complexity of achieving substantial improvement in this trait. Simulations allowed the comparison of different breeding frameworks over 20 generations, showing that scenarios with larger numbers of crosses and progeny sizes led to higher genetic gains, though requiring greater resource allocation. The integration of genomic selection with high-throughput phenotyping proved particularly promising, accelerating gains without critically compromising genetic diversity. These findings demonstrate that the LSU program achieved consistent improvements in productivity and that the balanced adoption of modern tools, together with simulation-based planning, is essential to sustain future progress and address global food security and agricultural sustainability challenges.O presente estudo avaliou os ganhos genéticos obtidos pelo programa de melhoramento de arroz de grão longo da Louisiana State University (LSU) ao longo de mais de um século de atividades. Para isso, foram utilizadas análises estatísticas de ensaios multilocais conduzidos entre 1994 e 2018, registros de pedigree e simulações estocásticas com o pacote AlphaSimR. Foram estimados ganhos genéticos históricos para três caracteres principais: rendimento de grãos, altura de plantas e rendimento de grãos inteiros. Os resultados indicaram um aumento anual consistente de 0,86% no rendimento de grãos (56,54 kg/ha/ano), enquanto a altura de plantas apresentou redução gradual ao longo dos anos, refletindo a seleção por cultivares mais adaptadas e estáveis. O rendimento de grãos inteiros apresentou progresso modesto, evidenciando maior complexidade para ganhos expressivos nesse caráter. As simulações permitiram comparar diferentes estruturas de melhoramento ao longo de 20 gerações, destacando que esquemas com maior número de cruzamentos e tamanhos de progênies resultam em maiores ganhos, embora exijam maior alocação de recursos. A integração da seleção genômica com a fenotipagem de alto rendimento mostrou-se particularmente promissora, acelerando os ganhos sem comprometer de forma crítica a variabilidade genética. Esses resultados evidenciam que o programa da LSU alcançou ganhos consistentes em produtividade e que a adoção equilibrada de ferramentas modernas, aliada ao planejamento baseado em simulações, é essencial para sustentar avanços futuros e enfrentar os desafios relacionados à segurança alimentar global e à sustentabilidade agrícola.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPFritsche Neto, RobertoSilva, Allison Vieira da2025-11-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-03022026-103247/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2026-02-04T19:47:02Zoai:teses.usp.br:tde-03022026-103247Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-02-04T19:47:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
| dc.title.none.fl_str_mv |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization 110 anos de melhoramento genético de arroz na LSU: ganhos genéticos realizados e otimizações futuras |
| title |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| spellingShingle |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization Silva, Allison Vieira da Arroz Fenotipagem de alto rendimento Ganho genético Genetic gain Genomic selection High-throughput phenotyping Rice Seleção genômica Simulação estocástica Stochastic simulation |
| title_short |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| title_full |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| title_fullStr |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| title_full_unstemmed |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| title_sort |
110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization |
| author |
Silva, Allison Vieira da |
| author_facet |
Silva, Allison Vieira da |
| author_role |
author |
| dc.contributor.none.fl_str_mv |
Fritsche Neto, Roberto |
| dc.contributor.author.fl_str_mv |
Silva, Allison Vieira da |
| dc.subject.por.fl_str_mv |
Arroz Fenotipagem de alto rendimento Ganho genético Genetic gain Genomic selection High-throughput phenotyping Rice Seleção genômica Simulação estocástica Stochastic simulation |
| topic |
Arroz Fenotipagem de alto rendimento Ganho genético Genetic gain Genomic selection High-throughput phenotyping Rice Seleção genômica Simulação estocástica Stochastic simulation |
| description |
This study assessed the genetic gains achieved by the Louisiana State University (LSU) long-grain rice breeding program over more than a century of activities. Statistical analyses of multi-environment trials conducted between 1994 and 2018, pedigree records, and stochastic simulations using the AlphaSimR package were employed. Historical genetic gains were estimated for three key traits: grain yield, plant height, and whole milling yield. Results indicated a consistent annual increase of 0.86% in grain yield (56.54 kg/ha/year), while plant height gradually decreased over time, reflecting selection for shorter and more stable cultivars. Whole milling yield showed modest progress, demonstrating the greater complexity of achieving substantial improvement in this trait. Simulations allowed the comparison of different breeding frameworks over 20 generations, showing that scenarios with larger numbers of crosses and progeny sizes led to higher genetic gains, though requiring greater resource allocation. The integration of genomic selection with high-throughput phenotyping proved particularly promising, accelerating gains without critically compromising genetic diversity. These findings demonstrate that the LSU program achieved consistent improvements in productivity and that the balanced adoption of modern tools, together with simulation-based planning, is essential to sustain future progress and address global food security and agricultural sustainability challenges. |
| publishDate |
2025 |
| dc.date.none.fl_str_mv |
2025-11-18 |
| dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| format |
doctoralThesis |
| status_str |
publishedVersion |
| dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-03022026-103247/ |
| url |
https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11137/tde-03022026-103247/ |
| dc.language.iso.fl_str_mv |
eng |
| language |
eng |
| dc.relation.none.fl_str_mv |
|
| dc.rights.driver.fl_str_mv |
Liberar o conteúdo para acesso público. info:eu-repo/semantics/openAccess |
| rights_invalid_str_mv |
Liberar o conteúdo para acesso público. |
| eu_rights_str_mv |
openAccess |
| dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
| dc.coverage.none.fl_str_mv |
|
| dc.publisher.none.fl_str_mv |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| publisher.none.fl_str_mv |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP instname:Universidade de São Paulo (USP) instacron:USP |
| instname_str |
Universidade de São Paulo (USP) |
| instacron_str |
USP |
| institution |
USP |
| reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
| repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP) |
| repository.mail.fl_str_mv |
virginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.br |
| _version_ |
1857669974357704704 |