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110 years of rice breeding at LSU: realized genetic gains and future optimization

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Silva, Allison Vieira da
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
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.
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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
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