Predição genômica da resistência à ferrugem alaranjada em café arábica via algoritmos de aprendizagem de máquina - Sousa, Ithalo Coelho de (2018)
A seleção genômica (SG) foi proposta como uma forma de aumentar a eficiência e acelerar o melhoramento genético. A SG enfatiza a predição simultânea dos efeitos genéticos de milhares de marcadores dispersos em todo o genoma de um organismo. Algumas metodologias estatísticas têm sido utilizadas em SG para a predição do mérito genético, como por exemplo a Ridge Regression Best Linear Unbiased Prediction (RR- BLUP), Bayesian Lasso (BLASSO). Porém tais metodologias exigem algumas pressuposições a respeito dos dados tais como normalidade da distribuição dos valores fenotípicos. Além disto, a presença de fatores complicadores tais como epistasia e dominância atrapalham a utilização destes modelos, uma vez que exigem que tais efeitos sejam estabelecidos à priori pelo pesquisador. Visando contornar a não normalidade dos valores fenotípicos a literatura sugere o uso dos modelos lineares generalizados sob o enfoque bayesiano (BGLR). Outra alternativa são os modelos baseados em aprendizagem de máquina (AM), representados por metodologias tais como Redes Neurais (RNA), Árvores de Decisão (AD) e seus possíveis refinamentos (Bagging, Random Forest e Boosting) as quais podem incorporar a epistasia e a dominância no modelo além de não exigirem pressuposições quanto ao modelo e a distribuição dos valores fenotípicos. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi utilizar AD e seus refinamentos Bagging, Random Forest e Boosting para predição da resistência a ferrugem alaranjada no café arábica. Além disso, AD e seus refinamentos foram utilizadas para identificar a importância dos marcadores relacionados a característica de interesse. Os resultados foram comparados com aqueles provenientes do GBLASSO (Lasso Bayesiano Generalizado) e RNA. Foram utilizados dados da resistência a ferrugem do café de 245 plantas derivadas do cruzamento do Híbrido de Timor e do Catuaí Amarelo, genotipados para 137 marcadores. A AD e seus refinamentos obtiveram resultados satisfatórios, visto que apresentaram valores iguais ou inferiores de Taxa de Erro Aparente comparados com aqueles obtidos pelo GBLASSO e RNA. Ademais, os refinamentos da AD demonstraram ser capazes de identificar marcadores importantes para característica de interesse, visto que dentre os 10 marcadores mais importantes analisados em cada metodologia, 3-4 marcadores estavam próximos a QTL’s relacionados a resistência a doença listados na literatura. Por fim, a AD e seus refinamentos mostraram um melhor desempenho em relação ao GBLASSO e a RNA quanto ao custo computacional.