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

Abstract

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.

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 una gran cantidad de entradas, la evaluación de campo debe realizarse utilizando ensayos en los cuales se evalúa un subconjunto de poblaciones manejable experimentalmente. Se requieren poblaciones testigo que conecten los diferentes ensayos para comparar estos subconjuntos de accesiones. En este estudio, se propuso utilizar el Análisis de Procrustes Generalizado como base para obtener un plano factorial donde se proyectan todos los individuos. Esta técnica se aplica a los genotipos que son comunes a todos los ensayos, para generar iterativamente factores de escala y matrices de rotación. Las accesiones que solo pertenecen a un ensayo dado se consideran elementos suplementarios. La propuesta se ilustró utilizando un conjunto de datos de 54 accesiones de maíz del Banco Activo de Germoplasma Pergamino de la Estación Experimental del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria de Argentina, donde se obtienen resultados altamente satisfactorios.