PhenoGene

Phenome Networks, en colaboración con KeyGene, presenta PhenoGene, una innovadora solución para que los obtentores optimicen sus estrategias de mejoramiento.

El propósito del módulo

El módulo PhenoGene, desarrollado en colaboración entre Phenome Networks y KeyGene, proporciona el programa de mejoramiento óptimo que da como resultado un genotipo ideal (o ‘ideotipo‘) específico: una variedad deseada o una línea parental que incluye los marcadores genéticos deseables obtenidos de varias líneas parentales fuente.

PhenoGene puede calcular la combinación óptima de alelos de hasta 30 marcadores en varias líneas parentales seleccionadas. En consecuencia, el módulo proporcionará un plan de mejoramiento óptimo para desarrollar este genotipo ideal deseado de la manera más breve y rentable posible. Este cronograma óptimo incluirá instrucciones detalladas para loscruzas, autofecundaciones (selecciones) y el número de plantas requeridas, dados varios progenitores, marcadores y otras restricciones logísticas y prácticas.

Datos de cultivo

Para cada cultivo el usuario selecciona marcadores y padres que se utilizarán en cualquier proyecto en PhenoGene dentro del cultivo.  El usuario también define los Cromosomas a nivel de cultivo, con su longitud, y únicamente los cromosomas definidos aquí influirán en el resultado del proyecto. Luego, el usuario asigna cada marcador a un cromosoma y especifica la posición del marcador dentro de ese cromosoma (en Centimorgan).

Definición de criterios del proyecto

Proyectos: El usuario crea un proyecto en PhenoGene dentro de un cultivo específico. Un proyecto representa un ideotipo individual que deseamos obtener. Se pueden definir múltiples proyectos por cada cultivo para lograr diferentes Ideotipos. El usuario elige padres y marcadores por cada proyecto y configura el Ideotipo.

Marcadores: el usuario selecciona los marcadores a incluir en el proyecto y a ser considerados por el algoritmo. Cada marcador debe estar vinculado a un cromosoma y posicionado según se  asigne a nivel de cultivo.

Padres: el usuario selecciona los padres a incluir en el proyecto y a ser considerados por el algoritmo. Cada padre mostrará la descripción tal como se especifica en el nivel de cultivo.

Datos de los padres: Esta sección muestra la puntuación de los marcadores para los padres correspondientes.

El usuario puede definir el Ideotipo Objetivo (ejemplo en la Figura 1 a continuación): que es el genotipo que queremos desarrollar. Esto se hace especificando la puntuación deseada para cada uno de los marcadores del proyecto, según los siguientes valores:

Los campos se diseñan en el sistema principal y luego se comparten con la información relevante en el dispositivo móvil. Por lo tanto, los datos se pueden recopilar offline y online y sincronizarse de manera automática y constante cuando se conecta a Internet. El estado de sincronización se muestra para cada campo.

PhenoTop muestra una lista de campos compartidos con los dispositivos móviles de los usuarios, incluida la información de parcelas y plantas. La pantalla «Perfil de parcela» muestra el Germoplasma plantado en cada parcela e información de apoyo, como galería de fotos, observaciones, selecciones y plantas. Esta plataforma de flujo de trabajo simple permite la carga fácil y constante de nuevos comentarios e información, navegación y edición. Cuenta con herramientas avanzadas de clasificación y filtrado con un aspecto moderno. PhenoTop permite acceder a las parcelas mediante un lector de códigos de barras, lo que agiliza y facilita la recopilación de datos. Esta aplicación amigable al usuario hace que las evaluaciones sean lo más rápidas y eficientes posible.

En el siguiente ejemplo, el ideotipo debe ser homocigoto «1» para los 4 marcadores.

Ejecución y resultados: La definición de las restricciones logísticas y prácticas del proyecto se realiza usando el botón ‘Configurar’. Estas se utilizarán para calcular el costo total y la cantidad de plantas requeridas de cada padre.

El usuario configurará el costo y el número máximo de plantas que se pueden producir en cada paso, de la siguiente manera:

Ejecutando el Algoritmo

Una vez que se hace clic en el botón Ejecutar, PhenoGene ejecutará el algoritmo y mostrará los resultados como gráfico y tabla detallando el esquema de mejoramiento óptimo requerido para crear el ideotipo deseado.

Este es un plan de mejoramiento paso a paso especificando el número requerido de cruces, plantas y generaciones en cada paso, para desarrollar el Ideotipo.

Un ejemplo de salida de gráfico:

Ejemplo de nodo:

Cada nodo representa un cruce que debe realizarse. Los bordes contienen información acerca del tamaño de la población requerida para este cruce, la probabilidad de que cada planta creada resulte en el genotipo y el número esperado de plantas formadas con el genotipo correcto. El coloreado indica qué loci ya son correctos con respecto al Ideotipo (azul) y cuáles no (rojo). Finalmente, se presenta información sobre los costos requeridos para producir ese individuo y lo que se necesitaba para producir ese individuo (Pop: el tamaño de la población hasta este nodo, G: el número de generaciones hasta este nodo, C: el número de cruces hasta este nodo, S: el número de autofecundaciones hasta este nodo y D: el número de pasos dobles haploides hasta este nodo).

Los bordes contienen información sobre el tamaño de la población requerida para este cruce, la probabilidad de que cada planta creada resulte en el genotipo, el número esperado de plantas formadas con el genotipo correcto.

Además del gráfico, el algoritmo también crea una tabla que detalla el programa de reproducción. A continuación se presenta un ejemplo: