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dc.contributor.authorMartins, Gabriel Oliveira-
dc.date.accessioned2026-08-27T19:31:38Z-
dc.date.available2026-08-27T19:31:38Z-
dc.date.issued2026-07-14-
dc.identifier.citationMARTINS, Gabriel Oliveira. Enviromics e modelagem preditiva aplicadas ao melhoramento de milho (Zea mays L.) no semiárido brasileiro. 2026. 121 f. Tese (Doutorado em Agricultura e Biodiversidade) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2026.pt_BR
dc.identifier.urihttps://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/25924-
dc.description.abstractMaize (Zea mays L.) is a strategic crop for food security, forage production, and income generation in the Brazilian semiarid region. However, high climatic variability and edaphic constraints result in low average productivity and elevated risk of crop failure, while also hindering the recommendation of adapted cultivars. In this dissertation, we propose an integrated framework that combines envirotyping, environmental stratification, geospatial delineation of the target population of environments (TPE), and the multi-trait mean performance and stability index (MTMPS) to support maize breeding and cultivar recommendation in the semiarid region. In the first study, the envirotyping approach was applied across selected states of Northeastern Brazil, delineating four mega-environments (MEs) based on 19 environmental covariates, ten experimental sites, and a 23-year climatological series. Across the ten environments, 20 maize hybrids were evaluated over two growing seasons, and the MTMPS was employed to select superior genotypes, simultaneously assessing grain yield (GY), plant height (PH), ear height (EH), plant density (PD), and number of ears (NE). This approach enabled the identification of productive hybrids combining high mean performance and greater consistency across the two growing seasons per ME, with G03 and G04 standing out as selected across three of the four MEs. The integration of envirotyping and MTMPS enabled the simultaneous assessment of mean performance and stability across multiple traits and may support the future rationalization of multi-location trial networks. In the second study, environmental covariables were used – through the EnvRtype package in R – to segment the Alto Sertão Sergipano into macroenvironments (MEs) based on similarities among environmental and ecophysiologically relevant covariates. Cluster analysis revealed four major environmental groups, showing that neighboring municipalities may belong to distinct climatic zones, while geographically distant areas may share similar environmental profiles. This stratification highlighted the possibility of reducing the number of testing sites by concentrating trials in more representative environments, thereby providing a basis for future environmentally informed cultivar evaluations for the region. In the third study, we developed a georeferenced TPE for maize in the Alto Sertão Sergipano using geographic information system (GIS) tools in R, including the TPEmap function. Based on the coordinates of 21 georeferenced locations, concave polygons were built, rasterized, and integrated with climatic and soil covariables (NASA POWER and SoilGrids v2.0). Cluster analysis, the environmental similarity matrix, and principal component analysis revealed that the TPE is structurally heterogeneous and composed of six edaphoclimatic sub-environments, reflecting gradients of aridity, temperature, and water availability. Using grain yield data from 352 genotypes evaluated at CEUFS (2019– 2024), mixed models (REML) were fitted to estimate BLUPs and rank genotypes for productivity and stability. Cultivars AGR Vereda, NS80VIP3, GNZ59, GNZ15, and AG8780 comprised the elite group, with high predicted performance and temporal consistency at CEUFS, which belongs to the central environmental cluster of the TPE. Taken together, the results indicate that integrating envirotyping, environmental stratification, geospatial TPE mapping, and MTMPS provides an environmentally informed basis for redesigning experimental networks, guiding breeding programs, and the future evaluation and recommendation of maize cultivars for the Brazilian semiarid region, with the potential to contribute to productivity, resilience, and food security following multi-location validation in the Alto Sertão Sergipano and similar regions.eng
dc.description.sponsorshipFundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SEpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.subjectAgrobiodiversidadepor
dc.subjectMelhoramento genético do milhopor
dc.subjectModelagempor
dc.subjectMeio ambientepor
dc.subjectSistemas de integração geográficapor
dc.subjectEnviromiapor
dc.subjectEstratificação ambientalpor
dc.subjectInteração genótipo × ambientepor
dc.subjectSistemas de informação geográficapor
dc.subjectPopulação-alvo de ambientespor
dc.subjectEnviromicseng
dc.subjectEnvironmental stratificationeng
dc.subjectGenotype-by-environment interactioneng
dc.subjectGeographic information systemseng
dc.subjectTarget population of environmentseng
dc.titleEnviromics e modelagem preditiva aplicadas ao melhoramento de milho (Zea mays L.) no semiárido brasileiropt_BR
dc.title.alternativeEnviromics and predictive modeling applied to maize (Zea mays L.) breeding in the brazilian semiarid regioneng
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Oliveira, Gustavo Hugo Ferreira de-
dc.description.resumoO milho (Zea mays L.) é uma cultura estratégica para a segurança alimentar, a produção de forragem e a geração de renda na região semiárida brasileira. No entanto, a elevada variabilidade climática e as limitações edáficas resultam em baixa produtividade média e alto risco de perdas de safra, além de dificultarem a recomendação de cultivares adaptadas. Nesta tese, propõe-se uma abordagem integrada que combina envirotyping, estratificação ambiental delimitação geoespacial da população-alvo de ambientes (Target Population of Environments – TPE) e o índice de desempenho médio e estabilidade multicaracterísticas (Multi-Trait Mean Performance and Stability Index – MTMPS) para subsidiar o melhoramento genético e a recomendação de cultivares de milho para a região semiárida. No primeiro estudo, a abordagem de envirotyping foi aplicada em estados selecionados da região Nordeste do Brasil, permitindo a delimitação de quatro mega-ambientes (MEs) com base em 19 covariáveis ambientais, dez locais experimentais e uma série climatológica de 23 anos. Nos dez ambientes, foram avaliados 20 híbridos de milho ao longo de duas safras, utilizando-se o MTMPS para selecionar genótipos superiores, considerando simultaneamente a produtividade de grãos (GY), a altura de plantas (PH), a altura de espigas (EH), a densidade de plantas (PD) e o número de espigas (NE). Essa abordagem possibilitou a identificação de híbridos produtivos que combinaram elevado desempenho médio e maior estabilidade entre as duas safras em cada mega-ambiente, destacando-se os híbridos G03 e G04, selecionados em três dos quatro MEs. A integração entre o envirotyping e o MTMPS permitiu a avaliação simultânea do desempenho médio e da estabilidade para múltiplas características, podendo contribuir futuramente para a racionalização das redes de ensaios multilocais. No segundo estudo, covariáveis ambientais foram utilizadas, por meio do pacote EnvRtype no software R, para segmentar o Alto Sertão Sergipano em macroambientes (MEs), com base na similaridade entre covariáveis ambientais e ecofisiologicamente relevantes. A análise de agrupamento revelou quatro grandes grupos ambientais, demonstrando que municípios vizinhos podem pertencer a zonas climáticas distintas, enquanto áreas geograficamente distantes podem compartilhar perfis ambientais semelhantes. Essa estratificação evidenciou a possibilidade de reduzir o número de locais experimentais, concentrando os ensaios em ambientes mais representativos e fornecendo uma base para futuras avaliações de cultivares fundamentadas em critérios ambientais para a região. No terceiro estudo, foi desenvolvida uma TPE georreferenciada para o milho no Alto Sertão Sergipano, utilizando ferramentas de Sistemas de Informação Geográfica (SIG) no R, incluindo a função TPEmap. Com base nas coordenadas de 21 localidades georreferenciadas, foram construídos polígonos côncavos, posteriormente rasterizados e integrados a covariáveis climáticas e de solo provenientes das bases NASA POWER e SoilGrids v2.0. A análise de agrupamento, a matriz de similaridade ambiental e a análise de componentes principais revelaram que a TPE apresenta estrutura ambiental heterogênea, sendo composta por seis subambientes edafoclimáticos que refletem gradientes de aridez, temperatura e disponibilidade hídrica. Utilizando dados de produtividade de grãos de 352 genótipos avaliados no CEUFS entre 2019 e 2024, modelos mistos (REML) para estimar os BLUPs e classificar os genótipos quanto à produtividade e estabilidade foram ajustados. As cultivares AGR Vereda, NS80VIP3, viii GNZ59, GNZ15 e AG8780 constituíram o grupo de elite, apresentando elevado desempenho predito e consistência temporal no CEUFS, pertencente ao agrupamento ambiental central da TPE. Em conjunto, os resultados indicam que a integração entre envirotyping, estratificação ambiental, mapeamento geoespacial da TPE e MTMPS fornece, fundamentada em informações ambientais, uma base sólida para o redesenho de redes experimentais, o direcionamento de programas de melhoramento genético e a futura avaliação e recomendação de cultivares de milho para a região semiárida brasileira. Essa abordagem apresenta potencial para contribuir com o aumento da produtividade, da resiliência e da segurança alimentar, desde que validada em ensaios multilocais no Alto Sertão Sergipano e em outras regiões com condições edafoclimáticas semelhantes.pt_BR
dc.publisher.programPós-Graduação em Agricultura e Biodiversidadept_BR
dc.subject.cnpqCIENCIAS AGRARIASpt_BR
dc.publisher.initialsUniversidade Federal de Sergipe (UFS)pt_BR
dc.description.localSão Cristóvãopt_BR
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