Artificial neural networks compared with Bayesian generalized linear regression for leaf rust resistance prediction in Arabica coffee

Authors

  • Gabi Nunes Silva Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Estatística, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Moyses Nascimento Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Estatística, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Isabela de Castro Sant'Anna Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Cosme Damião Cruz Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Eveline Teixeira Caixeta Embrapa Café, Parque Estação Biológica (PqEB), Avenida W3 Norte (Final), CEP 70770-901 Brasília, DF.
  • Pedro Crescêncio Souza Carneiro Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Renato Domiciano Silva Rosado Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Katia Nogueira Pestana Embrapa Mandioca e Fruticultura, Rua Embrapa, s/no, Caixa Postal 007, CEP 44380-000 Cruz das Almas, BA
  • Dênia Pires de Almeida Universidade Federal de Viçosa (UFV), Instituto de Biotecnologia Aplicada à Agropecuária, BioCafé, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.
  • Marciane da Silva Oliveira Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

DOI:

https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2017.v52.23873

Keywords:

Coffea arabica, Hemileia vastatrix, artificial intelligence, molecular markers, prediction

Abstract

The objective of this work was to evaluate the use of artificial neural networks in comparison with Bayesian generalized linear regression to predict leaf rust resistance in Arabica coffee (Coffea arabica). This study used 245 individuals of a F2 population derived from the self-fertilization of the F1 H511-1 hybrid, resulting from a crossing between the susceptible cultivar Catuaí Amarelo IAC 64 (UFV 2148-57) and the resistant parent Híbrido de Timor (UFV 443-03). The 245 individuals were genotyped with 137 markers. Artificial neural networks and Bayesian generalized linear regression analyses were performed. The artificial neural networks were able to identify four important markers belonging to linkage groups that have been recently mapped, while the Bayesian generalized model identified only two markers belonging to these groups. Lower prediction error rates (1.60%) were observed for predicting leaf rust resistance in Arabica coffee when artificial neural networks were used instead of Bayesian generalized linear regression (2.4%). The results showed that artificial neural networks are a promising approach for predicting leaf rust resistance in Arabica coffee.

Author Biographies

Gabi Nunes Silva, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Estatística, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/6670284847005434

Moyses Nascimento, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Estatística, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/6544887498494945 

Isabela de Castro Sant'Anna, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/0822371511052579

 

Cosme Damião Cruz, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/2608560883389574

Eveline Teixeira Caixeta, Embrapa Café, Parque Estação Biológica (PqEB), Avenida W3 Norte (Final), CEP 70770-901 Brasília, DF.

CV: http://lattes.cnpq.br/5969425230895407

 

Pedro Crescêncio Souza Carneiro, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/7767765176922071

 

Renato Domiciano Silva Rosado, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/1080223166655232

 

Katia Nogueira Pestana, Embrapa Mandioca e Fruticultura, Rua Embrapa, s/no, Caixa Postal 007, CEP 44380-000 Cruz das Almas, BA

CV: http://lattes.cnpq.br/5642596758984532 

Dênia Pires de Almeida, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Instituto de Biotecnologia Aplicada à Agropecuária, BioCafé, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

CV: http://lattes.cnpq.br/1347877952997666 

Marciane da Silva Oliveira, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Departamento de Biologia Geral, Avenida Peter Henry Rolfs, s/no, CEP 36570-900 Viçosa, MG.

 CV: http://lattes.cnpq.br/1583507435841611

 

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Published

2017-04-20

How to Cite

Silva, G. N., Nascimento, M., Sant'Anna, I. de C., Cruz, C. D., Caixeta, E. T., Carneiro, P. C. S., … Oliveira, M. da S. (2017). Artificial neural networks compared with Bayesian generalized linear regression for leaf rust resistance prediction in Arabica coffee. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, 52(3), 186–193. https://doi.org/10.1590/S1678-3921.pab2017.v52.23873

Issue

Section

GENETICS