RESUMO

ABSTRACT: Splitting the whole dataset into training and testing subsets is a crucial part of optimizing models. This study evaluated the influence of the choice of the training subset in the construction of predictive models, as well as on their validation. For this purpose we assessed the Kennard-Stone (KS) and the Random Sampling (RS) methods in near-infrared spectroscopy data (NIR) and marker data SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). It is worth noting that in SNPs data, there is no knowledge of reports in the literature regarding the use of the KS method. For the construction and validation of the models, the partial least squares (PLS) estimation method and the Bayesian Lasso (BLASSO) proved to be more efficient for NIR data and for marker data SNPs, respectively. The evaluation of the predictive capacity of the models obtained after the data partition occurred through the correlation between the predicted and the observed values, and the corresponding square root of the mean squared error of prediction. For both datasets, results indicated that the results from KS and RS methods differ statistically from each other by the F test (P-value < 0.01). The KS method showed to be more efficient than RS in practically all repetitions. Also, KS method has the advantage of being easy and fast to be applied and also to select the same samples, which provides excellent benefits in the following analyses.

RESUMO: A divisão de subconjuntos de treinamento e teste é parte fundamental da otimização de modelos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da escolha do subconjunto de treinamento na construção dos modelos, bem como sua validação. Os métodos Kennard-Stone (KS) e a amostragem aleatória (AA) foram avaliados em dados de espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) e em dados de marcadores SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms). Vale destacar, que em dados SNPs, não há conhecimento de relatos na literatura a respeito da utilização do método KS. Para a construção e validação dos modelos, o método de estimação dos mínimos quadrados parciais (PLS) e Lasso bayesiano (BLASSO) mostraram-se mais eficientes para os dados NIR e para os dados SNPs, respetivamente. A avaliação da capacidade preditiva dos modelos obtidos após a partição dos dados ocorreu por meio da correlação entre os valores preditos e os valores reais, e da raiz quadrada do erro quadrático médio de predição. Para ambos os conjuntos de dados, os resultados indicam que os métodos KS e AA diferem estatisticamente entre si pelo teste F (valor P < 0.01), com o KS mais eficiente do que o AA em praticamente todas as repetições. Além disso, o método KS possui a vantagem de ser fácil e rápido de ser aplicado e também de selecionar sempre as mesmas amostras, o que proporciona grandes benefícios em futuras análises.

Assuntos

RESUMO

Empirical patterns of linkage disequilibrium (LD) can be used to increase the statistical power of genetic mapping. This study was carried out with the objective of verifying the efficacy of factor analysis (AF) applied to data sets of molecular markers of the SNP type, in order to identify linkage groups and haplotypes blocks. The SNPs data set used was derived from a simulation process of an F2 population, containing 2000 marks with information of 500 individuals. The estimation of the factorial loadings of FA was made in two ways, considering the matrix of distances between the markers (A) and considering the correlation matrix (R). The number of factors (k) to be used was established based on the graph scree-plot and based on the proportion of the total variance explained. Results indicated that matrices A and R lead to similar results. Based on the scree-plot we considered k equal to 10 and the factors interpreted as being representative of the bonding groups. The second criterion led to a number of factors equal to 50, and the factors interpreted as being representative of the haplotypes blocks. This showed the potential of the technique, making it possible to obtain results applicable to any type of population, helping or corroborating the interpretation of genomic studies. The study demonstrated that AF was able to identify patterns of association between markers, identifying subgroups of markers that reflect factor binding groups and also linkage disequilibrium groups.(AU)

Padrões empíricos de desequilíbrio de ligação (LD) podem ser utilizados para aumentar o poder estatístico do mapeamento genético. Este trabalho foi realizado com o objetivo de verificar a eficácia da análise de fatores (AF) aplicada a conjuntos de dados de marcadores moleculares do tipo SNP, visando identificar grupos de ligação e blocos de haplótipos. O conjunto de dados SNPs utilizado foi oriundo de um processo de simulação de uma população F2, contendo 2000 marcas com informações de 500 indivíduos. A estimação das cargas fatoriais (loadings) da AF foi feita de duas formas, considerando a matriz de distâncias entre os marcadores (A) e considerando a matriz de correlação (R). O número de fatores (k) a ser utilizado foi estabelecido com base no gráfico scree-plot e com base na proporção da variância total explicada. Os resultados indicam que as matrizes A e R conduzem a resultados similares. Com base no scree-plot considerou-se k igual a 10 e os fatores interpretados como sendo representativos dos grupos de ligação. O segundo critério conduziu a um número de fatores igual a 50, e os fatores interpretados como sendo representativos dos blocos de haplótipos. Isto mostra o potencial da técnica que permite obter resultados aplicáveis a qualquer tipo de população, corroborando a interpretação de estudos genômicos. O trabalho demonstrou que a AF foi capaz de identificar padrões de associação entre marcadores, identificando subgrupos de marcadores que refletem grupos de ligação fatorial e também grupos de desequilíbrio de ligação.(AU)

Assuntos

RESUMO

ABSTRACT: Empirical patterns of linkage disequilibrium (LD) can be used to increase the statistical power of genetic mapping. This study was carried out with the objective of verifying the efficacy of factor analysis (AF) applied to data sets of molecular markers of the SNP type, in order to identify linkage groups and haplotypes blocks. The SNPs data set used was derived from a simulation process of an F2 population, containing 2000 marks with information of 500 individuals. The estimation of the factorial loadings of FA was made in two ways, considering the matrix of distances between the markers (A) and considering the correlation matrix (R). The number of factors (k) to be used was established based on the graph scree-plot and based on the proportion of the total variance explained. Results indicated that matrices A and R lead to similar results. Based on the scree-plot we considered k equal to 10 and the factors interpreted as being representative of the bonding groups. The second criterion led to a number of factors equal to 50, and the factors interpreted as being representative of the haplotypes blocks. This showed the potential of the technique, making it possible to obtain results applicable to any type of population, helping or corroborating the interpretation of genomic studies. The study demonstrated that AF was able to identify patterns of association between markers, identifying subgroups of markers that reflect factor binding groups and also linkage disequilibrium groups.

RESUMO: Padrões empíricos de desequilíbrio de ligação (LD) podem ser utilizados para aumentar o poder estatístico do mapeamento genético. Este trabalho foi realizado com o objetivo de verificar a eficácia da análise de fatores (AF) aplicada a conjuntos de dados de marcadores moleculares do tipo SNP, visando identificar grupos de ligação e blocos de haplótipos. O conjunto de dados SNPs utilizado foi oriundo de um processo de simulação de uma população F2, contendo 2000 marcas com informações de 500 indivíduos. A estimação das cargas fatoriais (loadings) da AF foi feita de duas formas, considerando a matriz de distâncias entre os marcadores (A) e considerando a matriz de correlação (R). O número de fatores (k) a ser utilizado foi estabelecido com base no gráfico scree-plot e com base na proporção da variância total explicada. Os resultados indicam que as matrizes A e R conduzem a resultados similares. Com base no scree-plot considerou-se k igual a 10 e os fatores interpretados como sendo representativos dos grupos de ligação. O segundo critério conduziu a um número de fatores igual a 50, e os fatores interpretados como sendo representativos dos blocos de haplótipos. Isto mostra o potencial da técnica que permite obter resultados aplicáveis ​​a qualquer tipo de população, corroborando a interpretação de estudos genômicos. O trabalho demonstrou que a AF foi capaz de identificar padrões de associação entre marcadores, identificando subgrupos de marcadores que refletem grupos de ligação fatorial e também grupos de desequilíbrio de ligação.