A comparison of three selection systems for crossbreeding

Summary Three selection methods for crossbreeding have been compared, using two different strains of Tribolium castaneum , to investigate possible improvement of half‐sibs virgin females egg weight in both an optimum and a stress environment. It was carried out with eleven generations of each of the following selection systems: Within Strain Selection (WSS) based on pure females results; Reciprocal Recurrent Selection (RRS) based on cross females results and Modified Reciprocal Recurrent Selection (MRRS) based on both pure and cross females results. There were two replications of each strain, selection system and culture medium. In general, WSS was the best selection method for both pure strain as well as cross performances; and in both culture media. Only at times MRRS exceeded the other selection systems, but its superiority in these cases could not compensate for its complexity and its high cost in contrast with WSS's simplicity and economy. Since the experiment was started with no previous selected populations, the response to selection was based mainly in additive variance. The length of the experiment was probably not enough to detect non‐additive action when comparing the three systems of selection studied. Cases in favour of MRRS could indicate some more discriminating results with a longer experiment. The heterosis evolution was also analysed with no definite and significant trends being observed, other than a general tendency to decrease or to be mantained, with some cases for the RRS in stress and for MRRS, in which a slight increase was detected. That last fact could be in favour of applying some selection systems based on testing also cross performance. Possible implications of these results on animal crossbreeding are also discussed, taking in consideration that in practical cases the strains used in most of commercial crosses have nearly exhausted their additive variance. Zusammenfassung Vergleich dreier Selektionssysteme für Kreuzungszucht Drei Selektionsmethoden für Kreuzungen wurden verglichen unter Verwendung zweier verschiedener Stämme von Triboleum Castaneum auf zwei Kulturmedien, um mögliche Verbesserungen des Eigewichtes von Halbgeschwisterweibchen in optimaler und in Streßumwelt verfolgen zu können. Über 11 Generationen wurde entweder Reinzuchtselektion (WSS) auf der Basis von Eigewichten reingezüchteter Weibchen, reziproke rekurrente Selektion (RRS) auf der Basis von Kreuzungsweibchen und modifizierte reziproke rekurrente Selektion, die sowohl Reinzucht als auch Kreuzungsweibcheneigewichte verwendete, verglichen. Selektionssysteme und Kulturmedien wurden zweimal wiederholt. In beiden Kulturmedien war WSS die beste Selektionsmethode für Reinzucht sowie für Kreuzungsleistung. Gelegentlich übertraf MRRS die anderen Selektionssysteme, doch konnte die Überlegenheit nicht die Komplexität und die hohen Kosten der Durchführung die Einfachheit von WSS kompensieren. Da der Versuch mit unselektierten Populationen durchgeführt wurde, war der Selektionserfolg vor allem auf additive Varianz zurückzuführen. Die Länge des Versuches war wahrscheinlich nicht ausreichend, um nichtadditive Wirkung bei Vergleich der drei Selektionssysteme zu entdecken. Die günstigen Fälle von MRRS könnten unterschiedliche Ergebnisse bei längeren Experimenten andeuten. Die Entwicklung der Heterosis zeigte keine definitiven und signifikanten Trends, außer die allgemeine Tendenz zur Verminderung oder zur Erhaltung mit Ausnahme von RRS unter Streß und MRRS, wo eine leichte Zunahme zu beobachten war. Dies würde zu Gunsten von Selektionssystemen sprechen, die auf Kreuzungsleistung basieren. Mögliche Implikationen der Ergebnisse für Tierzucht werden diskutiert, wobei zu beachten wäre, daß Herkünfte einer kommerziellen Kreuzungszucht sehr häufig wenig additive Varianz aufweisen. Resumen Una comparacion de tres sistemas de seleccion en mejora por cruzamiento Se han comparado tres sistemas de selección en dos estirpes distintas del insecto Tribolium castaneum , para la mejora del carácter peso de la puesta de hembras vírgenes medio‐hermanas, en dos medios de cultivo, óptimo y stress. Se llevaron a cabo once generaciones de cada uno de los siguientes métodos de selección: Selección en Estirpe Cerrada (WSS) basada en los resultados de las hembras puras; Selección Recíproca Recurrente (RRS) basada en los resultados de las hembras cruzadas y Selección Recíproca Recurrente Modificada (MRRS) basada tanto en los resultados de las hembras puras como en los de las hembras cruce. Se realizaron dos repeticiones por estirpe, sistema de selección y medio de cultivo. En general fué la WSS el método de selección que mejores resultados obtuvo, tanto en las estirpes puras como en los cruces, y en ambos medios de cultivo. Sólo en algunas ocasiones la MRRS se destacó frente a los otros dos sistemas de selección, pero la magnitud de su superioridad no compensa su complejidad y coste de ejecución frente a la simplicidad y economía de la WSS. Como el experimento comenzó con poblaciones no seleccionadas previamente, la respuesta a la selección se basó exclusivamente en la varianza aditiva existente en dichas poblaciones. La longitud del experimento no fue probablemente suficiente como para detectar una acción génica de tipo no‐aditivo al comparar los tres sistemas de selección estudiados. Los casos a favor de la MRRS podrían indicar la aparición de resultados más discriminativos en un experimento de mayor duración. En los análisis de la evolución de la heterosis no se observaron resultados significativos, sólo una tendencia general de disminución o mantenimiento de este parámetro, con algunos casos de ligero incremento para la RRS en medio stress y para la MRRS. Este último hecho apoyaría la aplicación de sistemas de selección basados también en los resultados del cruce. Se discuten implicaciones de estos resultados en la mejora animal, teniendo en cuenta que en la práctica las estirpes usadas en la mayoría de los cruces comerciales poseen una varianza aditiva casi agotada. Resume Une comparaison de trois systemes de selection en amelioration pour croisement On a comparé tois systèmes de sélection sur deux differentes souches de l'insect Tribolium castaneum , il s'agit d'ameliorer le caractère poids de la ponte des femelles vierges demi‐sœurs dans deux milieux de culture, standard (optimal) et dégradé (stress). On a obtenu onze générations des chacuns des mèthodes de sélection suivants: Sélection en Souche Fermée (WSS) selon résultats sur femelles pures; Sélection Réciproque Récurrente (RRS) selon résultats sur femelles croisées et en fin Sélection Réciproque Récurrente Modifiée (MRRS) selon résultats obtenus tantǒt dans le cas de femelles pures comme dans le cas de femelles croisées. On a fait deux essais de chaque souche, système de sélection et milieu de culture. Les mellieurs résultats ont apparn à travers le mèthode de WSS dans le cas de souches pures et croisées et dans les deux milieux. Excepcionellement la MRRS s'est dètachée sur les deux autres systèmes de sélection, cependant la complication et les frais de rèalisation face à la simplycité et les avantages economiques de la WSS la rendent inferieure. N'ayant pas fait une premiere sélection des groups on obtaint le résultat sur la variance additive existante parmí ces groups. La lonqueur de l'essaie ne suffisa pas pour en detecter une action gènique de genre non additive en comparant les trois systèmes de sélection ètudies. Les cas favourables a la MRRS pourraint indiquer l'apparition de résultats plus discriminatifs chez un assaie plus prolongé. En analysant l'èvolution de la heterosis on n'on houva pas des résultats significatifs mais seulement une penchante gènèrale de disminution o conservation de ce paramètre avec un lègere accroissement de la RRS dans le milieu stress et de la MRRS. Ce résultat seconderait l'application des mèthodes de sélection fondés aussi sur les résultats de croissement. Les implications de ces résultats dans l'amèliorement animal sont questionnables que les souches commerciaux employées ont d'habitude une variance additive presque èpuisèe.