Herança Quantitativa

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ - UFPI CENTRO DE CIÊNCIAS AGRARIAS - CCA PÓS-GRADUAÇÃO EM GENÉTICA E MELHORAMENTO NÚCLEO DE ESTUDOS EM GENÉTICA E MELHORAMENTO Herança Quantitativa MÁRIO HENRIQUE

2 INTRODUÇÃO O que você entende por: Herança Quantitativa? Genética Quantitativa?

3 CONCEITOS IMPORTANTES Caracteres Quantitativos e Qualitativos; Caracteres Quantitativos: Caracteres controlados por muitos genes são denominados caracteres poligênicos e como se referem a mensurações de quantidades (pesos, volumes, medidas: kg, m, cm, g, m², etc) são comumente denominados de caracteres quantitativos. Caracteres Qualitativos: Os caracteres controlados por poucos genes são denominados de caracteres qualitativos, em contraste com os anteriores.

4 CARACTERES QUALITATIVOS Ex: Cor dos frutos, sementes, flores e vagens Cor da pelagem de mamíferos e aves

5 CARACTERES QUANTITATIVOS Ex: Produtividade de grãos (kg/há); Número de grãos por espigas; Número de espigas por planta; Altura da planta (cm);

6 CARACTERISTICAS DOS CARACTERES QUALITATIVOS Caracteres Qualitativos Apresentam: Segregações conhecidas e descontínua; Genótipos classificados em grupos fenotípicos distintos; Pouco influenciados pelo ambiente; Exemplo 1: Cor de ervilhas

7 CARACTERISTICAS DOS CARACTERES QUALITATIVOS Ex: Milho normal, Br2Br2, e milho anão (braquítico), br2br2

8 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Porque alguns caracteres não obedecem aos princípios mendelianos? Ex: Peso de colmos (kg) de uma população F1 de canade-açúcar

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13 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Quais as conclusões de Herman Nilsson-Ehle? Três genes deveriam estar envolvidos na determinação da cor do grão de trigo; Cada um dos três genes possuiria dois tipos de alelos, um tipo que seria capaz de produzir o pigmento vermelho, o alelo contribuinte (representado por letra maiúscula); E um outro tipo que não seria capaz de produzir o pigmento vermelho, o alelo não-contribuinte (representado por letra minúscula).

14 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Quais as conclusões de Herman Nilsson-Ehle? A cor de grão no trigo seria determinada de acordo com o número de alelos contribuintes para a cor vermelha que a planta possuísse; Cada um desses alelos aditivos contribui com uma unidade de pigmento vermelho, intensificando a cor do grão de maneira aditiva.

15 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Wilhelm Johannsen Na Mesma época(1909),outro pesquisador, Wilhelm Johannsen, também realizava importantes estudos com caracteres que apresentavam variação contínua; Johnnsen estudou o peso e tamanho dos grãos em linhagens de feijão comum (Phaseoslus vulgares);

16 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Trabalho de Johannsen: Estabeleceu a Teoria das Linhas Puras;

17 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Trabalho de Johannsen: Selecionou e endocruzou plantas que produziam apenas grãos maiores, fazendo o mesmo para as que produziam grãos menores; As linhagens puras deveriam ser homozigotas para a maioria dos seu genes; Esperava que não houvesse variação fenotípica dentro das linhas; Após varias gerações ainda havia variação fenotípica;

18 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Ele propôs que a variação fenotípica existente deveria ser de natureza ambiental uma vez que a variação genética dentro das linhas deveria ser muito baixa ou mesmo inexistente;

19 HISTÓRICO DA GENÉTICA QUANTITATIVA Johannsen estabeleceu três princípios com seus estudos: Há variações herdáveis e variações causadas pelo ambiente; A seleção só é efetiva se recair sobre diferenças herdáveis; A seleção não gera variação; Permitiu a distinção entre genótipo e fenótipo. F = G + E

20 TEORIA DOS FATORES MÚLTIPLOS É fundamentada no fato de que uma característica é influenciada por um grande número de genes - poligenes; Cada gene contribui com um pequeno efeito para o fenótipo; Ex: Para entender o controle genético de um caráter quantitativo (peso médio de sementes de feijão), suponhamos no nosso exemplo que não há influência do ambiente

21 TEORIA DOS FATORES MÚLTIPLOS O caráter é controlado por um único gene com dois pares de alelos (A¹ e A²); A¹ aumenta 133mg acima do peso básico de 179mg; A² não codifica para aumento; Ausência de dominância e presença de aditividade; Quantos tipos de genótipos são possíveis na F2? Quais? Os três genótipos corresponderiam aos fenótipos 445 mg (A¹A¹), 312 mg (A¹A²) e 179 mg (A²A²); Se considerarmos dois genes em vez de um só, quantos fenótipos diferentes seriam possíveis na F2, e o valor desses fenótipos se a contribuição de cada alelo efetivo fosse de 66,5 mg?

22 TEORIA DOS FATORES MÚLTIPLOS Demonstra-se que com o aumento do número de genes a segregação fenotípica de F2 obedece ao desenvolvimento do binômio a e b = alelos efetivos e não efetivos, respectivamente; m = número de alelos segregantes

23 TEORIA DOS FATORES MÚLTIPLOS Generalizando o binômio para m alelos, a expansão do mesmo é fornecida por: Em que, i = número de alelos efetivos em cada classe genotípica;

24 INTERAÇÕES ALÉLICAS Tipos: Aditiva; Dominante; Sobredominante; Como o caráter quantitativo normalmente é controlado por muitos genes, o que se procura determinar é o tipo de interação alélica predominante, uma vez que na prática é impossível conhecer o tipo de interação alélica de cada gene individualmente.

25 INTERAÇÕES ALÉLICAS B 2 B 2 µ B 1 B 2 B 1 B 1 d - a + a Onde: µ : ponto médio entre os dois genótipos homozigóticos ± a: mede o afastamento de cada genótipo homozigoto em relação à média d: mede o afastamento de cada genótipo heterozigoto em relação à média

26 INTERAÇÕES ALÉLICAS Utilizando os desvios, pode-se avaliar os diferentes casos de interação alélica: d = 0: ausência de dominância (interação alélica do tipo aditiva) d = a: dominância completa 0 < d < a: dominância parcial d > a: sobredominância

27 INTERAÇÃO ADITIVA Cada alelo contribui com um pequeno efeito fenotípico o qual é somado aos efeitos dos demais alelos. O valor genotípico do heterozigoto é a média dos valores genotípicos dos homozigotos. Cada alelo a adiciona um valor constante, daí o nome.

28 INTERAÇÃO ADITIVA AÇÃO GÊNICA ADITIVA Supondo: A= 6; a= 3 AABB x aabb Teremos: F1? Genótipo aa Aa AA Valor genotipico

29 INTERAÇÃO ADITIVA Se a interação alélica é aditiva, a seleção é facilitada porque um indivíduo ou grupos de indivíduos superiores quando selecionados produzirão uma descendência também superior; Com a interação alélica aditiva a distribuição em F2 é simétrica e se assemelha a uma curva normal;

30 INTERAÇÕES ALÉLICAS Utilizando os desvios, pode-se avaliar os diferentes casos de interação alélica: d = 0: ausência de dominância (interação alélica do tipo aditiva) d = a: dominância completa 0 < d < a: dominância parcial d > a: sobredominância

31 INTERAÇÃO DOMINANTE Nesta situação é avaliado o desempenho de cada loco e não de cada alelo; O valor genotípico do heterozigoto é igual ao valor genotípico de um dos homozigotos. O alelo A domina sobre o alelo a, bastando haver um único A para a manifestação do fenótipo.

32 INTERAÇÃO DOMINANTE 2) Dominância completa: Supondo: BB= Bb=10; bb=6 BB x bb Teremos: F1? Genótipo bb Bb BB Valor genotipico

33 INTERAÇÃO DOMINANTE A interação de dominância dificulta a seleção de indivíduos superiores, uma vez que a descendência deste indivíduo terá comportamento inferior a ele próprio; A distribuição em F2 apesar de ser continua não é simétrica e mostra uma inclinação para o lado do fenótipo conferido pelos alelos dominantes;

34 INTERAÇÕES ALÉLICAS Utilizando os desvios, pode-se avaliar os diferentes casos de interação alélica: d = 0: ausência de dominância (interação alélica do tipo aditiva) d = a: dominância completa 0 < d < a: dominância parcial d > a: sobredominância

35 INTERAÇÃO SOBREDOMINANTE Neste tipo de interação alélica o heterozigoto é superior aos homozigotos. Supondo: AA = BB = 60 unidades; aa = bb = 10 unidades; Aa = Bb = 80 unidades. AABB P unidades x aabb P 2 20 unidades AaBb F unidades

36 INTERAÇÃO SOBREDOMINANTE bb µ BB Bb Na prática é quase impossível distinguir a ocorrência de interação alélica dominante e sobredominante. Isso porque elas apresentam propriedades semelhantes.

37 INTERAÇÃO SOBREDOMINANTE Quando há predominância de interação alélica dominante e/ou sobredominante a seleção de indivíduos superiores não é a melhor estratégia a ser adotada num programa de melhoramento; O que fazer então? Obtenção de Hibrídos

38 INTERAÇÕES ALÉLICAS A relação d/a mede o que se denomina grau de dominância de um gene, o qual dá a idéia do tipo de interação alélica. d/a = 0: interação alélica aditiva d/a = 1: dominância completa 0 < d/a < 1: dominância parcial d/a > 1: sobredominância

39 REFERÊNCIAS BORÉM, A.; MIRANDA, G. Melhoramento genético de plantas. Viçosa-MG, p. CRUZ, Cosme Damião; Princípios de Genética Quantitativa. Viçosa: UFV, RAMALHO, M. A. P.; SANTOS, J. B. dos; PINTOS, C. A. B. P. Genética na Agropecuária, Lavras: Ed. UFLA, p. RAMALHO, M. A. P. Aplicações da Genética Quantitativa no Melhoramento de Plantas Autógamas. 1 ed. Lavras: Ed. UFLA, p.