LGN 313 Melhoramento Genético
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- Denílson Pinto
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1 Departamento de Genética LGN 313 Melhoramento Genético Tema 14 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS Estrutura populacional, Seleção massal, Seleção recorrente Prof Natal Vello wwwgeneticaesalquspbr/lgn313/nav
2 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS Bibliografia básica: PATERNIANI, E; VIEGAS, GP (eds) 1987 Melhoramento e Bibliografia adicional: produção do milho Campinas, Fundação Cargill, * volume 1 ( p ) PINTO, RJB 2009 Introdução ao melhoramento genético de plantas 2ª ed, Maringá, Eduem, UEM, 351 p ( 1ª edição, 1995, 275 p) * capítulo VIII ( p ) BORÉM, A; MIRANDA, GV (eds) 2009 Melhoramento de plantas, 5ª ed, Viçosa, Editora UFV, 529 p OU BORÉM, A; MIRANDA, GV (eds) 2013 Melhoramento de plantas 6ª ed, Viçosa, Ed UFV, 523p
3 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS SEMENTES SÃO FORMADAS POR INTERCRUZAMENTOS NATURAIS (mínimo: 95%) FECUNDAÇÃO CRUZADA fluxo gênico entre indivíduos diferentes (pólen transportado pelo vento, insetos, beija-flor, morcegos) Ocorrência obrigatória: espécies dióicas: araucária, aspargo, tamareira, erva mate, kiwi Ocorrência comum: espécies frutíferas perenes, espécies florestais e animais (pan-mixia); espécies monóicas: milho, mandioca, abacateiro
4 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS Alogamia em espécies com flores hermafroditas ocorrência limitada às espécies com mecanismos especiais: - machoesterilidade: híbridos F 1 comerciais (cebola); - auto-incompatibilidade esporofítica: brássicas (couve, repolho, couve-flor, brócolis, couve-de-bruxelas, colza/canola); - auto-incompatibilidade gametofítica: abacaxi, fumo, centeio ; - auto-incompatibilidade heteromórfica: girassol, trigo-sarraceno; - protoginia: abacate, beterraba, milheto; - protandria: milho, cebola, cenoura
5 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS ESTRUTURA GENÉTICA DAS POPULAÇÕES Intercruzamentos = fecundação cruzada = fluxo gênico p A q a p A p 2 AA pq Aa q a pq Aa q 2 aa Frequências gênicas: p + q = 1 Frequências genotípicas: p 2 + 2pq + q 2 = 1 Equilíbrio de Hardy-Weinberg: após uma geração de intercruzamentos, a população entra em equilíbrio, ou seja, as frequências genotípicas não se alteram e as médias dos caracteres não mudam mais
6 ESPÉCIES ALÓGAMAS Consequências da alogamia: - níveis altos de heterozigose nas plantas; - alta variabilidade genética na população; - carga genética alta na população: altas frequências de alelos deletérios recessivos em heterozigose; consequência = depressão por endogamia Produto comercial: - variedades de polinização livre ( OP = Open Pollinated varieties ) e variedades sintéticas: milho, gramíneas forrageiras, esp florestais; - híbridos comerciais (alta tecnologia): milho, cebola; - clones altamente heterozigóticos: espécies com propagação vegetativa : cana-de-açúcar, frutíferas perenes, mandioca
7 SELEÇÃO MASSAL SIMPLES EM ALÓGAMAS Pouco difere da executada em autógamas, porém alguns tópicos devem ser observados: Não se exerce controle sobre a polinização (há possibilidade de que plantas geneticamente inferiores polinizem as fêmeas selecionadas) O método não supõe testes de progênies; ganho dependerá bastante da magnitude da herdabilidade do caráter ; SM Simples é eficiente apenas para caracteres de alta herdabilidade, pex resistência a doenças, altura da planta, ciclo (número de dias para a maturidade)
8 SELEÇÃO MASSAL SIMPLES EM ALÓGAMAS As perspectivas de maior uso da seleção massal em alógamas são: a) Em espécies pouco melhoradas, como por exemplo espécies forrageiras b) Para caracteres de alta herdabilidade c) Na purificação de linhagens, variedades (OP = polinização livre e sintéticas ) e compostos (pre-breeding populations, conservação de germoplasma, grupos heteróticos) Limitação: hoje, o expressivo efeito ambiental e a menor variabilidade encontrada nos genótipos cultivados restringem o uso da seleção massal simples em espécies alógamas
9 SELEÇÃO MASSAL ESTRATIFICADA Consiste no aperfeiçoamento da seleção massal simples, visandose reduzir o efeito do ambiente O melhorista subdivide a área de avaliação das plantas em pequenos estratos (parcelas; pex milho: um estrato = 10 m 2 ) mais homogêneos (principalmente em declividade, fertilidade, nível de acidez e umidade do solo) e aplica a mesma percentagem de seleção (p) em todos os estratos Por consequência: a) O uso de estratos reduz a probabilidade de que plantas geneticamente inferiores localizadas em estratos mais férteis venham a ser selecionadas b) A subdivisão do terreno reduz a probabilidade de que as plantas geneticamente superiores localizadas em estratos menos férteis venham a ser excluídas da seleção c) A SM Estratificada também pode ser aplicada para caracteres de média a baixa herdabilidade
10 SELEÇÃO RECORRENTE Sistema planejado para aumentar gradativamente as freqüências de alelos favoráveis que controlam um caráter quantitativo, por meio de ciclos sucessivos de seleção e recombinação Ganhos genéticos cumulativos nos vários ciclos Mais apropriada para objetivos a longo prazo e para caracteres quantitativos PRINCIPAIS ETAPAS: 1 Obtenção de progênies 2 Avaliação experimental de progênies 3 Recombinação de progênies selecionadas para se formar a geração seguinte
11 Seleção recorrente Recombinação de progênies selecionadas Cn C2 C1 C0 Obtenção de progênies Avaliação e seleção de progênies
12 SELEÇÃO RECORRENTE Progresso genético da população original com dois ciclos de seleção recorrente, mantendo a sua variabilidade genética C0 C1 C2 > > s 2 Co s 2 C1 s 2 C2
13 Exemplos de instituições que conduzem programas de melhoramento com seleção recorrente Espécie País Instituições Alógamas (uso mais antigo) Milho Autógamas (uso mais recente) Brasil EUA Alemanha USP/ESALQ, UFV, Embrapa Univ Carolina Norte, Iowa State Univ Univ de Hohenheim Arroz Brasil Embrapa Arroz e Feijão Feijão Brasil UFLA e UFV Soja EUA Univ Carolina Norte, Iowa State Univ Brasil USP/ESALQ e Embrapa Soja Cevada Canadá Univ de Guelph Aveia EUA Univ Minnesota, Iowa State Univ
14 TIPOS DE PROGÊNIES Polinização livre Pólen de diversas plantas X X Polinização protegida ( macho e fêmea ) Meios Irmãos (PMI) Irmãos Germanos (PIG) PS1 PS2
15 PRINCÍPIO: V PARENTESCO ( PAR ) PLANTAS INDIVIDUAIS PROGÊNIES MÉDIAS ENTRE MÉDIAS PROGÊNIES X X ENTRE PLANTAS DENTRO PROGÊNIES PAR 1 X PAR 2 PAR n PAR DENTRO PROGÊN X X X P 1 P 1 P 2 P 2 P n P n Σ P 2 i 1 2 N POPULAÇÃO ORIGINAL ( F = 0 ) s 2 G = s 2 A + s 2 D + x 1 x 2 x N V ENTRE PROGÊNIES
16 ALÓGAMAS : MELHORAMENTO DE POPULAÇÕES PROGÊNIES VARIÂNCIA GENÉTICA DA POPULAÇÃO : DECOMPOSIÇÃO ENTRE E DENTRO DE PROGÊNIES PLANTAS DA POPULAÇÃO ORIGINAL : ENTRE DENTRO MEIOS IRMÃOS 0 1 IRMÃOS GERMANOS s 2 A s 2 G = s 2 A + s 2 D + s 2 D 1 4 s 2 A s 2 D 3 4
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