Aula 4 Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas e suas Relações com o Melhoramento

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1 Aula 4 Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas e suas Relações com o Melhoramento Piracicaba, 2013

2 1 -Introdução Na natureza as espécies vegetais podem se reproduzir assexuadamente ou sexuadamente Do ponto de vista do melhoramento, tem-se a seguinte classificação: Assexuadas Sexuadas -autógamas -alógamas Autógamas: praticam a autofecundação natural Alógamas: praticam cruzamento natural

3 1 -Introdução alógamas autógamas % cruzamento 5 0 % autofecundação intermediárias * Para fins de melhoramento, as espécies intermediárias podem ser tratadas como alógamas ou autógamas

4 1 -Introdução As espécies autógamas, alógamas e de reprodução vegetativa têm diferentes estruturas genéticas, e devido a isto os métodos ou processos que são utilizados para desenvolver cultivares são diferentes

5 2 Estrutura Genética 2.1. Espécies autógamas Praticam autofecundação ( ) natural Exemplo: cruzamento de duas variedades obtidas artificialmente

6 2 Estrutura Genética 2.1. Espécies autógamas F 1 V 1 (AA) x V 2 (aa) F 2 (1/4) AA : (1/2) Aa : (1/4) aa F 3 (3/8) AA : (1/4) Aa : (3/8) aa F 4 (7/16) AA : (1/8) Aa : (7/16) aa F n [1-(1/2) n ]/2 : (1/2) n : [1-(1/2) n ]/2... F (1/2) AA : 0 : (1/2) aa Aa

7 2 Estrutura Genética Portanto, como as espécies autógamas praticam autofecundação ( ) natural, a frequência de locos heterozigóticos (Aa) deve ser muito baixa (próxima de zero), uma vez que em cada geração de os heterozigotos são reduzidos a metade Assim, na enésima geração de, tem-se: (1/2) n heterozigotos e 1-(1/2) n homozigotos -Coeficiente de endogamia: F = 1-(1/2) n

8 2 Estrutura Genética Ex: 6ªgeração de : F = 98,4375% de homozigotos 1,5625% de heterozigotos Nas espécies autógamas as plantas são independentes quanto a reprodução, não ocorrendo troca de genes entre plantas. Por causa disto, as plantas são homozigotas (linhas puras, linhagens, linhagens endogâmicas), e uma população de uma espécie autógama é constituída de uma mistura de genótipos homozigóticos

9 O número de genótipos homozigóticos é 2 n onde néo número de genes com dois alelos/gene Ex: com 4 genes e dois alelos/gene: A, a; B, b; C, c; D, d; tem-se os genótipos: AABBCCDD AABBCCdd AABBccdd aabbccdd aabbccdd aabbccdd 2 Estrutura Genética 2 4 = 16 genótipos possíveis *Com 20 genes tem-se: 2 20 = genótipos diferentes

10 2 Estrutura Genética A variabilidade genética é devida à presença de diferentes genótipos homozigóticos Os programas de melhoramento das espécies autógamas são delineados para que no final do processo a homozigose seja restaurada, produzindo apenas plantas homozigóticas(linhas, linhas puras, linhagens, linhagens endogâmicas) Exemplos de espécies autógamas: arroz, soja, sorgo, trigo, amendoim, feijão

11 2 Estrutura Genética 2.1. Espécies alógamas As plantas destas espécies praticam o cruzamento natural, e devido a isto, ocorre troca de genes na reprodução entre plantas da mesma população. Assim, partilham de um mesmo conjunto gênico Sendo p e q as frequências dos alelos A e a, e com cruzamentos ao acaso, tem-se:

12 2 Estrutura Genética Gametas Femininos Gametas Masculinos p A q a p A p 2 AA pqaa qa pqaa q 2 aa Genótipos Frequência AA p 2 Aa 2pq aa q 2

13 2 Estrutura Genética Devido ao cruzamento, tem-se p 2 plantas com genótipo AA, 2pq plantas com genótipo Aa e q 2 plantas com genótipo aa. Tem-se, então, variabilidade genética devido à presença de genótipos homozigóticos e heterozigóticos Espécies alógamas: Depressão por Endogamia Carga Genética Ex: milho, cebola, brássicas, girassol, mamão

14 3 Mecanismos de Controle da a) Autofecundação: Polinização cleistogamia: antes da abertura da flor ocorre a polinização b) Cruzamentos: protoginia: o estigma fica receptivo antes da deiscência do pólen protandria: pólen é liberado antes do estigma estar receptivo

15 3 Mecanismos de Controle da Polinização monoecia: sexos separados na mesma planta dioecia: sexos separados em plantas masculinas e femininas autoincompatibilidade *Loco S com diversos alelos: S 1, S 2, S 3, S 4 etc. Plantas com o mesmo genótipo com relação ao loco S não conseguem se cruzar e a autofecundação não ocorre

16 3 Mecanismos de Controle da Polinização S 1 S 2 S 1 S 3 S 3 S 4 NENHUMA S 1 S 3 S 2 S 3 S 1 S 3 S 1 S 4 S 2 S 3 S 3 S 4 S 1 S 2 S 1 S 2 S 1 S 2

17 4 Determinação do modo de reprodução de uma espécie Etapas: a)exame da estrutura floral FLORES - hermafroditas -dióicas alógama -monóicas alógama alógama autógama

18 4 Determinação do modo de reprodução de uma espécie b) Exame da polinização - presença de insetos polinizadores alógama? - presença de pólen antes da flor se abrir autógama? c) Produção de sementes de plantas isoladas - produção de sementes autógama? - não produção de sementes alógama?

19 4 Determinação do modo de reprodução de uma espécie d) Autofecundação artificial - descendentes normais autógama - descendentes anormais alógama

20 5 Cruzamento Berinjela

21 5 Cruzamento Berinjela

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23 5 Cruzamento Berinjela

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27 5 Cruzamento Berinjela

28 5 Cruzamento Berinjela

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