Quantitativos + Qualitativos 17/03/2016. Variabilidade Genética Como surgem as variações genéticas? Mutações! Controle Genética e Herdabilidade

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1 17/03/016 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ DEPARTAMENTO DE GENÉTICA LGN0313 Melhoramento Genético Controle Genética e Herdabilidade Prof. Fernando Angelo Piotto fpiotto@gmail.com.br Variabilidade Genética Como surgem as variações genéticas? Mutações! Mutação é o único mecanismo que gera variabilidade genética Cruzamentos somente recombinam a variabilidade genética existente Piracicaba, 11 de março de 016 Gregor Mendel Publicação do artigo fundamental da genética em 1866 Estudou sete caracteres em ervilha, todos monogênicos e pouco influenciados pelo ambiente O artigo foi praticamente ignorado até 1900 Gregor Mendel Publicação do artigo fundamental da genética em 1866 Estudou sete caracteres em ervilha, todos monogênicos e pouco influenciados pelo ambiente O artigo foi praticamente ignorado até 1900 Modelo de Mendel testado em várias outras espécies Padrões de variação de caracteres Em certos caracteres o modelo não foi confirmado Quantitativos + Qualitativos 1

2 Frequência (%) /03/016 Caracteres qualitativos e qualitativos Qualitativos Cor de frutos Cor de grãos Tipo de folha Formato das sementes Quantitativos Peso de grãos Altura de plantas Sólidos Solúveis Totais ( Brix) Produção Caracteres qualitativos são controlados por um ou poucos genes Classes fenotípicas distinguíveis umas das outras Ex.: cor de flor, hipocótilo, textura dos grãos de milho, etc Caracteres quantitativos são controlados por muitos genes As classes não são facilmente distinguíveis, havendo uma distribuição contínua do fenótipo Referem-se a mensurações de quantidades: Ex.: Pesos, volumes, medidas: kg, m, cm, g, m², etc Caracteres Qualitativos Segregações conhecidas (fenotípicas): 1 locus: 3:1 ou 1::1 loci: 9:3:3:1 Dominância completa ou parcial Exemplos Milho (mutação sugary) Sementes Lisas (Su Su ou Su su) Sementes Rugosas (su su) Os estudos qualitativos são feitos em nível de indivíduos e a interpretação da herança é feita com base na contagem e proporções definidas pelos resultados observados nas descendências dos cruzamentos Caracteres Quantitativos As características quantitativas são as que exibem variações contínuas (às vezes descontínuas) e são parcialmente de origem não genética Característica controlada por 1 gene São fortemente afetadas pelo ambiente Ex.: Produção de grãos, leite, altura, peso, etc

3 Frequência (%) Frequência (%) Frequência (%) Frequência (%) /03/016 Característica controlada por genes Característica controlada por 4 genes Característica controlada por muitos genes Característica controlada por muitos genes Distribuição Normal Esperada Distribuição Normal Esperada Genes, Alelos e Fenótipos Caracteres Quantitativos Número de Genes Número de Alelos Número de Fenótipos n n n + 1 Genética Quantitativa É a parte da genética que estuda os caracteres quantitativos, os quais distinguem-se dos caracteres qualitativos em três aspectos Herança poligênica: os caracteres quantitativos são, em geral, regulados por vários genes Estudo em nível de populações e baseado na estimação de parâmetros tais como médias, variâncias e covariâncias Variações contínuas e efeito do meio 3

4 Densidade de Probabilidade f(x) f(x) f(x) f(x) /03/ f x = 1 1 σ π e x μ σ Distribuição Normal: x ~ N(µ, ²) Como medir a variação? Variância Medida de dispersão de valores em torno de um valor médio σ = n i=1 x i x n Variância Populacional σ = n i=1 x i x n 1 Variância Amostral - x µ x x Peso de Frutos de Tomate (g/fruto) Peso de Frutos de Tomate (g/fruto) Peso de Frutos de Tomate (g/fruto) Peso de Frutos de Tomate (g/fruto) 4

5 17/03/016 Interação genótipo x ambiente Caracteres Qualitativos Pouco influenciados pelo ambiente Caracteres Quantitativos Muito influenciados pelo ambiente Alguns caracteres são mais afetados do que outros Interações específicas entre cultivares e regiões de plantio Intra-alélicas Dominância completa, dominância parcial, aditiva, sobredominância Inter-alélicas Epistasia Interações Gênicas Modelo: F = G + E Interações Gênicas F = G + E σ F = σ G + σ E σ G = σ A + σ D + σ I σ F = σ A + σ D + σ I + σ E bb µ Bb BB µ = Média - a Contribuição dos Homozigotos = ± a d + a Contribuição do Heterozigoto = d (desvio de dominância) Interações Gênicas Ação Aditiva bb µ Bb BB - a d + a d/a = 0 d/a = 1 0 < d/a < 1 d/a > 1 P 1 X P F 1 Aditivo F = F 1 Altura Intermediária 5

6 17/03/016 Dominância P 1 X P F 1 ou F 1 Sobredominância P 1 X P F 1 Completa Parcial Sobredominância F < F 1 F < F 1 Interações Gênicas Caracteres Quantitativos Muitos genes Todos os tipos de interações gênicas estão envolvidas O importante é considerar a média dessas interações ou vigor híbrido = F 1 P 1 + P : Exemplo 1 : Exemplo Altura de Planta Mo17= 169 cm B73 = 173,3 cm F1 = 11,1 Produtividade Mo17= 4060 kg/ha B73 = 630 kg/ha F1 = kg/ha Hochholdinger e Hoecker (007) Springer e Stupar (007) 6

7 17/03/016 : Exemplo 3 M8 M8 x sft 4537 sft 4537 é função da presença de: Krieger et al. (010) P1 Valor P Valor F1 Valor AA aa Aa bb BB Bb CC CC CC DD dd Dd EE ee Ee ff FF Ff Soma Soma Soma é função da presença de: P1 Valor P Valor F1 Valor AA 10 aa 5 Aa 15 bb 5 BB 10 Bb 10 CC 10 CC 10 CC 10 DD 10 dd 5 Dd 10 EE 10 ee 5 Ee 10 ff 5 FF 10 Ff 10 Soma 50 Soma 45 Soma 65 é função da presença de: Divergência Genética (complementaridade) Dominância e Sobredominância P1 Valor P Valor F1 Valor AA 10 aa 5 Aa 15 bb 5 BB 10 Bb 10 CC 10 CC 10 CC 10 DD 10 dd 5 Dd 10 EE 10 ee 5 Ee 10 ff 5 FF 10 Ff 10 Soma 50 Soma 45 Soma 65 Importante para a confecção de híbridos Heterobeltiose Média do F1 é maior do que média do Parental superior (P s ) Heterobeltiose = F 1 P S Endogamia Endogamia: Acasalamentos entre indivíduos aparentados Autofecundação Alelos idênticos por descendência Probabilidade de dois alelos serem idênticos por descendência estimada pelo coeficiente de Malecót F = (1/) n Aumento da homozigose nos descendentes Perda de vigor, genes deletérios ( carga genética ), anomalias, etc 7

8 17/03/016 F = G + E F = G + E σ F = σ G + σ E σ F = Variância Fenotípica σ G = Variância Genotípica σ E = Variância Ambiental P 1 σ F = σ G + σ E P 1 σ F = σ G + σ E F 1 σ F = σ G + σ E F 1 σ F = σ G + σ E σ E = σ P1 + σ P + σ F1 3 P σ F = σ G + σ E P σ F = σ G + σ E Coeficiente de Herdabilidade (h²) Proporção herdável da variabilidade total h = σ G σ = σ G F σ G + σ E h (%) = σ G σ 100 F Baixas 0 < h² < 1 Altas Coeficiente de Herdabilidade (h²) Herdabilidade no sentido amplo Variância genética / variância fenotípica h = σ G σ G + σ = σ G E σ A + σ D + σ I + σ E Herdabilidade no sentido restrito Variância aditiva / variância fenotípica h = σ A σ G + σ = σ A E σ A + σ D + σ I + σ E 8

9 17/03/016 Ganho com a seleção Ganho com a seleção X o = média da população original ds = X s X o GS = h ds X o = 180 cm X s = 10 cm X M = 195 cm GS % = GS X o 100 X M = X o + GS ds = 30 cm X s = média da população selecionada X o = média da população original X s = média da população selecionada ds = diferencial de seleção h = herdabilidade GS = ganho com a seleção X M = média da população melhorada X M = média da p GS = 0,50 30 GS = 15 cm X M =