Sistemas de reprodução e suas relações com melhoramento

Transcrição

1 Universidade Federal de Rondônia Curso de Eng. Florestal Melhoramento genético Florestal Sistemas de reprodução e suas relações com melhoramento Emanuel Maia emanuel@unir.br

2 Apresentação Introdução Relações entre sistema reprodutivo e melhoramento Estrutura genética Mecanismos de polinização Determinação do sistema reprodutivo

3 Introdução Reprodução sexual ou assexuada Ponto de vista da melhoramento, têm-se a classificação a seguir: Assexuada Sexuada Autógamas Alógamas

4 Introdução Assexuada: naturalmente são propagadas por meios vegetativo (estruturas de propagação especializadas) ou são propagadas vegetativamente artificialmente pelo interesse humano Alógamas Têm a fecundação cruzada naturalmente Autógamas Têm a autofecundação naturalmente

5 Introdução Propagação vegetativa Autógama Alógama

6 Introdução Alógamas 100 a 95 % de fecundação cruzada 0 a 5 % de autofecundação Intermedi árias Autóga mas 94 a 6 % de fecundação cruzada 6 a 94 % de autofecundação 5 a 0 % de fecundação cruzada 95 a 100% de autofecundação Para fins de melhoramento, geralmente as espécies intermediárias são tratadas como alógamas.

7 Importância do sistema reprodutivo Melhoramento e manejo (produção de sementes) Autógamas: usar a própria semente Alógamas: possibilidade de explorar a heterose (vigor híbrido)

8 Estrutura genética - autógamas Como as espécies possuem a autofecundação natural, a freqüência dos locos heterozigotos (Aa) deve ser baixa a muito baixa (tende a zero), uma vez que cada geração de autofecundação os heterozigotos são reduzidos a metade.

9 Estrutura genética autógamas: F 1 cruzamentos Cruzamento: AA x 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 AA (1/2) n Aa [1-(1/2) n ]/2 aa F 1/2 AA 0 1/2 aa Aa

10 Estrutura genética autógamas: Têm-se que: consequências (1/2) n = heterozigotos (Aa) 1 - (1/2) n = homozigotos (AA; aa) Logo o coeficiente de endogamia F = 1 - (1/2) n Assim temos F 6 : F= 98,44% de homozigose F 7 : F= 99,21% de homozigose

11 Estrutura genética autógamas: consequências Uma população de plantas autógamas é constituída por uma mistura de genótipos homozigóticos (mistura de populações de homozigotos), pois os indivíduos são independentes quanto a reprodução e não realizam trocas de genes. A variabilidade genéticas é devida a diferença entre genótipos homozigóticos

12 Estrutura genética autógamas: consequências A variabilidade é função do número de genes que controlam o caráter Nos programas de melhoramento são planejados para que no final do processo a homozigose seja restaurada (todas as plantas sejam homozigotas linhas, linhas puras, linhagens) Exemplos Trigo, aveia, arroz, feijão, ervilha, soja (leguminosas), pêssego, alguns citros etc

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14 Estrutura genética - alógamas São espécies que formam populações com troca de genes entre os indivíduos, pois há continuamente, a cada cruzamento, a recombinação dos genes. Assim todas as plantas partilham de um mesmo conjunto de genes.

15 Estrutura genética alógamas: cruzamentos Considerando, p e q as freqüências dos alelos A e a com os cruzamentos ao acaso tem-se: f(a) = p f(a) = q Tem-se: p² plantas com genótipo AA 2pq plantas com o genótipo Aa q² plantas com o genótipo aa p (A) q (a) p (A) p² (AA) pq (Aa) q (a) pq (Aa) q² (aa)

16 Estrutura genética alógamas: conseqüências A variabilidade é formada pela presença de indivíduos com diferentes graus de homozigose e heterozigose. Problemas com homozigose: Depressão por endogamia: redução do valor fenotípico médio de uma população devido ao cruzamentos de indivíduos aparentados

17 Estrutura genética alógamas: conseqüências Nos programas de melhoramento procura-se estabelecer cultivares híbridas, que possuam valor de maior interesse fenotípico. Logo preocupa-se em conhecer quais cruzamentos produzem indivíduos de maior interesse. Exemplos: Araucária, milho, girassol, maçã, maracujá, seringueira, guaraná, uva

18 Mecanismos do controle da polinização Cleistogamia: mecanismo que permite a autofecundação da flor antes da antese (normalmente associada a autogamia)

19 Mecanismos do controle da polinização Mecanismos que favorecem os cruzamentos (normalmente associados a alogamia) Protoginia Protandria Monoicia Dioicia Autoincompatibilidade

20 Mecanismos do controle da polinização Cruzamentos: Protoginia O estima fica receptivo antes da deiscência da antera (pólen)

21 Mecanismos do controle da polinização Cruzamentos: Protandria A deiscência do pólen ocorre antes estigma esta receptivo

22 Mecanismos do controle da polinização Cruzamentos: Monoicia Flores com sexos separados na mesma planta.

23 Mecanismos do controle da polinização Cruzamentos: Dioicia Plantas de sexo masculino (flores predominantemente andróicas) e plantas de sexo feminino (flores predominantemente ginóicas)

24 Mecanismos do controle da polinização Cruzamentos: Autoincompatibilidade Plantas que apresentam o mesmo genótipo em relação ao loco S (alelos: S1, S2, S3 etc) não conseguem cruzar e a autofecundação não ocorre

25 Determinação do modo de reprodução Exame da estrutura floral Flores hermafroditas: autógamas e alógamas Flores dióicas: alógamas Flores monóicas: alógamas

26 Determinação do modo de reprodução Exame da polinização Presença de insetos polinizadores: alógama? Presença de pólen antes da flor abrir: autógama? Tipo de polinização Autofecundação: autógamas Necessita de agentes polinizadores: alógamas

27 Fonte: Latado et al. (2002) Determinação do modo de reprodução Marcadores moleculares

28 Determinação do modo de reprodução Produção de sementes em plantas isoladas Há produção de sementes: autógamas? Não há produção de sementes: alógamas? Cruzamento artificial Autofecundação artificial