Aula 5 Melhoramento de Espécies Alógamas

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1 Aula 5 Melhoramento de Espécies Alógamas Piracicaba, 2012

2 1 Introdução Espécies alógamas: reprodução via fecundação cruzada (mais de 95% de cruzamentos) Exemplos: milho, girassol, cenoura, beterraba, brássicas Mecanismos que favorecem alogamia: Monoecia Dioecia Protandria Protoginia Autoincompatibilidade

3 2 Estrutura Genética Populações de espécies alógamas: plantas trocam genes por ocasião da reprodução; uma população partilha de um mesmo conjunto gênico através das gerações Denominando: f(a) = p e f(a) = q Gametas Femininos p(a) Gametas Masculinos q(a) p(a) p 2 AA pqaa q(a) pqaa q 2 aa

4 2 Estrutura Genética CRUZAMENTOS AO ACASO Na ausência de seleção, mutação, migração e deriva genética, a estrutura das populações permanecem inalteradas através das gerações: EQUILÍBRIDO DE HARDY-WEINBERG Variedades Híbridos

5 2 Estrutura Genética CONSEQUÊNCIAS DA ALOGAMIA 1) Plantas da população têm vários locos em heterozigose permanência de alelos recessivos deletérios e/ou letais na população (carga genética) 2) Depressão por endogamia acentuada devido a heterozigose e carga genética elevada 3) Genitores não transferem seus genótipos para os descendentes; estes são formados a cada geração aleatoriamente

6 2 Estrutura Genética CONSEQUÊNCIAS DA ALOGAMIA 4) Variabilidade genética associada a homozigose e heterozigose 5) Nos programas de melhoramento de espécies alógamas, utiliza-se normalmente da endogamia obtida artificialmente, mas no final do processo a alogamia natural deve ser restaurada

7 2 Estrutura Genética CONSEQUÊNCIAS DA ALOGAMIA 6) Como os genitores não transferem os genótipos aos descendentes, o melhoramento destas espécies visa aumentar as frequências dos alelos favoráveis, e com isto melhorar as performances das populações (variedades) 7) A fixação de genótipos éfeita através do método de híbridos, que são obtidos via endogamia e posterior hibridação

8 3 Obtenção de híbridos 3.1. Base genética Para espécies alógamas, como o milho e o girassol, que não podem ser propagadas vegetativamente, a seleção é feita via endogamia hibridação (método de obtenção de híbridos)

9 3 Obtenção de híbridos 3.1. Base genética medianos Genótipos Inferiores Genótipos Superiores

10 3 Obtenção de híbridos Objetivo: selecionar e reproduzir os genótipos das plantas superiores Como proceder? Obter linhagens puras (homozigóticas) que podem ser reproduzidas. Cruzá-las e selecionar o melhor cruzamento (híbrido), que pode ser obtido indefinidamente, uma vez que os genótipos das linhagens podem ser mantidos e multiplicados

11 3 Obtenção de híbridos Notar: o híbrido selecionado refere-se a um genótipo existente na população, sendo apenas extraído desta. Portanto, o programa de híbridos não gera novos genótipos Exemplo: duas linhagens L 1 e L 2, homozigóticas (reproduzíveis):

12 3 Obtenção de híbridos L 1 : AAbbCCDDeeff L 2 : aabbccddeeff Gametas -L 1 : AbCDef e L 2 : abcdef L 1 x L 1 : AAbbCCDDeeff= L 1 L 2 x L 2 : aabbccddeeff= L 2 Híbrido L 1 x L 2 : AaBbCcDDeeFf

13 3 Obtenção de híbridos 3.2. Tipos de híbridos Híbridos Simples: L 1 x L 2 HS 12

14 3 Obtenção de híbridos 3.2. Tipos de híbridos Híbridos Triplos: L 1 x L 2 HS 12 x L 3 HT (12)3

15 3 Obtenção de híbridos 3.2. Tipos de híbridos Híbridos Duplos: L 1 x L 2 L 3 x L 4 HS 12 x HS 34 HD (12)(34)

16 3 Obtenção de híbridos 3.3. Obtenção de linhagens homozigóticas Material S 0 Autofecundações sucessivas por 6 a 8 gerações, com seleção para caracteres de alta herdabilidade nlinhagens endogâmicas

17 PROBLEMAS: 3 Obtenção de híbridos 1) Depressão por endogamia muito acentuada para caracteres de baixa herdabilidade, como produtividade. A linhagem deve ter um nível mínimo de produtividade para ser considerada aceitável 2) Não há correlação entre a performance das linhagens e de seus híbridos para produtividade

18 PROBLEMAS: 3 Obtenção de híbridos 3) Com n linhagens, tem-se: HS: HT: n( n 1) 2 n( n 1)( n 2 2) HD: n( n 1)( n 2)( n 8 3)

19 Exemplo: 3 Obtenção de híbridos Para n= 20 Para n= HS HS HT HT HD HD NÃO É POSSÍVEL OBTER E AVALIAR TODOS OS HÍBRIDOS

20 3 Obtenção de híbridos 3.4. Seleção de linhagens para capacidade de combinação As linhagens obtidas são cruzadas com um testador (linhagem elite) e os cruzamentos são avaliados em experimentos com repetições Com base nos resultados dos experimentos, são selecionadas as linhagens cujos cruzamentos apresentaram melhor performance

21 3 Obtenção de híbridos 3.4. Seleção de linhagens para capacidade de combinação L 1 x T : C 1 L 2 x T : C 2 L 3 x T : C 3 L 4 x T : C 4... L n x T : C n Avaliação em experimentos com repetições Exemplo: C 42 > C 780 Testador éo mesmo: gameta da linhagem 42 contém mais alelos favoráveis que a linhagem 780

22 3 Obtenção de híbridos 3.5. Predição de Híbridos HT (AB)(C) = (1/2)(HS AC + HS BC ) HD (AB)(CD) = (1/4)(HS AC + HS AD + HS BC + HS BD ) Logo, tendo-se as performances dos híbridos simples, pode-se predizer as performances dos híbridos triplos e duplos possíveis

23 3 Obtenção de híbridos 3.6. Grupos Heteróticos População A População B P A Heterose = F 1 P + A P B 2 P B linhagens HÍBRIDOS linhagens

24 3 Obtenção de híbridos Exploração da Heterose: Grupo Heterótico A Linhagens, Populações Heterose baixa em cruzamentos X Grupo Heterótico B Linhagens, Populações Heterose baixa em cruzamentos HS: L A 1 x ELEVADA HETEROSE L B 2 HS AB (12)

25 3 Obtenção de híbridos Exploração da Heterose: L A 1 HT: x L A 2 L A 1 x L A 2 HD: L B 3 x L B 4 HS A (12) x L B 3 HS A (12) x HS B (34) HT AB (12)3 HD AB (12)(34)

26 Heterose: 3 Obtenção de híbridos

27 3 Obtenção de híbridos 3.7. Comparação dos tipos de híbridos Produtividade Uniformidade HS > HT > HD Custo

28 3 Obtenção de híbridos 3.8. Produção de sementes de híbridos 1)Manutenção e multiplicação de linhagens 2)Cruzamento das linhagens Exemplo: L A (macho) L B (fêmea) L A (macho) L B : emasculadas, logo, sementes colhidas nela são sementes híbridas

29 3 Obtenção de híbridos 3.8. Produção de sementes de híbridos

30 3 Obtenção de híbridos 3.8. Produção de sementes de híbridos

31 4.1. Base genética 4 Seleção Recorrente Processo de fixação e seleção de genótipos superiores (híbridos) éum processo estático Genótipos Inferiores medianos Genótipos Superiores

32 4 Seleção Recorrente - Genótipo Superior: extraído da população. Portanto, necessita-se de um processo que gere novos genótipos superiores - Processo: Seleção Recorrente - aumentar contínua e progressivamente as frequências dos alelos favoráveis nas populações, melhorando-as geneticamente, com consequente aumento da frequência dos genótipos superiores e geração de genótipos superiores aos existentes

33 4.1. Base genética 4 Seleção Recorrente Frequências Genótipos C 0 C 1 C 2 AA 0,09 0,35 0,50 Aa 0,42 0,48 0,41 aa 0,49 0,17 0,09 f(a) 0,30 0,59 0,71 f(a) 0,70 0,41 0,29 Genótipo AA: favorável Genótipo aa: desfavorável

34 4.2. Procedimentos 4 Seleção Recorrente Um ciclo de seleção recorrente écomposto de 4 fases: 1) Obtenção de progênies - Meios-irmãos - Irmãos germanos (completos) 2) Avaliação de progênies em experimentos com repetições -100 a 500 progênies

35 4.2. Procedimentos 4 Seleção Recorrente 3) Seleção das progênies superiores - 10 a 20% das progênies avaliadas Progênie Repetições Médias r 1 p 11 p p 1r 2 p 21 p p 2r 3 p 31 p p 3r p 1 p 2 p 3 n p n1 p n2... p nr p n

36 4 Seleção Recorrente 4.2. Procedimentos 4) Recombinação das progênies selecionadas - Gerar variabilidade para o próximo ciclo seletivo macho fêmea macho Macho: mistura das sementes das progênies selecionadas Fêmea: progênies selecionadas

37 4 Seleção Recorrente C n... C 2 C 1 C 0 Recombinação Obtenção de progênies Seleção Avaliação - Seleção massal ou fenotípica: caracteres de alta herdabilidade - Seleção com progênies: caracteres de baixa herdabilidade

38 4 Seleção Recorrente 4.3. Seleção recorrente e fixação de genótipos Processos complementares GENÓTIPO SUPERIOR: extraído da população via seleção de híbridos. Após este processo não se obtém genótipos superiores aos selecionados

39 4 Seleção Recorrente C 0 C n Genótipos Inferiores Genótipos Superiores X 0 X n Genótipo superior: extraído via seleção de híbridos

40 4 Seleção Recorrente Genótipos Inferiores C 0 C n Genótipos Superiores X 0 Genótipo superior: extraído via seleção de híbridos X n

41 4 Seleção Recorrente 4.4. Seleção recorrente e produção de variedades melhoradas Variedades melhoradas: Populações melhoradas via seleção recorrente Observação: Híbrido é superior às variedades por ser um ou grupo de genótipos superiores das variedades

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