LGN 313 Melhoramento Genético

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1 LGN 313 Melhoramento Genético Professores: Antonio Augusto Franco Garcia José Baldin Pinheiro Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz Departamento de Genética - ESALQ/USP Segundo semestre [email protected] [email protected]

2 6. Melhoramento de espécies autógamas

3 6.1 Introdução Espécies autógamas: possuem flores hermafroditas que se reproduzem predominantemente por meio da autopolinização (autofecundação natural). o Cleistogamia; o Taxa variável de cruzamentos (máximo de 5%); o Ausência de alelos de auto-incompatibilidade.

4 6.1 Introdução Tabela 1. Algumas espécies autógamas de importância econômica Aveia (Avena sativa) Cereais Arroz (Oryza sativa) Sorgo (Andropogon sorghum) Trigo (Triticum aestivum) Amendoi (Arachis hypogeae) Leguminosas mfeijão (Phaseolus vulgaris) Soja (Glycine max) Alface (Lactuca sativa) Olerícolas Pimenta (Capsicum annum) Tomate (Lycopersicon esulentum) Frutíferas Apricó Nectarina (Prumus armeniaca L.) (Prumus sp.) Pêssego (Prumus percicae) Industriais Fumo (Nicotiana tabacum) Linho (Linum usitatissimum) Forrageiras Crotalária (Crotalaria juncea) Ervilhaca (Vicia sativa)

5 6.1 Introdução Espécies autógamas: As populações são constituídas por uma mistura de genótipos homozigóticos; A variabilidade genética ocorre devido à presença de diferentes genótipos homozigotos; A autofecundação sucessiva leva a homozigose (para fins de melhoramento, esta fase é atingida na 6ª ou 7ª geração de autofecundação) genótipo homozigótico - linhagem - ou mistura de linhas fenotipicamente semelhantes.

6 6.2 Efeitos da autofecundação Supondo 1 loco heterozigótico

7 6.2 Efeitos da autofecundação Em uma geração F qualquer, a freqüência de heterozigotos será fornecida por 1 /2 n e a freqüência de homozigotos 1 1/2 n. F =1 1 /2 n = coeficiente de endogamia Assim, no decorrer das autofecundações - Incremento na freqüência de locos em homozigose - Diminuição dos locos em heterozigose. - Aumento da endogamia O que acontecerá na geração F?

8 6.2 Efeitos da autofecundação Os indivíduos transmitem o seu genótipo para os descendentes, quando totalmente endogâmicos. Assim, os genótipos são fixados e, por isso, são reproduzidos com precisão. F 1 = G + E 1 F 2 = G + E 2 Genitor Reprodução precisa do genótipo Descendentes O agricultor poderá utilizar como semente, os grãos colhidos na geração anterior.

9 6.3 Teoria da seleção Teoria da Seleção: Seleção: reprodução diferencial dos genótipos. É baseada em critérios agronômicos e econômicos. Apenas genótipos superiores, segundo os critérios do melhorista são deixados para a reprodução. A seleção não gera variabilidade, apenas atua sobre a variabilidade já existente.

10 6.3 Teoria da seleção 1. Teoria das linhas puras Teoria desenvolvida pelo botânico dinamarquês W.L. Johannsen (1903): experimentos com a variedade de feijão Princess; Utilizou um lote de sementes de diferentes tamanhos no qual investigou o efeito da seleção sobre o peso médio das sementes das progênies.

11 6.3 Teoria da seleção

12 6.3 Teoria da seleção - Johannsen estabeleceu três princípios com seus estudos: a) Há variações herdáveis e causadas pelo ambiente; b) A seleção só é efetiva se recair sobre diferenças herdáveis; c) A seleção não gera variação.

13 6.3 Teoria da seleção

14 6.3 Teoria da seleção Nos programas de melhoramento de espécies autógamas, quaisquer que sejam os procedimentos iniciais para gerar variabilidade (como p.ex. Uso de mutação ou realização de cruzamento artificiais), no final do programa, a homozigose completa deve ser restaurada, para que a seleção possa ser feita e para que o agricultor receba cópia autêntica do(s) genótipo(s) selecionado(s).

15 6.4 Variabilidade nas Espécies Autógamas O número de genótipos homozigotos possíveis é 2 n, em que, neste caso, n é o número de pares de alelos. Para n=4, tem-se 16 genótipos possíveis (2 4 =16): Para n=10, tem-se 1024 genótipos; Para n=15, tem-se aproximadamente genótipos; Para n=20, tem-se mais e genótipos.

16 6.4 Variabilidade nas Espécies Autógamas 1. Variedades muito antigas Ação conjunta de: Mutações naturais; Mistura mecânica de variedades; Cruzamentos naturais. σ 2 G pronta para ser explorada

17 6.4 Variabilidade nas Espécies Autógamas 2. Variedades recentes São normalmente constituídas de um único genótipo, ou alguns poucos genótipos diferentes (2 a 4) linhas puras.

18 6.4 Variabilidade nas Espécies Geração de variabilidade: Autógamas 1) Cruzamento entre variedades diferentes: a) Simples: V 1 x V 2 F 1 b)múltiplos: V 1 x V 2 V 3 x V 4 F 1(12) x F 1(34) F 1(12)(34)

19 6.4 Variabilidade nas Espécies Geração de variabilidade: Autógamas 2) Uso de mutagênicos: a) Químicos: ácido nitroso, agentes alquilantes; b) Físicos: raios X, radiação gama. 3) Combinação: Cruzamentos e Mutagênicos. V 1 x V 2 V 3 x V 4 Agentes mutagênicos F 1(12) x F 1(34) F 1(12)(34)

20 6.5 Simbologia nas Espécies Autógamas O símbolo F, derivado de planta filial, é amplamente utilizado pelos melhoristas: emprego em casos de hibridação entre duas linhagens, ou seja, quando a freqüência alélica nas gerações segregantes é igual a ½; Plantas da geração F 1, derivadas de cruzamentos simples ou biparentais, são geneticamente homogêneas;

21 6.5 Simbologia nas Espécies Autógamas Geração F 2 é derivada do intercruzamento dos F 1 s ou da autofecundação ( ) dos mesmos populações derivadas por sucessivas estarão nas gerações F n (F 3, F 4, F..., F ). O índice do F sempre indica a geração da semente - embrião - e não da planta.

22 6.5 Simbologia nas Espécies Autógamas O símbolo S é usando quando é feito intercruzamento ao acaso de vários pais (seleção recorrente), ou quando a população segregante é proveniente do cruzamento de vários pais em proporções não definidas; A diferença básica é S 0 é adotado para a população de referência ou em equilíbrio e, portanto, equivale à geração F 2 ;

23 6.5 Simbologia nas Espécies Autógamas F 2 ou S 0 colhidas individualmente, as progênies derivadas serão simbolizadas por F 2:3, ou S 0:1 F 2:3 Geração da planta que originou a família Geração usada para sua avaliação Como exemplo, uma população F 2:n, corresponderá a avaliação de famílias derivadas de plantas F 2 na geração n.

24 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamas a) Métodos em que a variabilidade genética existente nas populações: Seleção Massal: caracteres de alta h 2 ; Seleção de Plantas Individuais com teste de progênie: caracteres de alta e baixa h 2.

25 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamas b) Métodos em que a variabilidade deve ser gerada artificialmente: Método da População (Bulk); Método do Pedigree (Genealógico); Método do Descendente de uma Única Semente: SSD (Single Seed Descent).

26 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamas c) Método do Retrocruzamento: Geralmente para caracteres qualitativos.

27 6.8 Método: seleção massal

28 6.8 Método: seleção massal Seleção fenotípica: ideal para caracteres de alta herdabilidade (maior correlação entre fenótipo e genótipo). As plantas devem ser mais espaçadas para facilitar a seleção visual.

29 6.9 Método: seleção individual com teste de progênies Seleção individual de plantas feita na população original, seguida da observação de suas descendências (progênies), para fins de avaliação.

30 6.9 Método: seleção individual com teste de progênies

31 6.9 Método: seleção individual com teste de progênies MULTIPLICAÇÃO

32 Exemplo Melhoramento de Arroz na Tailândia com Seleção de plantas Individuais com Testes de Progênies (Love, 1955). 1950: Início: coleta de plantas de arroz (100 a 200 plantas por lote: uma panícula por planta); 1951: plantio em linhas ( linhas) em 5 locais, sem repetição; - uma testemunha comum a cada dez linhas; - seleção de linhas; - caracteres selecionados: tempo de florescimento (TF) e resistência a doenças (RD); 1952: plantio das linhas; - 2 locais (A e B); -2 repetições em A e 1 em B; - parcelas de 4 m; - seleção de linhas (TF e RD).

33 Exemplo 1953: plantio das linhas -parcelas de 4,5 m; -seleção de linhas; -caráter selecionado: produção de grãos (PG). 1954: idem, com seleção de 700; 1955: idem, com seleção e ensaios de competição com testemunhas etc. VARIEDADE MELHORADA

34 Referências Bibliográficas 1. ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético das plantas. Cap. 6, 7, 8, 9 e BORÉM, A. Melhoramento de plantas. Viçosa: UFV. Cap. 10, 13 e RAMALHO, M. A. P.; ABREU, A. F. B.; SANTOS, J. B. Melhoramento de espécies autógamas. In: NASS, L. L.; VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGLIS, M. C. (ed.) Recursos genéticos e melhoramento. Rondonópolis: Fundação-MT, pp