Bases-Genéticas-do-Melhoramento-Sistemas-reprodutivos-em-plantas-cultivadas.pdf
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MELHORAMENTO DE
PLANTAS
1. Bases genticas do melhoramento
2. Sistemas reprodutivos em plantas cultivadas
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Fentipo (F)
Um fentipo um trao mensurvel ou
caracterstico, tais
como tamanho ou
colorao da espiga
Gentipo (G)
composio genticade um organismo
www.icb.ufmg.br/.../CromossMutaTermno.htm
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F = G + E + GE
Pro
d
(Fehr, 1987)
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Identificao de interao GE
Mais de um gentipo
Mais de um ambiente
Qualquer fator (macro ou microambiental)
capaz de interferir -expresso de um gene
Oliveira et al., 2006, PAB, vol.41, n. 8
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A Gentica e o trabalho de Mendel
http://www.slideshare.net/travitzki/mendel-4478698
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Gregor Mendel (1866)
Ervilha comum (Pisum sativum)
fcil cultivo
ciclo reprodutivo curto
autofecundao natural (linhagens puras)
produo de muitas sementes /planta
diversas variedades, contrastantes
-
Cruzamentos entre duas variedades diferentes
Tcnica de cruzamento
Estudo de sete caractersticas contrastantes
Analisou a proporo em F2
Caracteres um a um
Dois ou mais caracteres combinados
Estatstica para anlise dos dados (nmeros e combinaes de
probabilidade)
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Caracteres estudados por Mendel
(Qualitativos)
Altura da planta (baixa/alta)
Tipo da semente (lisa/enrugada)
Cor dos cotildones (amarelo/verde)
Cor do tegumento da semente (colorida/incolor)
Posio da flor no caule (axilar/terminal)
Tipo da vagem (lisa/com constrio)
Cor da vagem imatura (verde/amarela)
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Caractersticas do mtodo
Anlise das caractersticas uma a uma -depois duas a duas
Muitas geraes
Observao das diferentes formas
Anotou o nmero de vezes (propores e hipteses numricas)
Comprovou as hipteses
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Freqncia genotpica a percentagem em que determinado
gentipo se apresenta num grupo
Freqncia fenotpica
Freqncias iguais quando: Dominncia parcial
Sobredominncia
Aditividade
Diferem quando h dominncia completa
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Nvel de Dominncia
GentipoAditividade Dom.
ParcialDom. Completa Sobredom
AA 5 5 5 5
Aa 3 4 5 6
aa 1 1 1 1
No. Fen. obs.
3 3 2 3
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Para 1 par de genes c/
dominncia completa: Relao fenotpica
(F2) - 3 : 1
Relao genotpica (F2) - 1 : 2 : 1
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Caracteres qualitativos
Classes fenotpicas distintas
Controlados por um ou dois genes
Expresso dos genes - pouca ou nenhuma
influncia do
ambiente
Ex.: Cor de flor (antocianina)
www.mrothery.co.uk/.../Mod4Notes2ndhalf.htm
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Segregaes conhecidas: 3:1 ou1:2:1 e 9:3:3:1 para um e doislocos, respectivamente
Dominncia, dominncia parcial
Os estudos qualitativos sofeitos em nvel de indivduos e a interpretao da herana feitacom base na contagem e propores definidas pelosresultados observados nasdescendncias dos cruzamentos
Dominncia
Dominncia parcial
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Caracteres quantitativos
Classes fenotpicas com distribuio
contnua
Herana polignica
Cada um dos genes: pequeno
efeito
Grande influncia do ambiente
Ex.: Rendimento de gros; altura de
plantas
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Gentica Quantitativa Estuda os caracteres quantitativos
1)Herana polignica
2) Estudo em nvel de populaes e baseado na
estimao de parmetros tais como mdia,
varincia e covarincia
3) Variaes contnuas e efeito do meio
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Sistemas Reprodutivos em Plantas
Cultivadas
1 - Conhecer o sistema reprodutivo
2 - Decidir sobre mtodos de melhoramento
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Definio da metodologia
Reproduo: Assexual(s/fuso de gametas)
Sexual (c/ fuso de gametas)
Morfologia floral (unissexuais ou hermafroditas)
Processos de fecundao e fertilizao
-
Reproduo Assexual
Propagao vegetativa
Multiplicao comercial das espcies - RPIDA
E UNIFORME
No atua na modificao dos
caracteres hereditrios
-
No exclui a propagao sexual (batata, batata-
doce)
Espcies de ciclo longo-perene (fruteiras)
Espcies de ciclo curto (batata, cana-de acar,
mandioca, morango)
Em geral:
Alto grau de
HETEROZIGOSESELEOSexual = segregao
-
No melhoramento Identificao de
indivduos Superiores
Multiplicao vegetativa
Ensaios de competio
Multiplicao e distribuio
-
Reproduo Sexual
AUTGAMAS
Ex.: soja, feijo, trigo, arroz
ALGAMAS
Ex.: milho, uva, repolho, manga
Evoluo: inicialmente todas as espcies seriam
algamas
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Plantas Autgamas Homozigose: alelos
iguais em locos
correspondentes de
cromossomos
homlogos (AABBccdd)
Populao de plantas autgamas:
"Linha pura" ou mistura de linhas puras relacionadas
entre si (linhagens
homozigotas)
-
Pequena taxa de fecundao cruzada
espcie
insetos polinizadores
intensidade do vento
condies climticas (temp. e umidade) Ex.: alface - 6%;
feijo, fumo e trigo - 4%
soja < 1% ; tomate at 5%
-
Autgamas com alta taxa de fec. cruzada (10 a
50%):
algodo, berinjela, caf, quiabo, sorgo
Freqncia de cruzamentos naturais x
escolha de mtodos
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Taxa de cruzamento natural
Procedimento experimental simples - gene marcador de fcil identificao
Gene marcador expresso na fase de plntula facilita o procedimento
Fileiras alternadas: gene marcador dominante e recessivo
Coincidncia no florescimento
Colher as sementes nas plantas cujo gene marcador recessivo
Semear e avaliar a prognie
Ex.: feijo
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Condies para a autogamia:
Cleistogamia
Estruturas morfolgicas.
Ex.: tomate (estigma cresce dentro de um cone
de anteras)
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Tcnicas de hibridao
Emasculao
Porcentagem de pegamento
Ateno: flor perfeita x autofecundao
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Plantas algamas
Heterozigose (populaes panmticas)
Grupos (tipo de flor):
Hermafroditas: batata-doce, cebola, cenoura
No h barreira (distncia) entre F e M
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DICOGAMIA
www.life.uiuc.edu/.../BreedingSystems.html
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Protandria e Protoginia
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Mecanismos de proteo da alogamia: Dioicia
Plantas diicas: mamo, espinafre
Monoicia Plantas monicas:
abbora, melancia, melo
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Dioicia
-
Monoicia
-
Heterostilia
Primula vulgaris. Las flores Pin (A)
presentan los filamentos de los
estambres cortos y los pistilos
largos. Las flores Thrum (B)
muestran, en cambio, pistilos cortos
y filamentos largos. Referencias: 1.-
ptalos, 2.-spalos, 3.- anteras de
los estambres y 4.- pistilo. Las
nicas polinizaciones legtimas son
las que se producen en
cruzamientos Pin x Thrum o Thrum x
Pin
http://es.wikipedia.org/wiki/Autoincompatibilidad
Antera
Pistilo
Flores Pin Flores Thrum
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Autoincompatibilidade
No se obtm sementes No se obtm sementes
Plen no fecunda o vulo da mesma flor
-Processo bioqumico
-- Desde a polinizao at a fecundao
Gametoftico
-Gene S
-- Muitas formas allicas
Esporoftico
-Um s gene com alelos mltiplos
-Alelos com dominncia
-
Sistema Gametoftico
Incompatibilidade completa
S1S2 x S1S2
Incompatibilidade Parcial
S1S2 x S1S3
Incompatibilidade Nula
S1S2 x S3S4
-
Sistema Esporoftico
conferido ao plen pela planta produtora do gro-de-plen
Incompatibilidade Total
S1S2 x S1S2 S1S2 x S1S3
Incompatibilidade Nula
S1S2 x S3S4
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genomebiology.com/2002/3/2/REVIEWS/1004
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Esterilidade masculina
Autoincompatibilidade x esterilidade
Gametas no funcionais - razes:
aberraes cromossmicas
ao de genes
origem citoplasmtica
-
Causam:
- aborto de flores
-impedem desenvolvimento do plen, do saco
embrionrio ou do endosperma
Tipos:
a) Esterilidade masculina gentica
b) Esterilidade masculina citoplasmtica
c) Esterilidade masculina gentico-citoplasmtica
-
No mecanismo normal de controle da
hibridao em pop naturais
-
a) Esterilidade masculina gentica Esterilidade masculina de origem gentica
esterilidade recessiva
controlada por um gene
manuteno de macho-estreis: cruzamentos entre m.e. e plantas frteis
heterozigotas
ss x SF
50% estril
50% frtil
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b) Esterilidade masculina
citoplasmtica
depende do citoplasma
produo de sementes na presena de polinizadoras
F1 - somente indivduos ME
Manuteno: ME X MF
F1 (ME)
-
c) Esterilidade gentico-citoplasmtica
ME podem produzir descendentes frteis
(depende da planta polinizadora)
Genes "restauradores"
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S=macho- estril
F=macho frtil
F dominante
sobre S (nuclear)
-
Determinao do modo de reproduo
Avaliar as estruturas florais
Flores hermafroditas: algamas ou autgamas
Flores diicas: algamas
Flores monicas: algamas
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Isolar as plantas - produo as sementes
Planta isolada
No produziu semente
(no autgama)
Produziu semente:
autgama
algama
F1F2
Comparar com o vigor da planta me
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CONTROLE DA POLINIZAO
Evitar polinizao cruzada
campos de melhoramento
produo de sementes comerciais
isolamento no espao
isolamento no tempo
barreiras artificiais contra a disperso do plen
Dirigir a reproduo conforme as necessidades dos mtodos
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Literatura
1. Allard, R.W. (1960). Princpios do MelhoramentoGentico das Plantas. Editora Edgard Blcher. Captulos8, 9 e 10.
2. Falconer, D.S. (1987). Introduo GenticaQuantitativa. Editora UFV.
3. Borm, A. Melhoramento de plantas. Viosa: UFV, 1997.
Captulo 5, 453 p.
4. Ramalho, M.A.P.; Santos, J.B.; Pinto, C.A.B.P. Genticana agropecuria. Lavras: UFLA, 2001. Captulo 11, 472 p.