Hibridacao No Melhoramento Genetico Vegetal - Alogamas
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HIBRIDAO NO
MELHORAMENTO GENTICO
DE PLANTAS
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Toda planta algama um hbrido
Populao algama mistura de muitos hbridos
(bons e ruins)
Principal aplicao da hibridao em algama
Cultivares hbridas
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Cultivares Hbridas possuem a caracterstica de tirarem proveito de
Heterose - superioridade de hbridos individuais comparados com seus progenitores
Homeostase maior capacidade de se adaptar ao ambiente
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Heterose
A performance do hbrido em relao a seus progenitores pode ser expressa de duas formas:
Heterose em relao ao Prog. Mdio
HPM = F1 PM x 100PM
Heterose em relao ao Prog. Superior
HPS = F1 PS x 100PS
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Hipteses Explicativas de Heterose
Hiptese de Dominncia heterose causada por dominncia completa ou parcial em um grande nmero de locos no mesmo indivduo;
AAbbCCdd x aaBBccDD
AaBbCcDd
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
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Hipteses Explicativas de Heterose
Hiptese de Sobre-dominncia heterozigoto superior a ambos progenitores homozigotos, esta hiptese tambm conhecida como interao allica, estmulo fisiolgico ou heterozigosidade.
Aa > AA
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
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Hipteses Explicativas de Heterose
Epistasia interao entre alelos de mais de um loco que pode resultar em performance superior quela de locos independentes
* epistasia tem demonstrado ser muito menos importante que a dominncia
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Homeostase
Causas:
maior quantidade de genes dominantes
maior nmero de gens diversos locos com diferentes alelos.
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Cultivares Hbridas
DESVANTAGENS
Maior custo de sementes
Necessidade de comprar sementes todo o ano
Eroso gentica
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
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1. TOP CROSS
Linhagem X Cultivar (populao)testador
Sem valor comercial
Usado para avaliao de linhagens
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
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2. HBRIDO SIMPLES
Linhagem A X Linhagem B
Em geral o tipo mais produtivo explorao mxima da heterose
Grande uniformidade (plantas e espigas)
Custo de semente elevado
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
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3. HBRIDO SIMPLES MODIFICADO
Linh. A x Linh. A Linh. B x Linh. B
AA X BB (Hbrido simples) (Hbrido simples)
(AA)(BB)(Hbrido duplo)
Custo de Semente mais baixo
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
Linhagens
Originadas da
Mesma prognie
Linhagens
Originadas da
Mesma prognie
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4. HBRIDO TRIPLO
Linh. A x Linh. B Linh. C x Linh. C
AB X Linh. C(Hbrido simples)
(AB)C(Hbrido Triplo)
Bastante uniformeRequer dois anos para ser produzido a partir de linhagens
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
Hbrido TriploModificado
Deve produzirPlen suficiente
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5. HBRIDO DUPLO
Linh. A x Linh. B Linh. C x Linh. D
AB X CD(Hbrido simples) (Hbrido simples)
(AB)(CD)(Hbrido duplo)
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
Linhagens
Originadas da
Mesma populao
Linhagens
Originadas da
Mesma populao
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5. HBRIDO DUPLO
(AB)(CD)(Hbrido duplo)
o hbrido mais utilizado em milhoRequer dois anos para ser produzido a partir de linhagens
1 ano: produo dos hbridos simples:A x B e C x D
2 ano: produo do hbrido duplo:AB X CD
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
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6. HBRIDO MLTIPLO
So usadas seis, oito ou mais linhagens;
Sem muita expresso comercial;
Vantagem alta variabilidade;
Geraes avanadas fonte de novas linhagens.
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
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7. HBRIDO INTERVARIETAL (INTERPOPULACIONAL)
Primeiro tipo de hbrido usado no incio do sculo XX;
Quanto mais diferentes os pais (populaes), melhores as F1s;
Vantagem alta variabilidade;
Geraes avanadas fonte de novas linhagens.
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Tipos de Hbridos
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento de Cultivares Hbridas
CULTIVARES HBRIDAS
representam a prognie F1 do cruzamento que pode envolver linhagens endogmicas, clones, ou populaes. Sendo o mais comum do cruzamento entre linhagens endogmicas.
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento de Cultivares Hbridas
Passos na produo de Cultivares Hbridas:
a. Formao de uma Populao Segregante:
b. Desenvolvimento e obteno de Linhagens: atravs de auto-fecudaes sucessivas com o uso de diversos mtodos
ou Melhoramento de Linhagens
c. Avaliao da linhagem per se
d. Avaliao da Capacidade Geral de Combinao e Capacidade Especfica de Combinao das linhagens selecionadas
e. Predio do Comportamento de Hbridos Duplos e Triplos
f. Manuteno e Multiplicao de Linhagens
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Formao de uma Populao Segregante
- Populaes Naturais ou Cultivares de Polinizao Aberta;
- Cruzamentos entre linhagens endogmicas;
- Populaes derivadas por Seleo Recorrente.
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
Sucesso depende do material inicial utilizado(populaes segregantes melhoradas)
- sempre sero trabalhadas duas (ou +) populaes paralelamente;
- alta variao gentica;
- alta frequncia de alelos favorveis.
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
1. MTODO PADRO
Procedimento similar ao mtodo genealgico usado
em autgamas
1 Passo escolhas das populaes bsicas;
variabilidade
bons atributos (alelos favorveis):- produtividade;
- caractersticas agronmicas.
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Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Seleo de Plantas pelo Fentipo
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Plantas Selecionadas so Autofecundadas
Ger.S1
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Seleo entre e dentro de Famlia S1e autofecundaes
para produzir Gerao S2
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Ger.S2
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
1. MTODO PADRO
- Ciclos de Seleo entre e dentro de famlias com autofecundao das plantas selecionadas se repetem at as geraes S6 ou S7;
- Controle da genealogia a cada gerao;- A partir da segunda gerao de auto-fecundao(S2)
comum a ocorrncia de perda de vigor em funo da depresso endogmica;
para diminuir este problema recomendvel que ao invs de autofecundaes sejam realizados cruzamentos entre plantas da mesma famlia
-
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
1. MTODO PADRO
- Ciclos de Seleo entre e dentro de famlias com autofecundao das plantas selecionadas se repetem at as geraes S6 ou S7;
Sendo a proporo mxima de herozigose em uma populao em equilbrio
2pq = 0,5
Em seis geraes:
Heteroz. em S6 = 0,5 x (1/2)6 = 0,78%
Mais de 99% de homozigose
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
1. MTODO PADRO
- Controle da genealogia a cada gerao;
- A partir da segunda gerao de auto-fecundao(S2) comum a ocorrncia de perda de vigor em funo da depresso endogmica;
para diminuir este problema recomendvel que ao invs de autofecundaes sejam realizados cruzamentos entre plantas da mesma famlia
- Linhagens sero avaliadas para CGC e CEC apenas
no final do processo;
-
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
2. MTODO DA COVA NICA
Procedimento similar ao mtodo SSD usado em
autgamas
1 Passo escolhas das populaes bsicas;
variabilidade
bons atributos (alelos favorveis):- produtividade;
- caractersticas agronmicas.
-
Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Plantas da populao so Autofecundadas
Ger.S1
De cada planta 3 a 4 sementes sero
plantadas em uma nica cova
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De cada planta 3 a 4 sementes sero
plantadas em uma nica cova
Uma planta em cada cova ser
autofecundada para originar a prxima
gerao
Aps S2 devido a depresso endogmica poder ser necessrio realizar cruzamento entre plantas na mesma cova ao invs de autofecundar
uma delas
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
2. MTODO DA COVA NICA
- da mesma forma que o SSD este mtodo tem por
fundamento a representatividade gentica da populao
original, sendo as avaliaes realizadas apenas em S6 ou S7;
- diminui a necessidade de espao;
- Linhagens sero avaliadas para CGC e CEC apenas
no final do processo;
-
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
3. MTODO DOS HBRIDOS CRPTICOS
- Mtodo trabalhoso;
- Linhagens testadas para Capacidade de Combinao
ao mesmo tempo que so autofecundadas;
- Linhagens para produo de hbridos precisam ter
alta Capacidade de Combinao;
- Mtodo adequado para populaes prolficas (plantas
produzindo 2 ou mais espigas)
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Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas com duas espigas
Seleo de Plantas com duas espigasx x x x x x x x x x
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Autofecundada
Polinizada com Um testadorLinhagem ou populao
Prognies S1 das plantas selecionadasDaro continuidade
Prognies de meios Irmos - ensaio de avaliaoPara Capacidade de combinao
Plantas selecionadas na avaliao para capacidade de combinao tero suas prognies S1 mantidas, ou seja daro origem a gerao S2
PLANTA SELECIONADA NA POPULAO BSICA
-
Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Seleo de Plantas pelo Fentipo
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Ger.S1
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Seleo entre e dentro de Famlia S1 de
Plantas com duas espigas
Apenas espigas autofecundadas das
plantasselecionadas quanto a
sua Capacidade de Combinao so
plantadas na populao S1
-
Autofecundada
Polinizada com Um testadorLinhagem ou populao
Prognies S2 das plantas selecionadasdaro continuidade
Prognies de meios Irmos - ensaio de avaliaoPara Capacidade de combinao
Plantas selecionadas na avaliao para capacidade de combinao tero suas prognies S2 mantidas, ou seja daro origem a gerao S3
PLANTA SELECIONADA NA POPULAO S1
-
Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Seleo de Plantas pelo Fentipo
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x x x x x x x x x xApenas espigas
autofecundadas das plantas
selecionadas quanto a sua Cap. Comb. so
plantadas na populao S2
Ger.S1
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Seleo entre e dentro de Famlia S2de Plantas com duas
espigas
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Ger.S2
Processo repetido nas
duas populaes at
atingir a gerao S6
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
3. MTODO DOS HBRIDOS CRPTICOS
* com o avano da endogamia prolificidade diminui (mas semelhana entre plantas da mesma famlia aumenta)
A partir da segunda gerao (S2) varincia dentro da linha diminui
seleciona-se a linha uma planta autofecundada e outra cruzada com o testador
seguir desta forma at S6 pode-se deixar algumas geraes sem avaliar
-
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
3. MTODO DOS HBRIDOS CRPTICOS
Mtodo trabalhoso e dispendioso
Garante linhagens com alta Capacidade de Combinao
Pode se aplicado em duas populaes de forma recproca: Populao 1 tem como testador a populao 2 ePopulao 2 tem como testador a populao 1
* Quando o testador uma linhagem chama-seMTODO DA SELEO ZIGTICA
-
HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
4. MTODO DA SELEO GAMTICA
Baseado no Mtodo dos Hbridos Crpticos
Usado para selecionar uma linhagem para um hbrido duplo j existente
(A x B) x (C x D)
linhagem a ser substituda
-
Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas com duas espigas
Seleo de Plantas com duas espigasx x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
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x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
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Autofecundada
Polinizada com testadorLinhagem B
Prognies S1 das plantas selecionadasdaro continuidade
Prognies de meios Irmos - ensaio de avaliaoPara Capacidade de combinao
Plantas selecionadas nesta avaliao para capacidade de combinao tero suas prognies S1 mantidas, ou seja daro origem a gerao S2
PLANTA SELECIONADA NA POPULAO BSICA
(A x B) x (C x D)
Hbridos so cruzados com hbrido C x D
Um Hbrido Duplo correspondente a cada prognie autofecundada
Hbridos so testados em ensaio em que o hbrido (AB)x(CD) testemunha
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Populao Bsica 1
Populao Bsica 2
Seleo de Plantas pelo Fentipo
Seleo de Plantas pelo Fentipo
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x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
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x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
x x x x x x x x x x
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
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X
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X
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X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Seleo entre e dentro de Famlia S1 de
Plantas com duas espigas
Apenas espigas autofecundadas das
plantasselecionadas quanto a
sua Capacidade de Combinao com o hbrido C x D so
plantadas na populao S1
Processo repetido at S6
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
5. MONOPLIDES
Monoplides indivduos com apenas um conjunto cromossmico
* Ocorrem naturalmente em milho- frequncia muito baixa- depende do gentipo- baixo desenvolvimento inicial - no chegam a idade adulta
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
5. MONOPLIDES
Observao de um n muito grande de plantas
Seleo das plantas mais raquticas
Confirmao com contagem de cromossomos
Duplicao dos cromossomos colchicina
PLANTAS HOMOZIGOTAS(Linhagens isognicas)
100% homozigotas
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Desenvolvimento e Obteno de Linhagens
6. USO DE CULTURA DE TECIDOS
Cultura de clulas haplides: PlenvuloAnteras
Objetivo Linhagens Isognicas
Problema - dificuldade de sobreviver (depresso endogmica)
Vantagem rapidez com que se atinge a homozigose
S vlido se forem obtidas linhagens em nmero suficiente para serem testadas
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
1. MTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
Processo semelhante ao usado em autgamas
Transferncia de genes especficos (carcter qualitativo) ou citoplasma machoestril para as linhagens;
Progenitor Recorrente a Linhagem a ser Melhorada.
Eficiente para um ou mais caracteres monognicos
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
1. MTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
1. MTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
X
X
Citoplasma frtil
Linh. A
Citoplasma machoestril
Linh. S
Citoplasma machoestril
Hibr. AS
Citoplasma frtil
Linh. A
Citoplasma machoestril
Hibr. AAS
50% A
50% F
75% A
50% F
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
1. MTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
XCitoplasma frtil
Linh. A
Citoplasma machoestril
Hibr. AAS75% A
50% F
Repetir at:Citoplasma
machoestril
Linh. A
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
2. MELHORAMENTO CONVERGENTE
Retrocruzamentos em paralelo
Finalidade: produzir duas linhagens com
caractersticas semelhantes para uso em hbridos
modificados
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Melhoramento de Linhagens
2. MELHORAMENTO CONVERGENTE
LA x LB
HABxLA LBx
RC1BRC1Ax x LBLA
RC2BRC2ALA x x LB
RCNA RCNBautofecundaes autofecundaes
LA LB
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Melhoramento de Linhagens
3. MTODO DA SELEO GAMTICA
J descrito como mtodo de desenvolvimento de
linhagens
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Como avaliar uma linhagem?
Produto comercial o Hbrido
A forma ideal de avaliao de linhagens a
partir dos hbridos que ela produz
Capacidade de Combinao
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Nmero de Hbridos Possveis
N Linhagens HbridosSimples
HbridosSimples
HbridosDuplos
Top Cross
5 10 30 15 5
10 45 360 630 10
100 4.950 485.100 11.763.623 100
.
...
.
...
.
.
n [n(n-1)]2
(n)(n-1)(n-2)2
(n)(n-1)(n-2)(n-3)2
n
-
Top Crossavaliao de linhagens para CGC
testadorlinhagens
* Linhagens so despendoadas
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Processo Utilizado
Linhagens
(obtidas por desenvolvimento ou melhoramento)
Top Cross (ou test cross)Avalia CGC das linhagens
Seleo das linhagens com melhor CGC
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Processo Utilizado
linhagens com melhor CGC
Cruzamentos Diallicos
ou
Fatoriais Genticos
(estimam CGC e CEC)
Hbridos formados a partir do comportamento
dos Hbridos Simples
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Cruzamento Diallico
Cruzamentos de um grupo de linhagens (ou outros materiais) em todas as combinaes possveis.
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Cruzamento Diallico
A B C D E F G
AX AB AC AD AE AF AG
BX BC BD BE BF BG
CX CD CE CF CG
DX DE DF DG
EX EF EG
FX FG
GX
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Fatorial Gentico
Cruzamentos entre dois grupos de materiais,Sem cruzamentos dentro dos grupos
Aplicao avaliao de linhagens de populaes diferentes para produo de hbridos simples e hbridos duplos
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Avaliao de Linhagens
Fatorial Gentico
A B C D E F G
T TA TB TC TD TE TF TG
U UA UB UC UD UE UF UG
V VA VB VC VD VE VF VG
W WA WB WC WD WE WF WG
X XA XB XC XD XE XF XG
Y YA YB YC YD YE YF YG
Z ZA ZB ZC ZD ZE ZF ZG
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Previso do Comportamento de Hbridos
Como avaliar um Hbrido Duplo a partir de
Hbridos Simples?
JENKINS (1934) observou que a melhor forma de avaliar um Hbrido Duplo a partir dos 4 Hbridos
Simples no parentais entre as linhagens que os
constituem:
HD(AB)(CD) = [(AxC)+(AxD)+(BxC)+(BxD)]4
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Previso do Comportamento de Hbridos
Como avaliar um Hbrido Triplo a partir de
Hbridos Simples?
A melhor forma de avaliar um Hbrido Triplo a
partir dos 2 Hbridos Simples no parentais entre as
linhagens que os constituem:
HT(AxB)C = [(AxC)+(BxC)]
2
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Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Cruzamentos Diallicos:
A B C D E F
A 6.500 7.000 6.000 8.000 7.800
B 6.000 6.500 7.000 6.800
C 7.000 9.000 8.000
D 7.000 6.000
E 7.000
F
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Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Cruzamentos Diallicos:
HD(AB)(CD) = [(AxC)+(AxD)+(BxC)+(BxD)]4
Hbrido Duplo
HD(AB)(CD) = [(7.000)+(6.000)+(6.000)+(6.500)]4
HD(AB)(CD) = 6.375
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Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Cruzamentos Diallicos:
Hbrido Triplo
HT(AxB)C = [(AxC)+(BxC)]
2
HT(AxB)C = [(7.000)+(6.000)]
2
HT(AxB)C = 6.500
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Fatoriais Genticos:
A B C D
T 5.000 6.000 6.500 7.600
U 8.000 7.000 7.800 6.500
V 6.000 9.000 7.000 7.600
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Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Fatorial Gentico:
Hbrido Duplo
HD(AB)(TV) = 6.750
HD(AC)(TV) = [(5.000)+(6.000)+(6.000)+(9.000)]4
HD(AB)(TV) = [(AxT)+(AxV)+(BxT)+(BxV)]4
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Previso do Comportamento de Hbridos
Sendo Hbridos simples obtidos a partir de Cruzamentos Diallicos:
Hbrido Triplo
HT(AxB)T = [(AxT)+(BxT)]
2
HT(AxB)T = [(5.000)+(8.000)]
2
HT(AxB)T = 6.500
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HIBRIDAO EM PLANTAS ALGAMAS
Manuteno e Multiplicao de Linhagens
Diversos cuidados devem ser tomados para evitar contaminao das linhagens com plen indesejvel, devem ser tomadas para que fiquem geneticamente inalteradas:
plantio em reas isoladas, de outros gentipos e entre si:
isolamento espacial reas isoladas
500 m dependendo da circulao do vento
- uso de quebra ventos.
isolamento temporal plantio defasado a fim de evitar a coincidncia de florescimento.