Professores: Antonio Augusto Franco GarciaProfessores: Antonio Augusto Franco Garcia José Baldin PinheiroJosé Baldin Pinheiro

  

LGN 313LGN 313Melhoramento Melhoramento GenéticoGenético

Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”Departamento de Genética - ESALQ/USP

Segundo semestre - 2010 

aafgarci@esalq.usp.br baldin@esalq.usp.br

6. 6. Melhoramento de espécies autógamas

6.1 Introdução6.1 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.

6.1 Introdução6.1 Introdução

Tabela 1. Algumas espécies autógamas de importância econômica

Cereais

Aveia (Avena sativa)

Arroz (Oryza sativa)

Sorgo (Andropogon sorghum)

(Triticum aestivum)

Leguminosas

Amendoim

(Arachis hypogeae)

Feijão (Phaseolus vulgaris)

Soja (Glycine max)

Olerícolas

Alface (Lactuca sativa)

Pimenta (Capsicum annum)

Tomate (Lycopersicon esulentum)

Frutíferas

Apricó

Nectarina (Prumus sp.)

Pêssego (Prumus percicae)

IndustriaisFumo (Nicotiana tabacum)

Linho (Linum usitatissimum)

ForrageirasCrotalária (Crotalaria juncea)

Ervilhaca (Vicia sativa)

(Prumus armeniaca L.)

Trigo

6.1 Introdução6.1 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.

6.2 Efeitos da autofecundação6.2 Efeitos da autofecundação

Supondo 1 loco heterozigótico

6.2 Efeitos da autofecundação6.2 Efeitos da autofecundação

• Em uma geração F qualquer, a freqüência de heterozigotos será fornecida por e a freqüência de homozigotos .

• = 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∞ ?

F=1−1 /2n

1 /2n

1−1/2n

• Os indivíduos transmitem o seu genótipo para os descendentes, quando totalmente endogâmicos.

• Assim, os genótipos são fixados e, por isso, são reproduzidos com precisão.

F1 = G + E1 F2 = G + E2

Reprodução precisa do genótipo

Genitor Descendentes

O agricultor poderá utilizar como semente, os grãos colhidos na geração anterior.

6.2 Efeitos da autofecundação6.2 Efeitos da autofecundação

6.3 Teoria da seleção6.3 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.

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.

6.3 Teoria da seleção6.3 Teoria da seleção

6.3 Teoria da seleção6.3 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.

6.3 Teoria da seleção6.3 Teoria da seleção

6.3 Teoria da seleção6.3 Teoria da seleção

6.3 Teoria da seleção6.3 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).

• O número de genótipos homozigotos possíveis é 2n, em que, neste caso, n é o número de pares de alelos.

• Para n=4, tem-se 16 genótipos possíveis (24=16):

• Para n=10, tem-se 1024 genótipos;• Para n=15, tem-se aproximadamente 33.000 genótipos;• Para n=20, tem-se mais e 1.000.000 genótipos.

6.4 Variabilidade nas Espécies 6.4 Variabilidade nas Espécies AutógamasAutógamas

6.4 Variabilidade nas Espécies 6.4 Variabilidade nas Espécies AutógamasAutógamas

1. Variedades muito antigas

Ação conjunta de:

• Mutações naturais;

• Mistura mecânica de variedades;

• Cruzamentos naturais.

σ2G pronta para ser explorada

6.4 Variabilidade nas Espécies 6.4 Variabilidade nas Espécies AutógamasAutógamas

2. Variedades recentes

São normalmente constituídas de um único genótipo, ou alguns poucos genótipos diferentes (2 a 4) – linhas puras.

6.4 Variabilidade nas Espécies 6.4 Variabilidade nas Espécies AutógamasAutógamas

Geração de variabilidade:

1) Cruzamento entre variedades diferentes:

a) Simples: V1 x V

2

F

1

b)Múltiplos: V1 x V

2 V

3 x V

4

F

1(12) x F

1(34)

F1(12)(34)

6.4 Variabilidade nas Espécies 6.4 Variabilidade nas Espécies AutógamasAutógamas

Geração de variabilidade:

2) Uso de mutagênicos:

a) Químicos: ácido nitroso, agentes alquilantes;b) Físicos: raios X, radiação gama.

3) Combinação: Cruzamentos e Mutagênicos.

V1 x V

2 V

3 x V

4

F

1(12) x F

1(34)

F1(12)(34)

Agentes mutagênicos

6.5 Simbologia nas Espécies 6.5 Simbologia nas Espécies AutógamasAutógamas

• 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 F1, derivadas de

cruzamentos simples ou biparentais, são geneticamente homogêneas;

6.5 Simbologia nas Espécies 6.5 Simbologia nas Espécies AutógamasAutógamas

• Geração F2 é derivada do intercruzamento dos

F1’s ou da autofecundação ( ) dos mesmos →

populações derivadas por sucessivas estarão nas gerações Fn (F3, F4, F..., F∞).

• O índice do F sempre indica a geração da semente - embrião - e não da planta.

6.5 Simbologia nas Espécies 6.5 Simbologia nas Espécies AutógamasAutógamas

• 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 S0 é adotado para a população de referência ou em equilíbrio e, portanto, equivale à geração F2;

6.5 Simbologia nas Espécies 6.5 Simbologia nas Espécies AutógamasAutógamas

• F2 ou S0 colhidas individualmente, as progênies derivadas serão simbolizadas por F2:3, ou S0:1

F2:3

Geração da planta que originou a família

Geração usada para sua avaliação

• Como exemplo, uma população F2:n, corresponderá a avaliação de famílias derivadas de plantas F2 na geração n.

6.6 Métodos de melhoramento 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamasem espécies autógamas

a) Métodos em que a variabilidade genética existente nas populações:

• Seleção Massal: caracteres de alta h2;

• Seleção de Plantas Individuais com teste de progênie: caracteres de alta e baixa h2.

6.6 Métodos de melhoramento 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamasem 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).

6.6 Métodos de melhoramento 6.6 Métodos de melhoramento em espécies autógamasem espécies autógamas

c) Método do Retrocruzamento:

Geralmente para caracteres qualitativos.

6.8 Método: seleção massal6.8 Método: seleção massal

6.8 Método: seleção massal6.8 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.

6.9 Método: seleção individual 6.9 Método: seleção individual com teste de progêniescom teste de progênies

Seleção individual

de plantas feita na

população original,

seguida da

observação de suas

descendências

(progênies), para fins

de avaliação.

6.9 Método: seleção individual 6.9 Método: seleção individual com teste de progêniescom teste de progênies

6.9 Método: seleção individual 6.9 Método: seleção individual com teste de progêniescom teste de progênies

MULTIPLICAÇÃO

ExemploExemplo

Melhoramento de Arroz na Tailândia com Seleção de plantas Individuais com Testes de Progênies (Love, 1955).

•1950: Início: coleta de 120.000 plantas de arroz (100 a 200 plantas por lote: uma panícula por planta);•1951: plantio em linhas (114.079 linhas) em 5 locais, sem repetição; - uma testemunha comum a cada dez linhas; - seleção de 22.652 linhas; - caracteres selecionados: tempo de florescimento (TF) e resistência a

doenças (RD);•1952: plantio das 22.652 linhas;- 2 locais (A e B);-2 repetições em A e 1 em B;- parcelas de 4 m;- seleção de 10.062 linhas (TF e RD).

ExemploExemplo

•1953: plantio das 10.062 linhas-parcelas de 4,5 m; -seleção de 4.000 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

Referências Referências BibliográficasBibliográficas

1. ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético das plantas. Cap. 6, 7, 8, 9 e 10.

2. BORÉM, A. Melhoramento de plantas. Viçosa: UFV. Cap. 10, 13 e 14. 1997.

3. 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, 2001. pp.201-230.