O conhecimento do sistema reprodutivo das espcies a serem melhoradas de fundamental importncia para o melhorista. O tipo de reproduo de fundamental importncia na escolha dos mtodos que sero utilizados para o melhoramento de determinada espcie

SISTEMAS REPRODUTIVOS DE PLANTAS CULTIVADAS

O tipo de reproduo de fundamental importncia na escolha dos mtodos que sero utilizados para o melhoramento de determinada espcie.TIPOS DE REPRODUO Existem dois modos de reproduo de plantas:Reproduo sexual: se caracteriza pela formao de gametas (meiose), fuso dos gametas masculino e feminino (fertilizao) para formao de um embrio e posteriormente da semente. TIPOS DE REPRODUO Reproduo assexual ou vegetativa: novas plantas so formadas atravs de rgos vegetativos especializados.A reproduo assexual no envolve a fuso de gametas. As novas plantas so obtidas pela diviso celular (mitose) atravs de vrios rgos vegetativos tais como: tubrculos, estoles, colmos, manivas, rizomas, rebentos, estacas, borbulhas ou por cultura de tecidos. Maioria das plantas superiores se reproduz sexualmente atravs da unio de um gameta feminino (clula-ovo) com um gameta masculino (ncleo espermtico). Meiose, responsvel pela reduo no nmero cromossmico dos gametas, seguida da fertilizao, propiciam a recombinao gnica e a conseqente liberao de variabilidade gentica. Em muitas espcies de plantas, porm, a meiose e a fertilizao no esto envolvidas na formao da semente; esta formada por um processo assexual denominado apomixia, e a prognie destas plantas , ento, constituda por rplicas exatas da planta me*. Apomixia: Processo de reproduo assexuada das plantas que se assemelha a uma reproduo sexuada normal, mas em que o embrio formado sem que ocorra meiose nem fuso de gametas.No h fertilizao por plen e o desenvolvimento embrionrio inicia-se por diviso de uma clula diplide. A apomixia pode ser facultativa ou obrigatria. Na apomixia facultativa: a planta produz descendentes tanto de origem sexual bem como de origem apomtica. Exemplos: Citrus e as mangueiras. Na apomixia obrigatria: no existe a reproduo sexual, como no alho.

As principais espcies forrageiras cultivadas no Brasil, Brachiaria e Panicum, so apomticas. Melhoramento de espcies propagadas vegetativamenteVisa obter clones (gentipos) superiores. Quando clones superiores so identificados, esses so multiplicados vegetativamente, tornando-se uma nova variedade. Fazer seleo de clones superiores em prognies vindas de cruzamentos (que tem alta segregao) ou atravs de propagao de mutantes que podem aparecer naturalmente. A variedade de uva Rubi, que tem casca com colorao rosada, foi selecionada de uma mutao natural que ocorreu na uva Itlia (que tem casca verde/amarelada).

MUTAOPLANTAS DE REPRODUO SEXUALEnvolve a formao (por meiose) e fuso de gametas (fertilizao). *As plantas que se reproduzem por reproduo sexual podem ser classificadas em autgamas, intermedirias (autgamas com freqente alogamia) e algamas.Plantas AutgamasSo aquelas que realizam preferencialmente autofecundao (> 95%). A autofecundao ocorre quando o plen (gameta masculino) fertiliza um vulo (gameta feminino) da mesma planta. Apesar de preferencialmente realizarem autofecundao, pode ocorrer uma baixa taxa de fecundao cruzada nas espcies autgamas. Esta freqncia depende da populao de insetos polinizadores, intensidade do vento, temperatura e umidade.As plantas autgamas so caracterizadas pela homozigose. Uma populao de plantas autgamas representada por uma ou vrias linhas puras.

Linha pura: uma linha resultante da autofecundao de uma nica planta homozigota. Uma planta que esteja em homozigose, no segregar na formao de gametas e produzir descendentes com o mesmo gentipo se for multiplicada por autofecundao. As plantas descendentes sero idnticas geneticamente planta original, podendo apresentar diferenas fenotpicas entre as plantas em funo de efeitos ambientais que interfiram em seu metabolismo ou expresso gnica.Como exemplos de espcies autgamas podem citar: arroz, aveia, cevada, feijo, fumo, soja, tomate, trigo, pessegueiro, nectarinaElas so formadas por apenas um gentipo. Lado positivo: so muito uniformes.Lado negativo: uniformidade pode levar a uma maior vulnerabilidade ao ataque de doenas.Mecanismos que favorecem a autofecundaoNa soja ocorre a cleistogamia, ou seja, a polinizao do estigma ocorre antes da abertura do boto floral ou antese.

Mecanismos que favorecem a autofecundaoNo feijoeiro, a cleistogamia est associado quilha, que envolve o estigma e os estames numa estrutura em forma de espiral, facilitando a autofecundao.

No tomateiro, os estames formam um cone envolvendo o estigma, de tal forma que a autopolinizao quase garantida.

Plantas IntermediriasSo aquelas que possuem porcentagem de fecundao cruzada entre 5 e 95%. Entre as espcies intermedirias podemos citar o algodo, caf, sorgo, etc.

Plantas IntermediriasOs mtodos utilizados para o melhoramento so os mesmos utilizados para as espcies autgamas. Entretanto, por possurem taxas considerveis de polinizao cruzada, deve-se tomar cuidado no isolamento destas espcies tanto durante a fase de melhoramento como na produo de sementes. Plantas Algamas So aquelas que realizam preferencialmente polinizao cruzada (acima de 95%). Neste caso, a fertilizao ocorre quando o plen de uma planta fertiliza o vulo da flor de outra planta. As espcies algamas so caracterizadas pela heterozigose, apresentando heterose e endogamia.Tipo de flor As algamas so divididas em trs grupos:Flores hermafroditas: a flor completa, possuindo os dois sexos. Exemplo: abacate, cebola, cenoura, centeio, maracuj.

Tipo de flor Plantas monicas: com flores unissexuais femininas e masculinas na mesma planta. Exemplo: abbara, mamona, melancia, melo, milho, pepino e seringueira.

Tipo de flor Plantas diicas: plantas com flores masculinas e plantas com flores femininas: araucria, mamo, tmara, kiwi, erva mate.

Flor masculina

Flor femininaMecanismos que incentivam a alogamiaDicogamia (espcies com flores hermafroditas): amadurecimento da parte feminina (gineceu) e da parte masculina (androceu) em momentos diferentes. Mecanismos que incentivam a alogamiaProtandria: anteras tem os gros de plen maduros mas os estigmas no esto receptivos. Ex: abacate, cenoura e milho.

Mecanismos que incentivam a alogamia Protoginia: estigmas receptivos mas anteras no completaram o amadurecimento. Algumas variedades de abacate, anonceas (pinha, atemia, etc.)

As barreiras mecnicas tambm favorecem a polinizao cruzada O exemplo clssico a alfafa, que tem uma membrana sobre o estigma que impede a fecundao do gro de plen da prpria flor.

A fecundao s ocorre quando a barreira rompida por insetos polinizadores, que trazem plen de outras plantas.- Monoicia: (separao na mesma planta das inflorescncias masculinas e femininas) tambm um mecanismo de incentivo Sistemas reprodutivos de plantas alogamia. EX: milho

Mecanismos que determinam a alogamia Dioicia: flores masculinas numa planta e flores femininas em outra. Neste caso a autofecundao impossvel. Exemplos: araucria, kiwi.

kiwiMecanismos que determinam a alogamia Incompatibilidade:Insucesso de certos cruzamentos em produzir descendentes. A auto-incompatibilidade (AI) a incapacidade de uma planta frtil formar sementes quando fertilizada por seu prprio plen. Letra S (Self-Incompatibility) - Srie allica S - Incompatibilidade Gametoftica- Incompatibilidade EsporofticaSistema gametoftico Base molecular: glicoprotena no estigma da flor.Cada alelo da srie allica produz uma glicoprotena especfica.Glicoprotenas = Unio de DmerosAnalogia: Glicoprotena no plen antgeno;Glicoprotena no estigma anticorpo.Incompatibilidade GametofticaNo sistema gametoftico, o fentipo do plen para a reao de incompatibilidade determinado pelo alelo S que ele possui. Ocorrncia: Fumo e vrias fruteiras (famlia Rosaceae ma, morango e pra ).

- Sempre haver aborto do plen quando houver alelos comuns nos genitores masculino e feminino.Autofecundao 100% aborto

- Quando os gentipos dos genitores no possuem alelos comuns sero produzidos todos os descendentes;

Quando existe alelo comum nos genitores, nunca ser possvel recuperar o gentipo materno;

OBSERVAO:os tubos polnicos s iro crescer e s ir ocorrer fecundao se o alelo presente no gro de plen no estiver presente no tecido diplide do estilete. Exemplo: abacaxi, centeio e ma. Sistema esporoftico: neste caso o que determinar a ocorrncia ou no a incompatibilidade no ser o alelo que o plen carrega, mas sim os alelos presentes no tecido diplide da planta me. Sistema esporofticoExemplo em que o alelo S1 dominante sobre S2, S3, S4 e S5.

Este tipo de incompatibilidade muito freqente nas brssicas, tais como o repolho e o brcolis.

- A existncia de alelos comuns nos dois genitores provoca 100% de aborto;- Nos demais cruzamentos so formados todos os descendentes esperados;- Podem aparecer descendentes homozigotos;

Explicao da Incompatibilidade gametoftica ser mais difundida que a esporoftica No h formao de homozigotos na Incompatibilidade Gametoftica.

Macho esterilidade: macho-esterilidade ocorre quando no h a produo de gametas masculinos viveis, apesar de os rgos florais femininos e as estruturas vegetativas no apresentarem qualquer anomalia.Ela tem papel importante no melhoramento de plantas, principalmente na produo de sementes hbridas e tem sido usada com sucesso em: sorgo, beterraba, cenoura, cebola, girassol, etc.

Transferncia do citoplasma "T de macho esterilidade em milhoProcedimentos simples podem ser usados para determinar se a espcie de autopolinizao ou de polinizao cruzada: I- Exame da estrutura floral.Plantas diicas obviamente evidenciaro alogamia. Dicogamia, monoicia, ou outros dispositivos para cruzamento, fornecem indcio de que a espcie algama. Cleistogamia uma evidncia de autogamia;II- Isolam-se plantas individuais: observa-se se h ou no produo de sementes. prefervel o isolamento no espao, uma vez que o isolamento por meio de sacos ou caixas pode acarretar condies de ambiente adversas produo de sementes.A no produo de sementes em isolamento uma indicao quase certa de que a espcie algama. Entretanto, a recproca no necessariamente verdadeira, porque muitas plantas algamas, como o milho, por exemplo, so auto-frteis. Conclui-se que a determinao de alogamia mais precisa do que a de autogamia.III- Verificar o efeito da endogamia: colhendo sementes das plantas individuais isoladas e autofecundadas e avaliando sua prognie. - Se no for notada depresso por endogamia, a espcie , provavelmente, autgama.Conhecer a proporo de cruzamento natural quando ocorre proximidade de diferentes gentipos. A proporo ou taxa de cruzamento natural geralmente determinada pelo plantio de gentipos com um alelo marcador dominante, intercalados com gentipos apresentando o correspondente alelo recessivo.As sementes so colhidas nas plantas que apresentarem o fentipo recessivo e a taxa de cruzamento natural calculada a partir da proporo de indivduos recessivos e dominantes da prognie. Para maior eficincia em estudos dessa natureza, so preferidos os caracteres visveis em sementes ou plntulas.Os alelos como aqueles que determinam endosperma amilceo versus glutinoso, em gramneas, ou cotildone branco versus verde nas leguminosas, constituem bons marcadores, permitindo pronta determinao.No caso de cor da flor h necessidade de se esperar mais tempo, at que a planta oriunda do cruzamento inicie o florescimentoEm feijo, soja e outras leguminosas, a cor violeta dominante sobre branca. Para o cafeeiro, por exemplo, em razo do ciclo perene, essa determinao ainda mais demorada; um gene marcador para essa espcie o que confere a cor do endosperma da semente, usando-se o mutante cera, de endosperma amarelo intercalado com plantas normais, cujo endosperma verde.Exemplos de espcies agrupadas conforme o sistema reprodutivoAutgamasAlface - Lactuca sativaFeijo-comum - Phaseolus vulgarisAmendoim - Arachis hypogaeaFumo - Nicotiana tabacumArroz - Oryza sativaLinho - Linum usitatissimumBatata - Solanum tuberosumSoja - Glycine maxCevada - Hordeum vulgareTomate - Lycopersicon esculentumTrigo - Triticum aestivumErvilha - Pisum sativumAutgamas com alogamia freqenteAlgodo - Gossypium spp.Quiabo - Hibiscus esculentusBerinjela - Solanum melongeanaSorgo - Sorghum bicolorCaf (arbica) - Coffea arabicaAlgamas Andrginas:Abacate - Persea americanaEucalipto - Eucalyptus spp.Alfafa - Medicago sativaGirassol - Helianthus annumBatata-doce - Ipomoea batatasGoiaba - Psidium guayavaBeterraba - Beta vulgarisMa - Malus spp.Crucferas em geral (couve- flor, repolho, colza, etc.)Manga - Mangifera indicaCaf (robusta) - Coffea canephoraMaracuj - Passiflora spp.Cacau - Theobroma cacaoPra - Pyrus communisCana-de-acar - Saccharum spp.Rabanete - Raphanus sativusCenteio - Secale cereale e Cenoura - Daucus carotaMonicasCucurbitceas, em geral - Cucurbita spp. - Abbora, moranga, melo,melancia, pepino.Euforbiceas, em geralMandioca - Manihot esculentaMamona - Ricinus communisMilho - Zea mays (milho comum e pipoca)Seringueira - Hevea brasiliensis

DiicasAspargo, Cnhamo, Espinafre, Lpulo, Pinheiro do Paran e Tmara. Em algumas espcies de plantas, ocorre auto-incompatibilidade entre o gro de plen e o estigma da mesma flor. Esse mecanismo, geneticamente determinado, impede que nessas espcies ocorra a a) polinizao. b) partenognese. c) autofecundao. d) fecundao interna. e) fecundao cruzada. Na AIG, os tubos polnicos s iro crescer e s ir ocorrer fecundao se o alelo presente no gro de plen no estiver presente no tecido diplide do estilete.a) S1S2 (feminino) x S1S2 (masculino) gros de plen sero ___ e ___ tubos polnicos no iro ___________ no haver prognie;b) S1S2 (feminino) x S1S3 (masculino)gros de plen sero ____e ____ apenas tubos polnicos ____ iro crescer prognie ser _____ e ________;c) S1S2 (feminino) x S3S4 (masculino) gros de plen sero _____ e _____ todos os tubos polnicos iro _______ prognie ser ______, _____, ______ e _______; portanto, os cruzamentos compatveis s ocorrero quando o alelo S do plen for ___________ de qualquer alelo presente no estilete diplide.Nos seguintes cruzamentos (IE), envolvendo progenitores com diversos gentipos para os alelos S, considerando S1 dominante em relao a S2 e S3 e S3 dominante em relao a S4:a) S1S2 (feminino) x S1S2 (masculino) gros de plen portaro alelos S1 ou S2 mas expressaro sempre o S1 tubos polnicos no iro crescer no haver prognie;b) S1S2 (feminino) x S1S3 (masculino)gros de plen portaro alelos S1 ou S3 mas expressaro sempre o S1 tubos polnicos no iro crescer no haver prognie;c) S1S2 (feminino) x S3S4 (masculino)gros de plen portaro alelos S3 ou S4 mas expressaro sempre o S3 todos os tubos polnicos iro crescer prognie ser S1S3, S1S4, S2S3 e S2S4.Na AIG, os tubos polnicos s iro crescer e s ir ocorrer fecundao se o alelo presente no gro de plen no estiver presente no tecido diplide do estilete.a) S1S2 (feminino) x S1S2 (masculino) gros de plen sero S1 e S2 tubos polnicos no iro crescer no haver prognie;b) S1S2 (feminino) x S1S3 (masculino)gros de plen sero S1 e S3 apenas tubos polnicos S3 iro crescer prognie ser S1S3 e S2S3;c) S1S2 (feminino) x S3S4 (masculino) gros de plen sero S3 e S4 todos os tubos polnicos iro crescer prognie ser S1S3, S1S4, S2S3 e S2S4; portanto, os cruzamentos compatveis s ocorrero quando o alelo S do plen for diferente de qualquer alelo presente no estilete diplide.