Método dos retrocruzamentos

Eng. Agr. Mestrando Elesandro Bornhofen

Melhoramento de plantas

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Maior facilidade de aplicação, quando o caráter a ser transferido pode ser facilmente identificado por inspeção visual ou por testes simples;

• O retrocruzamento pode ser conduzido em qualquer ambiente que permita o desenvolvimento do caráter em transferência;

• Um caráter de alta herdabilidade pode ser mais facilmente transferido por retrocruzamento, do que um caráter de baixa herdabilidade;

• Ele fornece a solução ideal para utilizar as propriedades únicas de um germoplasma não adaptado;

http://passel.unl.edu/pages/animation.php?a=BXbreed.swf&b=990818773Animação RC:

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Transferência de um alelo recessivo:

– Quanto maior a divergência genética entre os dois parentais, maior o número de retrocruzamentos necessários para recuperar as qualidades do recorrente;

– Em geral, seis gerações de retrocruzamentos são suficientes para recuperar o genoma do parental recorrente;

– Teoricamente, 99,22% das características do recorrente são recuperadas com seis retrocruzamentos;

– A transferência de um alelo recessivo é necessária quando o material comercial adaptado apresentar uma característica indesejável (controlada por um gene dominante);

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• O progenitor doador será o recessivo e geralmente é tomado como o progenitor masculino;• Na primeira etapa, ocorre a cruza do “dominant x recessive” e sementes F1 são coletados;• Na segunda etapa, o F1 é cultivado e retrocruzado com o genitor recorrente (dominante) e as

sementes BC1 (Backcross) são coletadas;• Na terceira etapa, o BC1 é cultivado e autopolinizado para produzir sementes BC1F2;• Na quarta etapa, o BC1F2 é cultivado, as plantas dominantes são eliminadas e as outras são

selecionadas e cruzadas com o progenitor recorrente para produzir o BC2;• Na quinta etapa, o BC2 é cruzado com o pai recorrente para produzir a geração BC3;• Na sexta etapa, o BC3 é cultivado; autopolinizado e as sementes BC3F2 são coletadas;• Na sétima etapa, o BC3F2 é cultivado, as plantas dominantes são eliminados e outras são

selecionados. Sementes BC4 são coletadas das plantas selecionadas;• Na oitava etapa, as plantas BC4 são cultivadas e autopolinizadas para produzir as sementes

BC4F2;• Na nona etapa, BC4F2 é cultivado e plantas recessivas são selecionadas e a descendência será

a linhagem desejada do progenitor recorrente com o gene recessivo a partir do progenitor não recorrente.

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• O método será diferente por necessitar uma geração de autofecundação e um teste de progênies após cada retrocruzamento de numeração ímpar;

Com cada nova geração de retrocruzamento, uma maior proporção dos genes não-alvo recorrentes permanecem junto com gene de interesse do doador.

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• No programa de retrocruzamentos, a homozigose é atingida na mesma proporção da autofecundação e é calculada pela fórmula:– *100

– Onde: m = número de retrocruzamentos; n = número de locos heterozigotos;

– Proporção do genótipo homozigoto =

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Exemplo:– A proporção de homozigose para cada individuo após o primeiro

retrocruzamento será igual a: = 0,5

– A proporção de genótipos homozigotos para o caráter a ser transferido na população, supondo que esse será controlado por dois locos independentes, é de : para no RC1F1 e é de ou 94% para o RC5F1.

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Para estimar o número de plantas necessário em cada etapa de retrocruzamento usa-se a expressão:

– Onde: K = número de plantas a serem cultivadas; p = probabilidade de ocorrência do evento (95 ou 99%); q = frequência de indivíduos com o genótipo desejado;

Exemplo: para se obter pelo menos um individuo com o genótipo cuja frequência é ¼ com 95% de probabilidade será necessário cultivar K=10,4 ou, aproximadamente, 11 plantas.

Germinação ??? : 80% = 11/0.8= 13.75 = 14 plantas

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Using breeding to stack multiple traits into a single line:– Muitas vezes, em um programa de desenvolvimento de variedades,

o melhorista quer adicionar mais do que um gene em uma variedade. Isto é conhecido como piramidismo.

– É possível introduzir vários caracteres diferentes no decurso de um programa de retrocruzamento. Normalmente, os outros caracteres a serem adicionados já devem ter sido introduzidos no progenitor recorrente em outros programas de retrocruzamento.

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

Exemplo: objetivando introduzir duas características (rust and bunt) na cultivar de trigo Baart 38 realizou-se retrocruzamentos desta cultivar com um doador resistente a “rust” e paralelamente, retrocruzas de Baart 38 com o doador resistente a “bunt”. Após obter Baart 38 resistente a “rust” e Baart 38 resistente a “bunt” foi então cruzado os dois materiais e posteriormente selecionado o que possuía as duas características de resistência.

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Gene stacking:– BB: elite line containing BT gene developed from backcrossing;– RR: some line containing Roundup ready gene developed by

backcrossing;

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Modificações: – Uso de vários genitores recorrentes em programas de

retrocruzamentos:– Uso de marcadores enzimáticos e moleculares;

• Sem marcador: 6 gerações;• Com marcador: 2 a 3 gerações;

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

• Atualmente, retrocruzamento é muitas vezes usado para desenvolver “pools genéticos” melhorados ou populações de seleção, sem tentar voltar completamente para o fenótipo do pai recorrente;

• Em alguns casos, a variedade tem um bom fenótipo e o melhorista quer melhora-lo sem ter uma característica claramente definida (por exemplo, o rendimento);

• A fim de atingir esse objetivo, o melhorista pode usar diferentes números de retrocruzamentos (1 a 6) para adicionar tanto ou tão pouco do pai recorrente como ele acha que é necessário;

• O retrocruzamento de uma população (A x (A x B)) é preferido por muitos melhoristas a uma simples cruza de três materiais (A x (B x C)), que pode ter muita variação. Neste caso, A, B, e C representam linhas de elite ou variedades;

MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS

– A limitação do método de retrocruzamento é que o processo é trabalhoso e não resulta na melhoria dos outros caracteres;

– Adequadamente executado, o método de melhoramento por retrocruzamento permite que todas as características desejáveis do progenitor recorrente possa ser recuperada;

– Ponto fraco:• Yield lag (atraso de rendimento): o método do retrocruzamento define um

limite superior, o qual é igual ao fenótipo do progenitor recorrente. Esse limite é muitas vezes menor que o progresso possível com outros métodos de melhoramento.

Além desses, há várias considerações e outros requisitos para se levar em conta na elaboração de um programa de

retrocruzamento para garantir um resultado final bem sucedido.

elesandro.bornhofen@gmail.com

University of Minnesota