Aula_variabilidade_recursos geneticos - Danyela e Eduardo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL
Departamento de Fitotecnia
Melhoramento Vegetal
Obtenção e conservação
de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
MAIA, Luciano C. da
Professor Adjunto
Engº Agronomo
nômade = coletor
…muitas espécies
A informação...
ANIMAIS
DOMESTICAÇÃO
CIVILIZAÇÕES
A informação...
PLANTAS
DOMESTICAÇÃO
CIVILIZAÇÕES
A informação...
DOMESTICAÇÃO
PLANTAS+ANIMAIS
CIVILIZAÇÕES
TÉCNICAS
HOMEM MODERNO
± 4000 ANOS
UNIFORMIDADE DAS ESPÉCIES UTILIZADAS
HOJE...
POUCOS PADRÕES DE CULTIVO = REDUÇÃO DA VARIABILIDADE
DOMESTICAÇÃO
SELEÇÃO
REDUÇÃO DA VARIABILIDADE
DESAFIO ATUAL E FUTURO
CONSERVAÇÃO
OBTENÇÃO
Variabilidade no Melhoramento Vegetal
Conteúdo
1-Bases genéticas da evolução
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação
natural
induzida
física
química
Alterações na estrutura e no número de cromossomo
2.3-Recombinação gênica
2.4-Hibridação
2.5-Migração
2.6-Divergência Gênica
2.7-Introgressão
2.8-Redução de Variabilidade genética
2.8.1-Seleção natural
2.8.2-Seleção artificial
3-Centros de Origem e de diversidade genética
4-Preservação de Germoplasma
Introdução
• Como as variações surgem?
• Por que são mantidas?
• Como são mantidas?
• Sempre são mantidas?
REDUÇÃO DA VARIABILIDADE
REDUÇÃO DA VARIABILIDADE
REDUÇÃO DA VARIABILIDADE
Agricultura
1. Espécies domesticadas
Plantas cultivadas
pelo homem
2 Espécies silvestres
Plantas nunca
cultivadas pelo homem
Domesticação é um processo que transforma algo silvestre em algo
familiar, próprio para o utilização humana.
latim = trazer para junto da morada do homem
Agricultura
Características adquiridas pelas plantas domesticadas
•
•
•
•
•
•
•
•
Plantas mais robustas
Gigantismo dos órgãos (frutos e sementes)
Perda dos mecanismos de dispersão natural
Florescimento uniforme
Precocidade
Perda de dormência das sementes
Tendência de mudança de hábito rasteiro para arbustivo
Aumento da produção de sementes pelo aumento da inflorescência e/ou
do número de inflorescências.
• Perda de estruturas de defesa
• Redução de substâncias, alterações na cor, sabor e odor
Agricultura
Evolução e Variabilidade
principio básico da vida na terra
Utilização pelo homem
homem moderno
domesticação x seleção
Melhoramento - Arte e Ciência para a manutenção da vida humana
uso destas forças naturais em favor da nossa existência
1-Bases genéticas da evolução
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
As primeiras idéias de Darwin ~ 1848
O homem pode mudar uma espécie pelos sucessivos ciclos de seleção…..
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Ilhas Galápagos – Os tentilhões de Darwin
Diferenças aparecem nos individuos de uma espécie…
A natureza seleciona essas diferenças em virtude de alguma força presente no ambiente…
A natureza pode mudar uma espécie pelos sucessivos ciclos de seleção/acúmulo destas diferenças…
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Seleção natural – A origem das espécies (1859)
1) Os indivíduos de uma mesma espécie apresentam variações em todos os caracteres, não
sendo, portanto, idênticos entre si.
2) Ao longo das gerações, a atuação da seleção natural sobre os indivíduos mantém ou faz
adaptação destes a diferentes meios
3) Diferenças entre indivíduos de uma espécie
4) Origem de novas espécies
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Os experimentos de Mendel - 1865
Hereditariedade
As características fenotípicas são determinadas por unidades
discretas que são herdadas intactas ao longo de gerações.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Teoria Sintética da Evolução
1-Processo que amplia a variabilidade
2- Processo que orienta as populações para maior adaptação
Variabilidade Genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Diversidade genética X Variabilidade genética
• Diversidade genética:
– Referente ao número de espécies num ecossistema
– Diferenças entre indivíduos de espécies diferentes
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Diversidade genética X Variabilidade genética
• Variabilidade genética: diferenças entre indivíduos da
mesma espécie
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Importância da variabilidade genética ?
• Essencial para o melhoramento genético
– Melhoramento é baseado em seleção e/ou hibridação e seleção
Presença de variabilidade genética
Ausência de variabilidade genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Importância da variabilidade genética ?
• Necessária a conservação para o uso atual e futuro
– Fonte de genes
– Fonte de alelos
• Fonte de resistência/tolerância a patógenos/pragas (bióticos)
• Fonte de resistência/tolerância a estresse abióticos
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
1-Bases genéticas da evolução
Fenótipo
P = g + e + ge
As diferentes expressões de um caráter constituem o que denominamos de fenótipo.
Para o melhoramento é importante testar um mesmo genótipo em vários ambientes
Um genótipo que muitas vezes não tem importância na China, pode apresentar aqui
no Brasil alguma característica importante para o melhoramento, em reposta ao
ambiente.
-por isso são necessários os bancos de germoplasmas
PARA CONSERVAR, ADAPTAR E TESTAR GENÓTIPOS EM DIFERENTES AMBIENTES
2-Fatores de evolução:
a)Criação
b)Incremento de variabilidade genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação
natural
induzida
fisica
quimica
Alterações na estrutura e no número de cromossomo
2.3-Recombinação gênica
2.4-Hibridação
2.5-Migração
2.6-Divergência Gênica
2.7-Introgressão
2.8-Redução de Variabilidade genética
2.8.1-Seleção natural
2.8.2-Seleção artificial
3-Centros de Origem e de diversidade genética
4-Preservação de Germoplasma
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Origem e Incremento da Variabilidade Genética
CRIAR VARIABILIDADE
MUTAÇÃO (única maneira conhecida)
INCREMENTO DA VARIABILIDADE
RECOMBINAÇÃO GÊNICA
HIBRIDAÇÃO
POLIPLOIDIA
INTROGRESSÃO
2.1-Mutações
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação
Conceitos
Mudanças hereditárias que refletem em alterações morfológicas.
Oenothera Lamarckiana
Hugo de Vires (1903)
Qualquer alteração súbita e hereditária no conjunto gênico de um organismo
que não é explicável pela recombinação da variabilidade genética pré-existente.
Zara et al. (2001)
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Obtenção de mutações
MUTAÇÕES
ESPONTÂNEAS
MUTAÇÕES
INDUZIDAS
NATUREZA
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação
Conceitos
Mudanças hereditárias que refletem em alterações morfológicas.
Oenothera Lamarckiana
Hugo de Vires (1903)
Qualquer alteração súbita e hereditária no conjunto gênico de um organismo
que não é explicável pela recombinação da variabilidade genética pré-existente.
Zara et al. (2001)
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (ou mutação de ponto)
Gene 1, loco 1, alelo A
Gene 1, loco 1, alelo a
A
atatatatataatat
Proteína A
Rosa Branca
a
atatatatggggg
Proteína a
Rosa Vermelha
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (ou mutação de ponto)
Gene 1, loco 1, alelo A
Gene 1, loco 1, alelo a
A
atatatatataatat
Proteína A
Rosa Branca
a
atatatatggggg
Proteína a
Rosa Vermelha
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (ou mutação de ponto)
Exemplo
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (ou mutação de ponto)
Exemplo
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (ou mutação de ponto)
Exemplo – Gene Rht1
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Gênica (????)
Exemplo – Laranja Baiana (Washington Navel)
Alterações na estrutura e no número de
cromossomos
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Mutações estruturais: Modificam a estrutura do cromossomo,
partes deste são perdidas ou rearranjadas.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Deficiência/deleção
Duplicação
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.1-Mutação Cromossômica
Inversão
Translocação
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Mutações numéricas: alteram o número de
conjuntos cromossômicos:
Euploidias - alteração de um genoma inteiro originando
células cujo número de cromossomos é um múltiplo exato do
número haplóide característico da espécie.
Aneuploidias - perda ou ganho de um ou poucos
cromossomos.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
NUMÉRICAS
Euploidias (genoma inteiro) - (podem ser autopoliploidia ou
alopoliploidia)
Monoploidias (n)
quando há apenas um genoma.
Triploidias (3n)
quando há três genomas.
Poliploidias (4n, 5n, ...)
quando há quatro ou mais genomas.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
NUMÉRICAS
Euploidia: Descreve os casos onde há repetição de
conjuntos básicos de cromossomos de uma ou mais
espécies.
Tabela 2. Exemplo de organismo euploide com 3 cromossomos ( A, B e C).
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Tipos de Poliploidia:
Autopoliploides:
Tem conjuntos cromossômicos múltiplos com origem
dentro de uma espécie.
Alopoliploides:
Tem conjuntos de duas ou mais espécies diferentes.
Formam-se apenas entre espécies proximamente
relacionadas.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Aneuploidias (Somias – alguns cromossomos)
Nulissomia (2n-2)
cromossomos
perda de um par inteiro de
Monossomia (2n-1)
cariótipo.
um cromossomo a menos no
Trissomia (2n+1)
um cromossomo a mais no cariótipo.
trissonomia do 21
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Aneuplóides: O conjunto de cromossomos NÃO
corresponde a um múltiplo perfeito do conjunto básico
de cromossomos do grupo. Essa variação pode
envolver a adição ou deleção de cromossomos.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Alterações Estruturais – Trechos de cromossomos
ARROZ
MILHO
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Poliploidia
BB
AA
Triticum monococcum
AABB
Triticum durum
Aegilops speltoides
ABD
AABBDD
DD
Tricitum aestivum
TRIGO ATUAL
Aegilops squarrosa
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
x
RR
Secale cereale
AABB
Triticum durum
AABBRR – Triticale
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
Mutação: Alterações na estrutura e no número de cromossomo
.
Poliploidia
Geralmente plantas poliplóides são mais vigorosas, com
órgãos maiores!!!
Em torno de 40% das espécies cultivadas são poliplóides:
Alfafa (Medicago sativa);
Algodão (Gossypium hirsutum);
Batata (Solanum tuberosum);
Batata doce (Ipomoea batatas);
Café (Coffea arabica);
Cana de açúcar (Saccharum officinarum);
Fumo (Nicotiana tabacum);
Morango (Fragraria ananassa);
Trigo (Triticum aestivum).
2.3
Recombinação Gênica
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Recombinação Gênica
PERMUTA (Crossing-Over)
 Troca de partes entre
cromossomos homólogos
durante a meiose.
 É um dos principais fatores
para a variabilidade
genética.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Recombinação Gênica
PERMUTA (Crossing-Over)
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.2-Hibridação
2.3-Recombinação
Gênica
Exemplo: Cruzamento sem ocorrências de recombinação
A
B
DOMINATES
A
B
a
b
a
b
A=alta
B=Tolerante Al+++
a=baixa
b=sensível Al+++
X
A
B
A
B
A
B
a
b
A
B
a
b
a
b
a
b
F2
alta
tolerante Al+++
alta
alta
tolerante Al+++
tolerante Al+++
baixa
sensível Al+++
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.2-Hibridação
2.3-Recombinação
Gênica
Exemplo: Cruzamento com ocorrências de recombinação
A
B
DOMINATES
A
B
a
b
a
b
A=alta
B=Tolerante Al+++
a=baixa
b=sensível Al+++
X
A
B
A
B
A
B
a
b
A
B
a
b
a
B
a
b
F2
alta
tolerante Al+++
alta
alta
tolerante Al+++
tolerante Al+++
baixa
Tolerante Al+++
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Recombinação Gênica
O PODER DA RECOMBINAÇÃO GENICA
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Recombinação Gênica
RECOMBINAÇÃO
Padrão de associação de genes num “novo” individuo
“C”, oriundos da segregação independe destes
genes contidos no seus genitores A e B.
Num individuo A os genes estão num padrão de
associação (combinação 1).
Num individuo B, estes mesmos genes estão num outro
padrão de associação (combinação 2).
O individuo C, resultante (filho) do cruzamento destes
dois indivíduos A e B, irão gerar uma nova associação
destes genes, essa nova re-associação é chamada de
recombinação (recombinação genética).
2.4
Hibridação
INTRA especifica
Indivíduos da mesma espécie
INTER especifica
Indivíduos espécies próximas
INTRA especifica
Indivíduos da mesma espécie
Hibridação Intra-especifica
RUSTICIDADE
PRODUÇÃO DE LEITE
UNIR CARACTERISTICAS DIFERENTES
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Intra-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Incremento da variabilidade
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Intra-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Hibridação Intra-especifica
Arroz
Arroz
x
Oryza sativa subs indica
Cultivar A
x
Oryza sativa subs indica
Cultivar B
Milho
Oryza sativa subs japonica
Cultivar A
Oryza sativa subs japonica
Cultivar B
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Intra-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Hibridação Intra-especifica
Oryza sativa subs indica
Oryza sativa subs japonica
AINDA SÃO DA MESMA ESPÉCIE
INTER especifica
Indivíduos espécies próximas
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Inter-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Jumento
égua
MULA/BURRO
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Inter-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Hibridação Inter-especifica
+
Cucurbita moschata
=
Cucurbita maxima
Abrobrinha japonesa
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.3-Hibridação Inter-especifica
2.2-Hibridação
2.4-Hibridação
Hibridação Inter-especifica
x
Sorghum sudanense
Sorghum bicolor
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.4-Hibridação Inter-especifica
Hibridação Inter-especifica
Calamondin
Cicitranges
Citradias
Citrandarins
Citrangedins
Citrangequats
Citrangeremos
Citranges
Citremonia
Citrangores
Citremons
Citrumelos
Citrumquats
Eremolemons
Eremoranges
Eromoradias
Faustrimedins
Kumquats
Lemandarins
Lemonange
Lemonimes
Limequats
Orangequats
Procimequats
Segentranges
Tangelos
Tangor
C. reticulata Austera x Fortunella sp.
Citranges x P. trifoliata
P. trifoliata x C. aurantium
P. trifoliata x C. reticulta
(Fortunella sp x C. reticulata Austera) x P. trifoliata
(P. trifoliata x C. sinensis ) x Fortunella sp.
E. glauca x (P. trifoliata x C. sinensis)
P. trifoliata x C. sinensis
P. trifoliata x C. limonia
C. sinensis x (C. sinensis x P. trifoliata)
P. trifoliata x C. limon
P. trifoliata x C. paradisi
F. japonica x P. trifoliata
Eremocitrus glauca x C. limon Meyer
E. glauca x C. sinensis
E. glauca x C. aurantium
M. australasica x (Fortunella sp. X C. reticulata Calamondin)
Fortunella sp. x Fortunella sp.
C. limon x C. reticulata
C. limon x C. sinensis
C. limon x C. aurantifolia
Fortunella sp. C. aurantifolia
C. reticulata Satsuma x (F. japonica x F. margarita)
(F. japonica x C. aurantifolia Mexican ) x F. hindsii
P. trifoliata x C. sinensis F2
C. reticulata x C. paradisi
C. sinensis x C. reticulata
2.5-Migração
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.5- Migração
Responsável pela:
Introdução de espécies, cultivares e genes / alelos em diferentes regiões.
Desde o começo da agricultura...
As grandes navegações...
Até hoje...
E amanhã...
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.5- Migração
Responsável pela:
Introdução de espécies, cultivares e genes /
alelos em diferentes regiões.
Formas:
América  Europa
A espécie ou cultivar pode ser diretamente multiplicada e
distribuída (no passado).
A cultivar (se heterogênea) pode passar por seleção,
para então ser multiplicada e distribuída.
A cultivar pode ser utilizada em cruzamentos com
cultivares já adaptadas (hoje).
2.6-Divergência genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.6-Divergência genética
Divergência genética:
Refere-se ao nível de heterogeneidade ou nível de variação genética de uma
população ou de indivíduos de uma determinada espécie (ESTOPA, 2003).
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.6-Divergência genética
x
x
Resulta em pouco incremento da
variabilidade genética
Resulta em muito incremento da
variabilidade genética
2.7- Introgressão
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.7-Introgressão
Introgressão
(Palestra com professor Ian King!)
Hibridação com espécies relacionadas (outras espécies ou outros gêneros), e
posterior retrocruzamento com o genitor de interesse.
= Hibridação interespecífica introgressiva: Geralmente não é o híbrido o
explorado comercialmente!!! (difícil de obter ou não é vantajoso).
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.7-Introgressão
Introgressão
X
Série de etapas:
...
Triticum aestivum
Aegilops speltoides
- Utilizar um genótipo intermediário;
- Técnicas para cultivar o híbrido;
- Retrocruzamentos;
- Técnicas para acompanhar o que
se deseja introgredir;
Triticum aestivum com segmento de cromossomo de Aegilops speltoides
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.7-Introgressão
Introgressão
Pensamento em Pool Gênico
Problemas ou dificuldades:
- Obtenção e / ou crescimento do F1 (fecundação, desenvolvimento do embrião, planta
débil ou estéril);
- A segregação não segue um padrão muito previsível (o gene em outro genoma de fundo,
o gene em diferentes genomas em poliplóides);
- O arraste gênico é mais grave (caracteres indesejados são doados juntamente com o
desejado);
Não é algo tão recente (a hibridação é feita desde que se sabe que plantas são sexuadas e
o retrocruzamento desde o início do séc. passado), mas ainda é muito pouco explorado.
2.8-Redução de Variabilidade genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética
Redução da variabilidade genética:
 Seleção natural;
 Seleção artificial.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Natural
2.8.1.1 Seleção natural – NA NATUREZA
Biston betularia - pigmentação melândrica
Mutações que representam vantagem adaptativa devem, ao longo das gerações, aumentar
a frequência dos indivíduos portadores da mesma.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Natural
2.8.1.2. Seleção natural – NO CULTIVO
Experimento (HARLAN e MARTINI, 1938):
1) Foram misturadas as mesmas quantidades de sementes de 11 cultivares de cevada.
2) Foram cultivadas/colhidas e as mesmas sementes foram posteriormente
cultivadas/colhidas. O processo foi conduzido por 10 anos em 10 lugares.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Natural
2.8.1.2. Seleção natural – NO CULTIVO
Tabela 13-1. Porcentagem de plantas de cada uma das 11 cultivares, após 12 anos de cultivo
sucessivo. (ALLARD, 1971).
Cultivar
Coast and Trebi
Gatami
Smooth Awn
Lion
Meloy
White Smyrna
Hannchen
Svanhals
Deficiens
Manchuria
Total
Davis
California
72,4
0,2
0
1,6
5,4
13
6,8
0,4
0,2
0
100
Fargo
N.Dakota
31,2
4
4,6
2,8
0
3,4
30,4
16
0,2
7,4
100
Ithaca
New York
11,4
1,8
10,4
0,6
0
0
6,8
0,4
0
68,6
100
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Natural
Seleção natural
indivíduos mais sofisticados perpetuam uma descendência
Algumas características
Resistência à doenças
Resistência à insetos, outros herbívoros
Ciclo ajustado ao clima
Tolerância à fatores ambientais
Habilidade competitiva intrínseca...
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Artificial
2.8.2. Seleção artificial
Feita consciente e/ou inconscientemente pelo homem
indivíduos de uma espécie que mais atendam as necessidades humanas
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Seleção Artificial
Seleção artificial em Brassica oleracea
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Artificial
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
2-Fatores de evolução: Criação e incremento de variabilidade genética
2.8-Redução de Variabilidade genética – Seleção Artificial
3-Centros de Origem e de diversidade genética
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
3-Centros de Origem
VALVILOV (1923 a 1931)
Centro de Origem
Área geográfica na qual a espécie foi originada
Centro de diversidade genética
Local onde há grande diversidade genética da espécie cultivada e
espécies relacionadas
- Centro primário de diversidade
Local onde a espécie foi domesticada
- Centro secundário de diversidade
Local onde a variação genética continuou a aumentar depois da
domesticação
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
3-Centros de Origem
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
3-Centros de Origem
1-Centro Chines
4-Centro Oriente Próximo
2-Centro Indiano
6-Centro Etiope
2a-Centro Indo-Malaio
8a-Centro
Sul-Americano
3-Centro Asiatico
8a-Centro Brasileiro-Paraguaio
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
Centro Brasileiro-Paraguaio
Amendoim
(Arachis hypogaea)
Mandioca
(Manihot utilissima)
Abacaxi
(Ananas comosa)
Seringueira
(Hevea brasiliensis)
Maracujá
(Passiflora edulis)
Castanha-do-Pará
(Bertholletia excelsa)
Cajú
(Anacardium occidentale)
4 - Preservação de Germoplasma
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
RESERVATÓRIO DE GENES
CENTROS DE
DIVERSIDADE
Tipos selvagens,
híbridos entre tipos selvagens
e cultivados
Inços e híbridos
Variedades primitivas
Espécies do mesmo gênero
CENTROS DE
CULTIVO
Variedades crioulas
Variedades obsoletas
Variedades modernas
Tipos especiais
PROGRAMAS DE
MELHORAMENTO
Linhagens elites
Híbridos intra-específicos
Híbridos inter-específicos
Compostos
Linhas avançadas
Estoques genéticos (aneuplóides,
mutantes, outros)
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
GENE POOL ou GRUPO GÊNICO
Inclui todas as cultivares, parentes silvestres e espécies
silvestres afins, as quais contém genes com potencial uso
no melhoramento.
Classificação (HARLAN & DE WET, 1971)
Grupo gênico Primário: acessos cultivados e silvestres
características prontamente transferidas por cruzamento;
com
Grupo gênico secundário: acessos silvestres que podem doar genes
para espécies cultivadas dentro de certas restrições;
Ex. Híbridos com alguma viabilidade e fertilidade
Grupo gênico terciário: acessos geneticamente muito distantes da
espécie de interesse. A transferência de uma característica requer
técnicas especiais.
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
Germoplasma
Patrimônio genético de uma espécie
matéria prima do melhoramento.
Germoplasma é composto por ACESSOS
diferentes indivíduos de uma espécie
Conservar fontes de genes para uso atual e futuro
Evitar a perda dos Recursos Genéticos
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
FORMAS DE CONSERVAÇÃO DO GERMOPLASMA
IN SITU:
Conservação da diversidade/variabilidade nos seus centros de
origem e de diversidade genética
EX SITU:
Conservação de componentes da diversidade/variabilidade
fora da seus hábitos naturais
ON FARM:
Conservação feita pelos agricultores nas áreas agrícolas de
uso da espécie (sitios e/ou fazendas)
variedades crioulas (landraces)
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
IMPORTANTES BANCOS DE GERMOPLASMA DO MUNDO
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
4-Preservação de germoplasmas
IMPORTANTES BANCOS DE GERMOPLASMA DO BRASIL
Obtenção de Variabilidade no Melhoramento Vegetal
Considerações finais
Conjunto de princípios da natureza
Conjunto de princípios científicos
Conjunto técnicas
Obtenção/manutenção da variabilidade
Melhoramento vegetal
Universidade Federal de Pelotas
Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel
Departamento de Fitotecnia
Disciplina de Melhoramento Genético de Plantas
Obrigado!
Carlos, Danyela, Eduardo e professor Antonio Costa de Oliveira