título do resumo - Anais Unicentro

ANÁLISE DA MICROSPOROGÊNESE EM LINHAS ENDOGÂMICAS DE
MILHO DOCE.
Wagner Andre Fagundes1 (BIC-UNICENTRO), Bruna Saviatto Fagundes1,
Daiane Secco1, Nayara Fabiola Marangoni1, Maria Suely Pagliarini3, Marcos
Ventura Faria2, Paulo Roberto Da Silva1 (Orientador), e-mail:
[email protected]
Universidade Estadual do Centro-Oeste/1Departamento de Ciências
Biológicas/2Departamento de Agronomia, Guarapuava, PR. 3Universidade
Estadual de Maringá/Departamento de Biologia Celular e Genética.
1,2
Ciências Biológicas: Genética Vegetal
Palavras-chave: Zea mays; Meiose; Citogenética; Melhoramento.
Resumo:
O cultivo de milho doce no Brasil é limitado principalmente pela ausência de
variedades adaptadas as condições edafoclimáticas do país. O
desenvolvimento de linhagens endogâmicas é necessário para a formação
de híbridos. A endogamia coloca em homozigose genes envolvidos na
meiose que podem interferir na capacidade reprodutiva da planta. Assim,
este trabalho teve como objetivo a análise da microsporogênese em
linhagens endogâmicas de milho doce. O plantio das linhagens S2, S4 e S5
foi feito em blocos casualizados com quatro repetições. As lâminas foram
preparadas por esmagamento. As linhagens analisadas apresentaram
meiose normal com exceção de quatro plantas, três da linhagem S 2 e uma
da linhagem S3, que apresentaram meiose altamente irregular. A hipótese
para o não aparecimento destas plantas em S4 é que a meiose irregular
provavelmente leva a dificuldade na produção de sementes o que inviabiliza
o avanço destas plantas para gerações avançadas.
Introdução
O milho (Zea mays) é uma planta de ciclo anual, cultivada em quase todo o
mundo. Este cereal é utilizado no preparo de rações para aves, suínos,
bovinos e pequenos animais e também para o consumo humano. O milho
apresenta 2n=20, sendo o um poliplóide críptico com ancestral apresentando
número básico de cromossomos x=5 (Poggio et al., 2000). O consumo de
milhos especiais tem aumentado progressivamente. Dentre estes, o milho
doce começou a ser explorado recentemente, e poucas variedades
adaptadas às diferentes condições edafoclimáticas do país, estão
disponíveis para cultivo.
O aumento da produtividade e da qualidade nutricional depende do
desenvolvimento de híbridos por programas de melhoramento genético. A
produção de híbridos necessita de linhagens endogâmicas que apresentam
boa capacidade de combinação, que são obtidas após sucessivos ciclos de
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autofecundação. Muitas das linhagens obtidas a partir do processo de
endogamia apresentam baixa capacidade de combinação e são eliminadas.
A endogamia não coloca em homozigose apenas os genes envolvidos na
produção de grãos, mas todos os caracteres geneticamente controlados,
incluindo também aqueles envolvidos no processo meiótico.
Os resultados da endogamia sempre são interpretados com base na
genética mendeliana, onde apresenta a fixação de alelos e aumento de
homozigose. São raros os estudos relacionando depressão por endogamia
com caracteres citológicos. O efeito da regularidade meiótica sobre a
depressão por endogamia em alfafa mostrou que pelo menos uma parte da
depressão em fertilidade pode ser atribuída a irregularidades meióticas
(Smith e Murphy, 1986).
A divisão meiótica resulta em uma redução do número de
cromossomos nos gametas. Os eventos citológicos da gametogênese são
controlados por um grande número de genes onde as mutações nestes
genes podem causar anormalidade no produto meiótico e afetar a fertilidade
da planta (Albertsen e Phillips, 1981; Curtis e Doyle, 1991).
A avaliação do comportamento meiótico é de grande interesse em
programas de melhoramento, pois se admite, em vários tipos de cereais, que
a instabilidade meiótica pode levar à decadência da cultivar. Love (1949)
apontou que o uso de material geneticamente instável em cruzamentos pode
comprometer a eficiência, a uniformidade e a pureza da futura cultivar.
Dentro deste contexto, Baezinger e Knowles (1969) consideraram ser
essencial a existência de um programa citológico contínuo operando ao lado
dos programas de melhoramento.
Considerando que a endogamia é necessária em um programa de
melhoramento de milho e que esta pode levar a irregularidades meióticas,
este trabalho teve como objetivo a análise dos efeitos da endogamia na
meiose em linhagens endogâmicas de milho doce.
Materiais e métodos
Para obtenção das plantas para a análise meiótica, foram plantadas, no
município de Guarapuava - PR, três linhagens de milho doce, a saber, S 2, S3
e S4. O delineamento para plantio foi em blocos casualizados com quatro
repetições. Para a análise meiótica inflorescências masculinas de três
plantas de cada repetição foram coletadas e fixadas em Carnoy (3 álcool
etílico:1 ácido acético) por 24 horas e mantidas em álcool 70% sob
refrigeração até o momento da confecção das lâminas. As lâminas foram
preparadas pela técnica de esmagamento e coradas com Carmim
Propiônico a 1,0%. Para cada planta foram analisadas 50 células de cada
fase da meiose, compreendidas entre metáfase I e tétrade. Todas as
anormalidades encontradas foram consideradas e as mais representativas
foram fotografadas com auxílio de um microscópio ótico de luz branca.
Resultados e Discussão
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As análises meióticas revelaram presença de anormalidades meióticas em
todas as linhagens endogâmicas de milho doce analisadas (tabela 1). As
anormalidades mais comuns foram cromossomos fora da placa metafásica
em metáfase I e II (figura 1a e 1e), cromossomos retardatários em anáfase I
e II (figura 1b e 1f), micronúcleos em telófase I e II e prófase II (figura 1c, 1d
e 1g) e tétrades com micrócitos de tamanho reduzido (figura 1h).
Ao total foram analisadas 60 plantas, sendo 20 de cada linhagem.
Dezessete plantas da linhagem S2 apresentaram comportamento meiótico
muito parecidos com ITN (Índice de Tétrades Normais) acima de 90%. As
três plantas restantes apresentaram ITN de 80%, 68% e 48%. Os valores
baixos destas plantas fizeram com que o IGTN (Índice Geral de Tétrades
Normais) da linhagem S2 ficasse em 68%, muito abaixo das linhagens S3 e
S4 (tabela 01). Da linhagem S3, somente uma planta mostrou-se com ITN
abaixo de 80%, no entanto este índice foi extremamente baixo, 32%. Este
valor contribui negativamente no IGTN da linhagem S3 (tabela 01). Na
linhagem S4 as 20 plantas analisadas apresentaram ITN acima de 96%,
sendo a maioria delas com ITN de 100%. Estes dados garantiram que o
IGTN da linhagem S4 ficasse acima de 99% (tabela 01).
Tabela 01 - Porcentagem de anormalidades meióticas em linhagens
endogâmicas de milho doce.
Metáfase Anáfase Telófase
I
I
I
Prófase Metáfase II Anáfase Telófase
II
II
II
Tétrade
S2
82,77%
71,45%
92,62%
95,97%
89,27%
79,80%
84,80%
68,05%
S3
80,15%
77,65%
83,97%
94,32%
87,80%
87,97%
89,97%
92,80%
S4
81,82%
88,82%
93,47%
98,65%
94,30%
97,97%
96,62%
99,47%
Linhagem
As quatro plantas, três da linhagem S2 e uma da Linhagem S3, com
IGTN abaixo de 80% apresentaram meiose muito irregular. Já em metáfase I
a maioria das células meióticas não formou placa metafásica, os
cromossomos estavam espalhados por todo o citoplasma da célula, e esta
formava vários microfusos formando uma célula com vários pequenos
núcleos. Quando a célula não sofria citocinese precoce, as fases
subseqüentes da meiose foram altamente anormais dificultando até a
identificação da fase em que a célula encontrava-se. Ricci et al. (2007)
analisando linhagens endogâmicas de milho pipoca, observaram
anormalidades rotineiramente observadas em meiose e em baixo índice.
Estes autores concluem que a endogamia não teve efeito na meiose no
material analisado. Em nosso trabalho encontramos plantas com IGTN muito
baixo, no entanto estas plantas não foram observadas na geração S4, que
geralmente é a geração utilizada para o desenvolvimento de híbridos. A
hipótese para o não aparecimento destas plantas em S 4 é que como estas
apresentam IGTN muito baixo, provavelmente tenha dificuldade na produção
de sementes o que inviabiliza o avanço destas plantas para gerações
avançadas. Para fortalecer esta hipótese é necessário o teste de fertilidade
polínica destas plantas, o que será feito em trabalhos futuros.
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Figura 1 – Aspectos de algumas das anormalidades observadas nas linhagens S2, S3 e S4
de milho doce. a) Metáfase I com cromossomos ascensão precoce; b) Anáfase I com
cromossomos retardatários; c) Telófase I com micronúcleos; d) Prófase II com
micronúcleos; e) Metáfase II com cromossomos em ascensão precoce; f) Anáfase II com
cromossomos retardatários; g) Telófase II com micronúcleos; h) Pêntade com dois
micrócitos com tamanho reduzido.
Conclusões
As linhagens iniciais S2 e S3 apresentaram, em baixa freqüência,
plantas com alto índice de anormalidades meióticas, o que poder ser efeito
da endogamia.
A linhagem S4 apresentou meiose normal com índice de normalidade
próximo a 100% e a não observação de plantas com alto índice de
anormalidades nesta linhagem é devido provavelmente pela dificuldade na
produção de sementes por estas plantas na geração S2 e S3.
A análise da meiose nas gerações S0 e S1 e o teste de fertilidade
polínica em todas as gerações poderá auxiliar em conclusões mais precisas
a respeito do efeito da endogamia na meiose em milho doce.
Referências
Albertsen, M.C.; Phillips, R.L.. Developmental cytology of 13 genetic male
sterile loci in maize. Can. J. Genet. Cytol. 1981, 23: 195-208.
Baezinger, H.; Knowles, R.P.. Agronomic significance of supernumerary
chromosomes in controlled-cross progenies and experimental synthetics of
crested wheatgrass. Can. J. Plant Sci. 1969,49: 173-79.
Curtis, C. A.; Doyle, G.G.. Double meiotic mutants of maize: implications for
the genetic regulation of meiosis. J. Heredity, 1991, 82:156-163.
Poggio, L.; et al. A. Evolution relationships in the genus Zea: analysis of
repetitive sequences udes as cytological FISH and GISH markers. Genet.
Mol. Biol., 2000.23:1021-1027.
Ricci, G.C.L. et al. Microsporogenesis in inbred line of popcorn (Zea mays L.)
Genet. Mol. Res., 2007.6:1013-18.
Smith, S.E., Murphy, R.P. Relationships between inbreeding, meiotic
irregularity and fertility in alfalfa. Can. J. Genet. Cytol., 1986. 28:130-137.
Love, R.M. La citologia como ayuda practica al mejoramiento de los
cereales. Rev. Agr. Argent., 1949.16:1-13.
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