Sistemas de reprodução e suas relações com

Universidade Federal de Rondônia
Curso de Eng. Florestal
Melhoramento genético Florestal
Sistemas de reprodução e suas
relações com melhoramento
Emanuel Maia
www.lahorta.acagea.net
[email protected]
Apresentação
• Introdução
• Relações entre sistema reprodutivo e melhoramento
• Estrutura genética
• Mecanismos de polinização
• Determinação do sistema reprodutivo
Introdução
• Reprodução sexual ou assexuada
• Ponto de vista da melhoramento, têm-se a
classificação a seguir:
Assexuada
Sexuada
Autógamas
Alógamas
Introdução
• Assexuada:
– naturalmente são propagadas por meios vegetativo
(estruturas de propagação especializadas) ou são
propagadas vegetativamente artificialmente pelo interesse
humano
• Alógamas
– Têm a fecundação cruzada naturalmente
• Autógamas
– Têm a autofecundação naturalmente
Introdução
Propagação vegetativa
Autógama
Alógama
Introdução
Alógamas
Intermedi
árias
Autóga
mas
• 100 a 95 % de fecundação cruzada
• 0 a 5 % de autofecundação
• 94 a 6 % de fecundação cruzada
• 6 a 94 % de autofecundação
• 5 a 0 % de fecundação cruzada
• 95 a 100% de autofecundação
Para fins de melhoramento , geralmente as espécies
intermediárias são tratadas como alógamas.
Importância do sistema reprodutivo
• Melhoramento e manejo (produção de sementes)
• Autógamas: usar a própria semente
• Alógamas: possibilidade de explorar a heterose (vigor
híbrido)
Estrutura genética - autógamas
• Como as espécies possuem a autofecundação
natural, a freqüência dos locos heterozigotos (Aa)
deve ser baixa a muito baixa (tende a zero), uma
vez que cada geração de autofecundação os
heterozigotos são reduzidos a metade.
Estrutura genética – autógamas:
cruzamentos
F1
F2
F3
F4
...
Fn
...
F∞
Cruzamento: AA x aa
Aa
(1/4) AA
(1/2) Aa
(3/8) AA
(1/4) Aa
(7/16) AA
(1/8) Aa
...
...
[1-(1/2)n]/2 AA
(1/2)n Aa
...
...
1/2 AA
0
(1/4) aa
(3/8) aa
(7/16) aa
...
[1-(1/2)n]/2 aa
...
1/2 aa
Estrutura genética – autógamas:
consequências
• Têm-se que:
(1/2)n = heterozigotos (Aa)
1 - (1/2)n = homozigotos (AA; aa)
• Logo o coeficiente de endogamia
F = 1 - (1/2)n
• Assim temos
– F6: F= 98,44% de homozigose
– F7: F= 99,21% de homozigose
Estrutura genética – autógamas:
consequências
• Uma população de plantas autógamas é constituída
por uma mistura de genótipos homozigóticos (mistura
de ‘populações’ de homozigotos), pois os indivíduos
são independentes quanto a reprodução e não
realizam trocas de genes.
• A variabilidade genéticas é devida a diferença entre
genótipos homozigóticos
Estrutura genética – autógamas:
consequências
• A variabilidade é função do número de genes que
controlam o caráter
• Nos programas de melhoramento são planejados para
que no final do processo a homozigose seja restaurada
(todas as plantas sejam homozigotas – linhas, linhas
puras, linhagens)
• Exemplos
– Trigo, aveia, arroz, feijão, ervilha, soja (leguminosas),
pêssego, alguns citros etc
Estrutura genética - alógamas
• São espécies que formam populações com troca
de
genes
entre
continuamente,
os
a
indivíduos,
cada
pois
há
cruzamento,
a
recombinação dos genes. Assim todas as plantas
partilham de um mesmo conjunto de genes.
Estrutura genética – alógamas:
cruzamentos
• Considerando, p e q as freqüências dos alelos ‘A’
e ‘a’ com os cruzamentos ao acaso tem-se:
f(A) = p
f(a) = q
p (A)
p (A)
p² (AA)
q (a)
pq (Aa)
q (a)
pq (Aa)
q² (aa)
Tem-se:
p² plantas com genótipo AA
2pq plantas com o genótipo Aa
q² plantas com o genótipo aa
Estrutura genética – alógamas:
conseqüências
• A variabilidade é formada pela presença de indivíduos
com diferentes graus de homozigose e heterozigose.
• Problemas com homozigose:
– Depressão por endogamia: redução do valor fenotípico
médio de uma população devido ao cruzamentos de
indivíduos aparentados
Estrutura genética – alógamas:
conseqüências
• Nos programas de melhoramento procura-se estabelecer
cultivares híbridas, que possuam valor de maior interesse
fenotípico.
Logo
preocupa-se
em
conhecer
quais
cruzamentos produzem indivíduos de maior interesse.
• Exemplos:
– Araucária, milho, girassol, maçã, maracujá, seringueira, guaraná,
uva
Mecanismos do controle da
polinização
• Cleistogamia: mecanismo que permite a
autofecundação da flor antes da antese
(normalmente associada a autogamia)
Mecanismos do controle da
polinização
• Mecanismos que favorecem os cruzamentos
(normalmente associados a alogamia)
– Protoginia
– Protandria
– Monoicia
– Dioicia
– Autoincompatibilidade
Mecanismos do controle da
polinização
• Cruzamentos: Protoginia
– O estima fica receptivo antes da deiscência da
antera (pólen)
Mecanismos do controle da
polinização
• Cruzamentos: Protandria
– A deiscência do pólen ocorre antes estigma esta
receptivo
Mecanismos do controle da
polinização
• Cruzamentos: Monoicia
– Flores com sexos separados na mesma planta.
Mecanismos do controle da
polinização
• Cruzamentos: Dioicia
– Plantas de sexo masculino (flores
predominantemente andróicas) e plantas de sexo
feminino (flores predominantemente ginóicas)
Mecanismos do controle da
polinização
• Cruzamentos: Autoincompatibilidade
– Plantas que apresentam o mesmo genótipo em relação ao loco S
(alelos: S1, S2, S3 etc) não conseguem cruzar e a autofecundação
não ocorre
Determinação do modo de reprodução
• Exame da estrutura floral
– Flores hermafroditas: autógamas e alógamas
– Flores dióicas: alógamas
– Flores monóicas: alógamas
Determinação do modo de reprodução
• Exame da polinização
– Presença de insetos polinizadores: alógama?
– Presença de pólen antes da flor abrir: autógama?
• Tipo de polinização
– Autofecundação: autógamas
– Necessita de agentes polinizadores: alógamas
Determinação do modo de reprodução
• Marcadores moleculares
Fonte: Latado et al. (2002)
Determinação do modo de reprodução
• Produção de sementes em plantas isoladas
– Há produção de sementes: autógamas?
– Não há produção de sementes: alógamas?
• Cruzamento artificial
• Autofecundação artificial