Aula 4 – Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas e
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Aula 4 – Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas e suas Relações com o Melhoramento Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. LGN0313 – Melhoramento Genético Piracicaba, 2013 LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 1 - Introdução • Na natureza as espécies vegetais podem se reproduzir assexuadamente ou sexuadamente • Do ponto de vista do melhoramento, tem-se a seguinte classificação: – Assexuadas – Sexuadas - autógamas - alógamas • Autógamas: praticam a autofecundação natural • Alógamas: praticam cruzamento natural LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 1 - Introdução alógamas 100 autógamas 95 5 0 95 100 % cruzamento % autofecundação 0 5 intermediárias * Para fins de melhoramento, as espécies intermediárias podem ser tratadas como alógamas ou autógamas LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 1 - Introdução • As espécies autógamas, alógamas e de reprodução vegetativa têm diferentes estruturas genéticas, e devido a isto os métodos ou processos que são utilizados para desenvolver cultivares são diferentes LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética 2.1. Espécies autógamas • Praticam autofecundação ( ) natural • Exemplo: cruzamento de duas variedades obtidas artificialmente LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética 2.1. Espécies autógamas F1 F2 F3 F4 ... Fn ... F∞ (1/4) AA (3/8) AA (7/16) AA ... [1-(1/2)n]/2 : V1 (AA) x V2 (aa) Aa (1/2) Aa (1/4) Aa (1/8) Aa ... (1/2)n (1/2) AA : 0 : : : LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. : : : : (1/4) aa (3/8) aa (7/16) aa ... [1-(1/2)n]/2 : (1/2) aa 2 – Estrutura Genética • Portanto, como as espécies autógamas praticam autofecundação ( ) natural, a frequência de locos heterozigóticos (Aa) deve ser muito baixa (próxima de zero), uma vez que em cada geração de os heterozigotos são reduzidos a metade • Assim, na enésima geração de , tem-se: (1/2)n heterozigotos e 1-(1/2)n homozigotos - Coeficiente de endogamia: F = 1-(1/2)n LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética • Ex: 6ª geração de : F = 98,4375% de homozigotos 1,5625% de heterozigotos • Nas espécies autógamas as plantas são independentes quanto a reprodução, não ocorrendo troca de genes entre plantas. Por causa disto, as plantas são homozigotas (linhas puras, linhagens, linhagens endogâmicas), e uma população de uma espécie autógama é constituída de uma mistura de genótipos homozigóticos LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética • O número de genótipos homozigóticos é 2n onde n é o número de genes com dois alelos/gene • Ex: com 4 genes e dois alelos/gene: A, a; B, b; C, c; D, d; tem-se os genótipos: AABBCCDD AABBCCdd AABBccdd aabbCCDD aabbCCdd ... ... ... ... aabbccdd 24 = 16 genótipos possíveis * Com 20 genes tem-se: 220 = 1.048.576 genótipos diferentes LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética • A variabilidade genética é devida à presença de diferentes genótipos homozigóticos • Os programas de melhoramento das espécies autógamas são delineados para que no final do processo a homozigose seja restaurada, produzindo apenas plantas homozigóticas (linhas, linhas puras, linhagens, linhagens endogâmicas) • Exemplos de espécies autógamas: arroz, soja, sorgo, trigo, amendoim, feijão LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética 2.1. Espécies alógamas • As plantas destas espécies praticam o cruzamento natural, e devido a isto, ocorre troca de genes na reprodução entre plantas da mesma população. Assim, partilham de um mesmo conjunto gênico • Sendo p e q as frequências dos alelos A e a, e com cruzamentos ao acaso, tem-se: LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 2 – Estrutura Genética Gametas Femininos Gametas Masculinos pA p2 AA pq Aa pA qa Genótipos AA Aa aa LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. qa pq Aa q2 aa Frequência p2 2pq q2 2 – Estrutura Genética • Devido ao cruzamento, tem-se p2 plantas com genótipo AA, 2pq plantas com genótipo Aa e q2 plantas com genótipo aa. Tem-se, então, variabilidade genética devido à presença de genótipos homozigóticos e heterozigóticos • Espécies alógamas: – Depressão por Endogamia – Carga Genética • Ex: milho, cebola, brássicas, girassol, mamão LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 3 – Mecanismos de Controle da Polinização a) Autofecundação: • cleistogamia: antes da abertura da flor ocorre a polinização b) Cruzamentos: • protoginia: o estigma fica receptivo antes da deiscência do pólen • protandria: pólen é liberado antes do estigma estar receptivo LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 3 – Mecanismos de Controle da Polinização • monoecia: sexos separados na mesma planta • dioecia: sexos separados em plantas masculinas e femininas • autoincompatibilidade *Loco S com diversos alelos: S1, S2, S3, S4 etc. Plantas com o mesmo genótipo com relação ao loco S não conseguem se cruzar e a autofecundação não ocorre LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 3 – Mecanismos de Controle da Polinização S1 S2 S1 S3 S4 S1S3 S1S4 S2S3 S3S4 S1S3 S2S3 NENHUMA S1 S2 S3 S1 S2 S1 S2 LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 4 – Determinação do modo de reprodução de uma espécie Etapas: a)Exame da estrutura floral - hermafroditas FLORES -dióicas -monóicas alógama alógama LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. alógama autógama 4 – Determinação do modo de reprodução de uma espécie b) Exame da polinização - presença de insetos polinizadores alógama? - presença de pólen antes da flor se abrir autógama? c) Produção de sementes de plantas isoladas - produção de sementes autógama? - não produção de sementes alógama? LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 4 – Determinação do modo de reprodução de uma espécie d) Autofecundação artificial - descendentes normais descendentes anormais autógama alógama LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. 5 – Cruzamento Berinjela LGN0313 – Melhoramento Genético Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr.
