Aula 6 AUTOGAMAS - Esalq

LGN 313 – Melhoramento Genético
Professor Natal Antonio Vello
[email protected]
MELHORAMENTO DE ESPÉ
ESPÉCIES AUTÓ
AUTÓGAMAS
BIBLIOGRAFIA ADICIONAL:
VELLO, 1992. Métodos de melhoramento de soja. In: CÂMARA, G.M.S.;
MARCOS FILHO, J.; OLIVEIRA, E.A.M. (eds.). Simpósio sobre Cultura
e Produtividade da Soja, I. ESALQ, 15-18/07/1991. Anais. Piracicaba,
FEALQ, p.41-58.
VELLO, N.A. 1995. Autogamia. In: Sousa, J.S.I.; Peixoto, A.M.; Toledo,
F.F.(redatores). Enciclopédia Agrícola Brasileira, vol.1 (A-B). EDUSP,
São Paulo, p.282 (verbete)
VIEIRA, M.L.; VELLO, N.A.; SILVA FILHO, M.C. 2004. Genética e
Melhoramento Vegetal. In: MIR, L. (Org.). Genômica. 1ª ed. São Paulo,
Editora Atheneu, p. 679-703.
1
AUTÓ
AUTÓGAMAS
#
Flores
completas
(hermafroditas)
e
cleistogâmicas,
sem
alelos
de
autoincompatibilidade e com sincronismo de maturidade entre óvulo e pólen:
a) muitas espécies anuais: alface, amendoim, arroz, aveia, cevada, ervilha,
feijão, linho, pimentas, pimentões, quiabo (quase), soja, tomate, trigo,
triticale;
b) poucas espécies perenes: Citrus sinensis, Coffea arabica e algumas
espécies de Prunus ( abricó, nectarina, pêssego).
# Reprodução sexuada com no mínimo 95% de autofecundações naturais,
# Consequência genética: aumento da homozigosidade das plantas, que no seu
grau máximo produz populações de linhagens puras.
ESTRUTURA GENÉTICA DAS POPULAÇÕES AUTÓGAMAS
P
AA x aa
F1
F
Aa
0
1
F2
AA
F3
1
4
Fn
+
1
2
x
1
4
=
Aa
aa
1
2
1
1
1
4
2
4
AA
3
8
Aa
1
4
aa
1
1
+
4
2
AA
Aa
aa
1
2
0
1
2
x
1
4
=
3
8
t = n -1
3
4
1- 1
2t
2
AUTÓ
AUTÓGAMAS
Nº GENES (2 alelos)
Nº LINHAGENS
FREQUÊNCIA
1
2
1/2
2
4
1/4
3
8
1/8
k
2k
1/2k
EQUILÍ
EQUILÍBRIO DE WRIGHT: FREQUÊNCIAS GENOTÍ
GENOTÍPICAS
GENÓTIPOS
S.R.MISTO (0 < F < 1)
AA
p2 + Fpq
Aa
aa
TOTAL
AUTÓGAMAS (F=1)
ALÓGAMAS (F=0)
p
p2
0
2pq
q2 + Fpq
q
q2
1
1
1
2pq – 2Fpq = 2pq (1-F)
F = coeficiente de endogamia de Wright (0 a 1)
t : nº de gerações de autofecundação (F2 : t = 1)
w: taxa de autofecundações (0 a 1)
F=
F = 1 - 1 (F2 : F= 1 ;
2t
2
w
2-w
(w = 0,5
F∞ : F = 1)
F = 1/3)
3
TEORIA DA LINHAGEM PURA (JOHANNSEN, 1903)
FEIJÃO: TAMANHO DAS SEMENTES
# População inicial de sementes de diferentes tamanhos (pesos)
# Primeira seleção: várias classes fenotípicas com tamanhos pequeno,
intermediário e grande: linhagens
# Segunda, terceira, ... , nª seleção dentro de cada progênie não alterou a
média do tamanho (peso) dos feijões
# Conclusões:
a) existe variabilidade genética na população inicial (s2F = s2G + s2E)
b) existe variabilidade genética (s2G) entre linhagens oriundas da primeira
seleção (seleção entre linhagens é efetiva)
c) a variabilidade dentro de linhagens é de natureza ambiental (s2E) (seleção
dentro de linhagens não é efetiva)
LINHAGEM PURA: conjunto de indivíduos obtidos pela autofecundação de
uma planta homozigótica
MÉTODOS DE MELHORAMENTO DE ESPÉ
ESPÉCIES AUTÓ
AUTÓGAMAS
I. Métodos que exploram a variabilidade genética pré-existente
1. Introdução de plantas
2. Seleção massal ou fenotípica
3. Seleção de plantas individuais com teste de progênies
II. Métodos que criam e exploram variabilidade genética
4. População (Bulk)
5. Genealógico (Pedrigree)
6. SSD (Single Seed Descent)
7. Retrocruzamentos
4
INTRODUÇ
INTRODUÇÃO DE PLANTAS
# Simples e com ganho rápido e grande
# Introdução de novas linhagens, testes de performance agronômica,
seleção das melhores linhagens, multiplicação de sementes, liberação no
mercado e marketing
# Exemplos de introduções norte-americanas de soja que se tornaram
importantes cultivares no Brasil: Bossier, Bragg, Davis, Paraná
# Novas coletas de plantas têm sido introduzidas nos bancos de
germoplasma e nos programas de melhoramento, especialmente plantas
com genes especiais, p.ex., para resistência a pragas e doenças, teores
altos de óleo e proteína e variações nos teores de ácidos graxos e
aminoácidos
SELEÇ
SELEÇÃO MASSAL OU FENOTÍ
FENOTÍPICA
# População inicial (original): variedades locais e ou compostos (bulks) com
grande variabilidade genética
# Ciclo: semeadura no campo, no ambiente alvo (local, época de cultivo), área
pequena (0,5 a 1,0 ha), sem delineamento experimental, avaliação e seleção
Exs.: pupunha sem espinhos (Peru), milho pipoca
geral: p = 20%, sementes das plantas selecionadas são misturadas para
iniciar novo ciclo ou multiplicação de sementes ( população melhorada)
# Autógamas: ganhos na seleção apenas nos 1º e 2º ciclos de seleção
(ex. tamanho dos feijões, JOHANNSEN 1903)
# Autógamas: mais usado para purificação de cultivares e na fase final do
processo de multiplicação de sementes de uma linhagem selecionada para
ser uma nova cultivar
5
SELEÇ
SELEÇÃO MASSAL OU FENOTÍ
FENOTÍPICA
# ROGUING: exame da população de plantas e eliminação das plantas
atípicas (mistura mecânica, tigüera, cruzamentos raros e mutações
espontâneas)
# Plantas atípicas podem excepcionalmente originar novas cultivares; p.ex. as
cultivares de soja Paranagoiana, SS-1 originaram-se de seleção de plantas
atípicas na cultivar Paraná
# Recomendação: caracteres de alta herdabilidade; a seleção baseia-se no
fenótipo de uma única planta (ambiente pode influenciar muito)
# S.M. Estratificada: caracteres de baixa herdabilidade (p.ex. produtividade
de grãos); seleção (p) dentro dos estratos; efeito ambiental : no. estratos
SELEÇ
SELEÇÃO DE PLANTAS INDIVIDUAIS COM TESTE DE PROGÊNIES
# O primeiro ciclo corresponde à seleção massal em variedades locais
(landraces) e ou populações especiais (bulks), na natureza ou em lotes de
agricultores. P.ex. em arroz, colhe-se a espiga principal de cada planta
selecionada
# O segundo ciclo é conduzido no ambiente alvo, na forma de experimento: cada
espiga selecionada originará uma progênie, a ser avaliada em:
- parcela: fileira curta (< 5 m) ou covas
- sem repetições (pequeno número de sementes)
- testemunhas comuns (3 a 5 cultivares elites): sorteadas e repetidas a cada
conjunto de 20 progênies
# As progênies superiores são selecionadas para se iniciar novo ciclo com:
- parcelas maiores (2 a 4 fileiras) e testemunhas comuns intercaladas
6
SELEÇ
SELEÇÃO DE PLANTAS INDIVIDUAIS COM TESTE DE PROGÊNIES
# Ciclos seguintes: diminui-se o número de progênies e aumenta-se a
precisão experimental:
- parcelas maiores
- 4 repetições
- 2 ou mais locais e épocas de cultivo
- testemunhas comuns
MÉTODO DA POPULAÇ
POPULAÇÃO
.
.
.
.
.
.
.
.
.
F3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
Ft
.
.
.
.
.
.
.
.
– –
F2
1
– – –
N
.
Última
geração ao
acaso,
colheita N
plantas
individuais
.
.
.
.
.
.
.
.
Fg = Ft + 1
2
.
Obs.: Retângulos horizontais Ξ
Retângulos verticais
Ξ
.
.
.
– – –
POPULAÇÕES
PROGÊNIES
7
MÉTODO GENEALÓ
GENEALÓGICO
F2 = Ft
F3 = Ft’
F4 = Ft”
F5 = Fg
1
2
.
.
.
J
1
2
.
.
.
J
...
1 2 .. J
1
2
1
2
.
.
.
P
1
2
.
.
.
P
1
2
.
.
.
J
1
2
.
.
.
J
1 2 .. J
...
N
1
2
.
.
.
P
---
1
2
.
.
.
J
1
2
.
.
.
J
---
1 2..J
1
2
.
.
.
J
...
1
2
.
.
.
J
1 2..J
...
...
...
1
2
.
.
.
J
---
---
...
Testes
de
produtividade
Número total de progênies Fg avaliadas = J.P.N.
SSD: SINGLE SEED DESCENT
DESCENDÊNCIA DE SEMENTE ÚNICA
F2
•
•
---
•
F3
•
•
---
•
.
.
.
.
.
.
•
•
•
•
•
•
•
•
Fn
.
.
.
---
•
•
•
•
8