Aula 5 –Melhoramento de Espécies Alógamas · Aula 5 –Melhoramento de Espécies Alógamas Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr. LGN0313 –Melhoramento Genético Piracicaba, 2012

Aula 5 – Melhoramento de Espécies Alógamas

Prof. Cláudio Lopes de Souza Jr.

LGN0313 – Melhoramento Genético

Piracicaba, 2012

LGN0313 – Melhoramento GenéticoProf. Cláudio Lopes de Souza Jr.

1 – Introdução

• Espécies alógamas: reprodução via fecundação cruzada (mais de 95% de cruzamentos)

• Exemplos: milho, girassol, cenoura, beterraba, brássicas

• Mecanismos que favorecem alogamia:

– Monoecia

– Dioecia

– Protandria

– Protoginia

– Autoincompatibilidade


2 – Estrutura Genética

• Populações de espécies alógamas: plantas “trocam” genes por ocasião da reprodução; uma população partilha de um mesmo conjunto gênico através das gerações

• Denominando: f(A) = p e f(a) = q


Gametas Femininos Gametas Masculinos

p(A) q(a)

p(A) p2 AA pq Aa

q(a) pq Aa q2 aa


CRUZAMENTOS AO ACASO

Na ausência de seleção, mutação, migração e

deriva genética, a estrutura das populações

permanecem inalteradas através das gerações:

EQUILÍBRIDO DE HARDY-WEINBERG

–Variedades

–Híbridos



CONSEQUÊNCIAS DA ALOGAMIA

1) Plantas da população têm vários locos em heterozigose – permanência de alelos recessivos deletérios e/ou letais na população (carga genética)

2) Depressão por endogamia acentuada devido a heterozigose e carga genética elevada

3) Genitores não transferem seus genótipos para os descendentes; estes são formados a cada geração aleatoriamente




4) Variabilidade genética associada a homozigose e heterozigose

5) Nos programas de melhoramento de espécies alógamas, utiliza-se normalmente da endogamia obtida artificialmente, mas no final do processo a alogamia natural deve ser restaurada




6) Como os genitores não transferem os genótipos aos descendentes, o melhoramento destas espécies visa aumentar as frequências dos alelos favoráveis, e com isto melhorar as performances das populações (variedades)

7) A fixação de genótipos é feita através do método de híbridos, que são obtidos via endogamia e posterior hibridação


3 – Obtenção de híbridos

3.1. Base genética

•Para espécies alógamas, como o milho e o girassol, que não podem ser propagadas vegetativamente, a seleção é feita via endogamia –hibridação (método de obtenção de híbridos)



3.1. Base genética


medianos

GenótiposInferiores

GenótiposSuperiores


• Objetivo: selecionar e reproduzir os genótipos das plantas superiores

• Como proceder? Obter linhagens puras (homozigóticas) que podem ser reproduzidas. Cruzá-las e selecionar o melhor cruzamento (híbrido), que pode ser obtido indefinidamente, uma vez que os genótipos das linhagens podem ser mantidos e multiplicados



• Notar: o híbrido selecionado refere-se a um genótipo existente na população, sendo apenas extraído desta. Portanto, o programa de híbridos não gera novos genótipos

• Exemplo: duas linhagens L1 e L2, homozigóticas(reproduzíveis):



• L1: AAbbCCDDeeff

• L2: aaBBccDDeeFF

• Gametas - L1: AbCDef e L2: aBcDeF

• L1 x L1: AAbbCCDDeeff = L1

• L2 x L2: aaBBccDDeeFF = L2

� Híbrido L1 x L2: AaBbCcDDeeFfLGN0313 – Melhoramento Genético



3.2. Tipos de híbridos

•Híbridos Simples:

L1 x L2

HS12




•Híbridos Triplos:

L1 x L2

HS12 x L3

HT(12)3




•Híbridos Duplos:

L1 x L2 L3 x L4

HS12 x HS34

HD(12)(34)



3.3. Obtenção de linhagens homozigóticas


Material S0

Autofecundações sucessivas por 6 a 8 gerações, com

seleção para caracteres de alta herdabilidade

n linhagens endogâmicas


PROBLEMAS:

1) Depressão por endogamia muito acentuada para caracteres de baixa herdabilidade, como produtividade.

A linhagem deve ter um nível mínimo de produtividade para ser considerada aceitável

2) Não há correlação entre a performance das linhagens e de seus híbridos para produtividade



PROBLEMAS:

3) Com n linhagens, tem-se:

HS:

HT:

HD:


2

)1( −nn

2

)2)(1( −− nnn

8

)3)(2)(1( −−− nnnn


Exemplo:

NÃO É POSSÍVEL OBTER E AVALIAR TODOS OS HÍBRIDOS


Para n = 20 Para n = 100

190 HS 4.950 HS

3.420 HT 485.100 HT

14.535 HD 11.763.675 HD


3.4. Seleção de linhagens para capacidade de combinação

•As linhagens obtidas são cruzadas com um testador (linhagem elite) e os cruzamentos são avaliados em experimentos com repetições

•Com base nos resultados dos experimentos, são selecionadas as linhagens cujos cruzamentos apresentaram melhor performance



3.4. Seleção de linhagens para capacidade de combinação

L1 x T : C1

L2 x T : C2

L3 x T : C3

L4 x T : C4

.

.

.

Ln x T : Cn


Avaliação em experimentos

com repetições

Exemplo: C42 > C780

Testador é o mesmo:

gameta da linhagem

42 contém mais

alelos favoráveis que

a linhagem 780


3.5. Predição de Híbridos

HT(AB)(C) = (1/2)(HSAC + HSBC)

HD(AB)(CD) = (1/4)(HSAC + HSAD + HSBC + HSBD)

•Logo, tendo-se as performances dos híbridos simples, pode-se predizer as performances dos híbridos triplos e duplos possíveis



3.6. Grupos Heteróticos

População A População B

PA PB

linhagens linhagens

HÍBRIDOS


+−=

21

BA PPFHeterose


� Exploração da Heterose:

HS:


Grupo Heterótico ALinhagens, Populações

Heterose baixa em cruzamentos

Grupo Heterótico BLinhagens, Populações

Heterose baixa em cruzamentos

X

ELEVADA HETEROSE

AB

BA

HS

LxL

)12(

21


� Exploração da Heterose:

HT: HD:


AB

BA

AA

HT

LxHS

LxL

3)12(

3)12(

21

AB

BA

BBAA

HD

HSxHS

LxLLxL

)34)(12(

)34()12(

4321


Heterose:



3.7. Comparação dos tipos de híbridos

•Produtividade

•Uniformidade

•Custo


HS > HT > HD


3.8. Produção de sementes de híbridos

1)Manutenção e multiplicação de linhagens

2)Cruzamento das linhagens

Exemplo:

LB: emasculadas, logo, sementes colhidas nela são sementes híbridas


LA (macho) LA (macho)LB (fêmea)







4 – Seleção Recorrente

4.1. Base genética


medianos

GenótiposInferiores

GenótiposSuperiores

Processo de

fixação e seleção

de genótipos

superiores

(híbridos) é um

processo estático


- Genótipo Superior: extraído da população. Portanto, necessita-se de um processo que gere novos genótipos superiores

- Processo: Seleção Recorrente - aumentar contínua e progressivamente as frequências dos alelos favoráveis nas populações, melhorando-as geneticamente, com consequente aumento da frequência dos genótipos superiores e geração de genótipos superiores aos existentes



4.1. Base genética


GenótiposFrequências

C0 C1 C2

AA 0,09 0,35 0,50

Aa 0,42 0,48 0,41

aa 0,49 0,17 0,09

f(A) 0,30 0,59 0,71

f(a) 0,70 0,41 0,29

Genótipo AA: favorávelGenótipo aa: desfavorável


4.2. Procedimentos

Um ciclo de seleção recorrente é composto de 4 fases:

1) Obtenção de progênies

- Meios-irmãos

- Irmãos germanos (completos)

2) Avaliação de progênies em experimentos com repetições

- 100 a 500 progêniesLGN0313 – Melhoramento Genético



4.2. Procedimentos

3) Seleção das progênies superiores

- 10 a 20% das progênies avaliadas


Progênie Repetições Médias

1 2 ... r

1 p11 p12 ... p1r

2 p21 p22 ... p2r

3 p31 p32 ... p3r

... ... ... ... ... ...

n pn1 pn2 ... pnr

1p

2p

3p

np


4.2. Procedimentos

4) Recombinação das progênies selecionadas

- Gerar variabilidade para o próximo ciclo seletivo

Macho: mistura das sementes das progênies selecionadas

Fêmea: progênies selecionadas


macho machofêmea



C0

C1

C2

Cn...

Obtenção de progênies

AvaliaçãoSeleção

Recombinação

- Seleção massal ou fenotípica: caracteres de alta herdabilidade- Seleção com progênies: caracteres de baixa herdabilidade


4.3. Seleção recorrente e fixação de genótipos

�Processos complementares

GENÓTIPO SUPERIOR: extraído da população via seleção de híbridos. Após este processo não se obtém genótipos superiores aos selecionados




0X nX

Genótipos Superiores

Genótipos Inferiores

Genótipo superior: extraído via seleção de híbridos

C0 Cn



C0 Cn

0X nX

Genótipos Superiores

Genótipos Inferiores

Genótipo superior: extraído via seleção de híbridos


4.4. Seleção recorrente e produção de variedades melhoradas

•Variedades melhoradas: Populações melhoradas via seleção recorrente

•Observação: Híbrido é superior às variedades por ser um ou grupo de genótipos superiores das variedades


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Alógamas

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