MELHORAMENTO DE

PLANTAS

1. Bases genticas do melhoramento

2. Sistemas reprodutivos em plantas cultivadas

Fentipo (F)

Um fentipo um trao mensurvel ou

caracterstico, tais

como tamanho ou

colorao da espiga

Gentipo (G)

composio genticade um organismo

www.icb.ufmg.br/.../CromossMutaTermno.htm

F = G + E + GE

Pro

d

(Fehr, 1987)

Identificao de interao GE

Mais de um gentipo

Mais de um ambiente

Qualquer fator (macro ou microambiental)

capaz de interferir -expresso de um gene

Oliveira et al., 2006, PAB, vol.41, n. 8

A Gentica e o trabalho de Mendel

http://www.slideshare.net/travitzki/mendel-4478698

Gregor Mendel (1866)

Ervilha comum (Pisum sativum)

fcil cultivo

ciclo reprodutivo curto

autofecundao natural (linhagens puras)

produo de muitas sementes /planta

diversas variedades, contrastantes

Cruzamentos entre duas variedades diferentes

Tcnica de cruzamento

Estudo de sete caractersticas contrastantes

Analisou a proporo em F2

Caracteres um a um

Dois ou mais caracteres combinados

Estatstica para anlise dos dados (nmeros e combinaes de

probabilidade)

Caracteres estudados por Mendel

(Qualitativos)

Altura da planta (baixa/alta)

Tipo da semente (lisa/enrugada)

Cor dos cotildones (amarelo/verde)

Cor do tegumento da semente (colorida/incolor)

Posio da flor no caule (axilar/terminal)

Tipo da vagem (lisa/com constrio)

Cor da vagem imatura (verde/amarela)

Caractersticas do mtodo

Anlise das caractersticas uma a uma -depois duas a duas

Muitas geraes

Observao das diferentes formas

Anotou o nmero de vezes (propores e hipteses numricas)

Comprovou as hipteses

Freqncia genotpica a percentagem em que determinado

gentipo se apresenta num grupo

Freqncia fenotpica

Freqncias iguais quando: Dominncia parcial

Sobredominncia

Aditividade

Diferem quando h dominncia completa

Nvel de Dominncia

GentipoAditividade Dom.

ParcialDom. Completa Sobredom

AA 5 5 5 5

Aa 3 4 5 6

aa 1 1 1 1

No. Fen. obs.

3 3 2 3

Para 1 par de genes c/

dominncia completa: Relao fenotpica

(F2) - 3 : 1

Relao genotpica (F2) - 1 : 2 : 1

Caracteres qualitativos

Classes fenotpicas distintas

Controlados por um ou dois genes

Expresso dos genes - pouca ou nenhuma

influncia do

ambiente

Ex.: Cor de flor (antocianina)

www.mrothery.co.uk/.../Mod4Notes2ndhalf.htm

Segregaes conhecidas: 3:1 ou1:2:1 e 9:3:3:1 para um e doislocos, respectivamente

Dominncia, dominncia parcial

Os estudos qualitativos sofeitos em nvel de indivduos e a interpretao da herana feitacom base na contagem e propores definidas pelosresultados observados nasdescendncias dos cruzamentos

Dominncia

Dominncia parcial

Caracteres quantitativos

Classes fenotpicas com distribuio

contnua

Herana polignica

Cada um dos genes: pequeno

efeito

Grande influncia do ambiente

Ex.: Rendimento de gros; altura de

plantas

Gentica Quantitativa Estuda os caracteres quantitativos

1)Herana polignica

2) Estudo em nvel de populaes e baseado na

estimao de parmetros tais como mdia,

varincia e covarincia

3) Variaes contnuas e efeito do meio

Sistemas Reprodutivos em Plantas

Cultivadas

1 - Conhecer o sistema reprodutivo

2 - Decidir sobre mtodos de melhoramento

Definio da metodologia

Reproduo: Assexual(s/fuso de gametas)

Sexual (c/ fuso de gametas)

Morfologia floral (unissexuais ou hermafroditas)

Processos de fecundao e fertilizao

Reproduo Assexual

Propagao vegetativa

Multiplicao comercial das espcies - RPIDA

E UNIFORME

No atua na modificao dos

caracteres hereditrios

No exclui a propagao sexual (batata, batata-

doce)

Espcies de ciclo longo-perene (fruteiras)

Espcies de ciclo curto (batata, cana-de acar,

mandioca, morango)

Em geral:

Alto grau de

HETEROZIGOSESELEOSexual = segregao

No melhoramento Identificao de

indivduos Superiores

Multiplicao vegetativa

Ensaios de competio

Multiplicao e distribuio

Reproduo Sexual

AUTGAMAS

Ex.: soja, feijo, trigo, arroz

ALGAMAS

Ex.: milho, uva, repolho, manga

Evoluo: inicialmente todas as espcies seriam

algamas

Plantas Autgamas Homozigose: alelos

iguais em locos

correspondentes de

cromossomos

homlogos (AABBccdd)

Populao de plantas autgamas:

"Linha pura" ou mistura de linhas puras relacionadas

entre si (linhagens

homozigotas)

Pequena taxa de fecundao cruzada

espcie

insetos polinizadores

intensidade do vento

condies climticas (temp. e umidade) Ex.: alface - 6%;

feijo, fumo e trigo - 4%

soja < 1% ; tomate at 5%

Autgamas com alta taxa de fec. cruzada (10 a

50%):

algodo, berinjela, caf, quiabo, sorgo

Freqncia de cruzamentos naturais x

escolha de mtodos

Taxa de cruzamento natural

Procedimento experimental simples - gene marcador de fcil identificao

Gene marcador expresso na fase de plntula facilita o procedimento

Fileiras alternadas: gene marcador dominante e recessivo

Coincidncia no florescimento

Colher as sementes nas plantas cujo gene marcador recessivo

Semear e avaliar a prognie

Ex.: feijo

Condies para a autogamia:

Cleistogamia

Estruturas morfolgicas.

Ex.: tomate (estigma cresce dentro de um cone

de anteras)

Tcnicas de hibridao

Emasculao

Porcentagem de pegamento

Ateno: flor perfeita x autofecundao

Plantas algamas

Heterozigose (populaes panmticas)

Grupos (tipo de flor):

Hermafroditas: batata-doce, cebola, cenoura

No h barreira (distncia) entre F e M

DICOGAMIA

www.life.uiuc.edu/.../BreedingSystems.html

Protandria e Protoginia

Mecanismos de proteo da alogamia: Dioicia

Plantas diicas: mamo, espinafre

Monoicia Plantas monicas:

abbora, melancia, melo

Dioicia

Monoicia

Heterostilia

Primula vulgaris. Las flores Pin (A)

presentan los filamentos de los

estambres cortos y los pistilos

largos. Las flores Thrum (B)

muestran, en cambio, pistilos cortos

y filamentos largos. Referencias: 1.-

ptalos, 2.-spalos, 3.- anteras de

los estambres y 4.- pistilo. Las

nicas polinizaciones legtimas son

las que se producen en

cruzamientos Pin x Thrum o Thrum x

Pin

http://es.wikipedia.org/wiki/Autoincompatibilidad

Antera

Pistilo

Flores Pin Flores Thrum

Autoincompatibilidade

No se obtm sementes No se obtm sementes

Plen no fecunda o vulo da mesma flor

-Processo bioqumico

-- Desde a polinizao at a fecundao

Gametoftico

-Gene S

-- Muitas formas allicas

Esporoftico

-Um s gene com alelos mltiplos

-Alelos com dominncia

Sistema Gametoftico

Incompatibilidade completa

S1S2 x S1S2

Incompatibilidade Parcial

S1S2 x S1S3

Incompatibilidade Nula

S1S2 x S3S4

Sistema Esporoftico

conferido ao plen pela planta produtora do gro-de-plen

Incompatibilidade Total

S1S2 x S1S2 S1S2 x S1S3

Incompatibilidade Nula

S1S2 x S3S4

genomebiology.com/2002/3/2/REVIEWS/1004

Esterilidade masculina

Autoincompatibilidade x esterilidade

Gametas no funcionais - razes:

aberraes cromossmicas

ao de genes

origem citoplasmtica

Causam:

- aborto de flores

-impedem desenvolvimento do plen, do saco

embrionrio ou do endosperma

Tipos:

a) Esterilidade masculina gentica

b) Esterilidade masculina citoplasmtica

c) Esterilidade masculina gentico-citoplasmtica

No mecanismo normal de controle da

hibridao em pop naturais

a) Esterilidade masculina gentica Esterilidade masculina de origem gentica

esterilidade recessiva

controlada por um gene

manuteno de macho-estreis: cruzamentos entre m.e. e plantas frteis

heterozigotas

ss x SF

50% estril

50% frtil

b) Esterilidade masculina

citoplasmtica

depende do citoplasma

produo de sementes na presena de polinizadoras

F1 - somente indivduos ME

Manuteno: ME X MF

F1 (ME)

c) Esterilidade gentico-citoplasmtica

ME podem produzir descendentes frteis

(depende da planta polinizadora)

Genes "restauradores"

S=macho- estril

F=macho frtil

F dominante

sobre S (nuclear)

Determinao do modo de reproduo

Avaliar as estruturas florais

Flores hermafroditas: algamas ou autgamas

Flores diicas: algamas

Flores monicas: algamas

Isolar as plantas - produo as sementes

Planta isolada

No produziu semente

(no autgama)

Produziu semente:

autgama

algama

F1F2

Comparar com o vigor da planta me

CONTROLE DA POLINIZAO

Evitar polinizao cruzada

campos de melhoramento

produo de sementes comerciais

isolamento no espao

isolamento no tempo

barreiras artificiais contra a disperso do plen

Dirigir a reproduo conforme as necessidades dos mtodos

Literatura

1. Allard, R.W. (1960). Princpios do MelhoramentoGentico das Plantas. Editora Edgard Blcher. Captulos8, 9 e 10.

2. Falconer, D.S. (1987). Introduo GenticaQuantitativa. Editora UFV.

3. Borm, A. Melhoramento de plantas. Viosa: UFV, 1997.

Captulo 5, 453 p.

4. Ramalho, M.A.P.; Santos, J.B.; Pinto, C.A.B.P. Genticana agropecuria. Lavras: UFLA, 2001. Captulo 11, 472 p.