Embed Size (px)
Citation preview
LGN 313 Melhoramento Genético
Tema 14 MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMASEstrutura populacional,
Seleção massal,Seleção recorrente
Departamento de Genética
Prof. Natal Vello
www.genetica.esalq.usp.br/lgn313/nav [email protected]
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
Bibliografia básica:
PATERNIANI, E.; VIEGAS, G.P. (eds.). 1987. Melhoramento e
produção do milho. Campinas, Fundação Cargill,
* volume 1 ( p. 221 - 340 )
MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS
Bibliografia adicional:
PINTO, R.J.B. 2009. Introdução ao melhoramento genético de plantas. 2ª ed., Maringá, Eduem, UEM, 351 p. ( 1ª edição, 1995, 275 p.)
* capítulo VIII ( p. 247 – 276 )
BORÉM, A.; MIRANDA, G.V. (eds). 2009. Melhoramento de plantas, 5ª ed.,Viçosa, Editora UFV, 529 p.
OU
BORÉM, A..; MIRANDA, G.V. (eds). 2013. Melhoramento de plantas. 6ª ed.,
Viçosa, Ed. UFV, 523p.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS
SEMENTES SÃO FORMADAS POR INTERCRUZAMENTOS NATURAIS (mínimo: 95%)
FECUNDAÇÃO CRUZADA→ fluxo gênico entre indivíduos diferentes
(pólen transportado pelo vento, insetos, beija-flor, morcegos)
. Ocorrência obrigatória:
. espécies dióicas: araucária, aspargo, tamareira, erva mate, kiwi
• Ocorrência comum:
• espécies frutíferas perenes, espécies florestais e
animais (pan-mixia);
• espécies monóicas: milho, mandioca, abacateiro.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS
• Alogamia em espécies com flores hermafroditas
ocorrência limitada às espécies com mecanismos especiais:
- machoesterilidade: híbridos F1 comerciais (cebola);
- auto-incompatibilidade esporofítica: brássicas (couve, repolho,
couve-flor, brócolis, couve-de-bruxelas, colza/canola);
- auto-incompatibilidade gametofítica: abacaxi, fumo, centeio ;
- auto-incompatibilidade heteromórfica: girassol, trigo-sarraceno;
- protoginia: abacate, beterraba, milheto;
- protandria: milho, cebola, cenoura.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
MELHORAMENTO DE ESPÉCIES ALÓGAMAS
ESTRUTURA GENÉTICA DAS POPULAÇÕES
Intercruzamentos = fecundação cruzada = fluxo gênico
♀ p A q a
p A p2 AA pq Aa
q a pq Aa q2 aa
♂Frequências gênicas: p + q = 1
Frequências genotípicas: p2 + 2pq + q2 = 1
Equilíbrio de Hardy-Weinberg: após uma geração de
intercruzamentos, a população entra em equilíbrio, ou seja, as
frequências genotípicas não se alteram e as médias dos
caracteres não mudam mais.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
ESPÉCIES ALÓGAMAS
� Consequências da alogamia:
- níveis altos de heterozigose nas plantas;
- alta variabilidade genética na população;
- carga genética alta na população: altas frequências de alelos
deletérios recessivos em heterozigose; consequência = depressão
por endogamia.
� Produto comercial:
- variedades de polinização livre ( OP = Open Pollinated varieties ) e
variedades sintéticas: milho, gramíneas forrageiras, esp. florestais;
- híbridos comerciais (alta tecnologia): milho, cebola;
- clones altamente heterozigóticos: espécies com propagação
vegetativa : cana-de-açúcar, frutíferas perenes, mandioca.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
SELEÇÃO MASSAL SIMPLES EM ALÓGAMAS
Pouco difere da executada em autógamas, porém alguns tópicos
devem ser observados:
� Não se exerce controle sobre a polinização (há possibilidade de que
plantas geneticamente inferiores polinizem as fêmeas selecionadas).
� O método não supõe testes de progênies; ganho dependerá bastante
da magnitude da herdabilidade do caráter ; S.M. Simples é eficiente
apenas para caracteres de alta herdabilidade, p.ex. resistência a
doenças, altura da planta, ciclo (número de dias para a maturidade).
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
SELEÇÃO MASSAL SIMPLES EM ALÓGAMAS
As perspectivas de maior uso da seleção massal em alógamas são:
a) Em espécies pouco melhoradas, como por exemplo espécies
forrageiras.
b) Para caracteres de alta herdabilidade.
c) Na purificação de linhagens, variedades (OP = polinização livre e
sintéticas ) e compostos (pre-breeding populations, conservação de
germoplasma, grupos heteróticos).
Limitação: hoje, o expressivo efeito ambiental e a menor variabilidade
encontrada nos genótipos cultivados restringem o uso da seleção
massal simples em espécies alógamas.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
SELEÇÃO MASSAL ESTRATIFICADA
Consiste no aperfeiçoamento da seleção massal simples, visando-
se reduzir o efeito do ambiente.
O melhorista subdivide a área de avaliação das plantas em
pequenos estratos (parcelas; p.ex. milho: um estrato = 10 m2) mais
homogêneos (principalmente em declividade, fertilidade, nível de acidez e
umidade do solo) e aplica a mesma percentagem de seleção (p) em todos
os estratos. Por consequência:
a) O uso de estratos reduz a probabilidade de que plantas geneticamente
inferiores localizadas em estratos mais férteis venham a ser selecionadas.
b) A subdivisão do terreno reduz a probabilidade de que as plantas
geneticamente superiores localizadas em estratos menos férteis venham
a ser excluídas da seleção.
c) A S.M. Estratificada também pode ser aplicada para caracteres de
média a baixa herdabilidade.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
SELEÇÃO RECORRENTE
PRINCIPAIS ETAPAS:
1. Obtenção de progênies
2. Avaliação experimental de progênies
3. Recombinação de progênies selecionadas para se formar a geração seguinte
• Sistema planejado para aumentar gradativamente as freqüências de alelosfavoráveis que controlam um caráter quantitativo, por meio de ciclossucessivos de seleção e recombinação.
• Ganhos genéticos cumulativos nos vários ciclos.
• Mais apropriada para objetivos a longo prazo e para caracteres quantitativos.
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
Obtenção de
progênies
Avaliação e seleção
de progênies
Recombinação de
progênies selecionadas
C0
C1
C2
.
.
.
Cn
Seleção recorrente
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
C0 C1 C2
Progresso genético da população original com dois ciclos deseleção recorrente, mantendo a sua variabilidade genética.
SELEÇÃO RECORRENTE
> > ≡ ≡s2Co s2
C1 s2C2
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
Espécie País Instituições
Alógamas (uso mais antigo)
Milho BrasilEUA
USP/ESALQ, UFV, EmbrapaUniv. Carolina Norte, Iowa State Univ.
Alemanha Univ. de Hohenheim
Autógamas (uso mais recente)
Arroz Brasil Embrapa Arroz e Feijão
Feijão Brasil UFLA e UFV
Soja EUA Univ. Carolina Norte, Iowa State Univ.
Brasil USP/ESALQ e Embrapa Soja
Cevada Canadá Univ. de Guelph
Aveia EUA Univ. Minnesota, Iowa State Univ.
Exemplos de instituições que conduzem
programas de melhoramento com seleção recorrente
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
TIPOS DE PROGÊNIES
.. ..
..... ..
. ......
. ... ....... .
Pólen dediversas plantas
Meios Irmãos (PMI)
.......
....
...
Irmãos Germanos (PIG)
.... ...
. .....
. .... ...
. .....
.
PS1 PS2
.......
....
...X
X
. .... .
. .... ... ..... . .
Polinização livre
Polinização protegida( macho e fêmea )
♂ ♀
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
PRINCÍPIO: V ≡ PARENTESCO ( PAR )ENTRE PLANTASDENTRO PROGÊNIES
PLANTASINDIVIDUAIS
PROGÊNIES
X
X
X
X
X
X
1 2 . . . N
PAR1 PAR2 PARn → PARDENTRO PROGÊN.
P1 . P1 P2 . P2 Pn . Pn → ΣΣΣΣ P2i
POPULAÇÃO ORIGINAL ( F = 0 )
____
ENTRE MÉDIAS PROGÊNIES
s2G = s2
A + s2D + . . .
x1 x2 xN → VENTRE PROGÊNIES. . . MÉDIAS
US
P, E
SA
LQ, L
GN
313
-M
ELH
OR
AM
EN
TO
GE
NÉ
TIC
O, P
RO
F. N
AT
AL
A. V
ELL
O
ALÓGAMAS : MELHORAMENTO DE POPULAÇÕES
ENTRE DENTRO
MEIOS IRMÃOS 0 1
IRMÃOS GERMANOS
14
34
12
14
12
34
PROGÊNIES
s2G = s2
A + s2D + . . .
s2A s2
As2D s2
D
PLANTAS DA POPULAÇÃO ORIGINAL :
VARIÂNCIA GENÉTICA DA POPULAÇÃO : DECOMPOSIÇÃO ENTRE E DENTRO DE PROGÊNIES
