Métodos de melhoramento de esp écies aut ógamas · do programa de melhoramento é reunir em um ... Introdução de plantas; ... Os métodos de condução das populações

Aula 07Aula 07

ESALQ/USP – LGN-313 MELHORAMENTO GENÉTICO

Prof. José Baldin Pinheiro



MMéétodos de melhoramento todos de melhoramento

de espde espéécies autcies autóógamasgamas

MMéétodo em que a variabilidade deve ser gerada todo em que a variabilidade deve ser gerada

artificialmenteartificialmente

Método da População (Bulk);

Método do Genealógico (Pedigree);

Método do SSD (descendente de uma única semente);

Método do Retrocruzamento (caracteres qualitativos).

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MMéétodos de melhoramento de esptodos de melhoramento de espéécies autcies autóógamasgamas





GeraGeraçção de variabilidadeão de variabilidade

HibridaHibridaççãoão

� A hibridação deve ser utilizada quando o objetivo

do programa de melhoramento é reunir em um

único indivíduo - linhagem - os alelos desejáveis

que se encontram em linhagens distintas.

� A hibridação é um método utilizado para ampliar

a variabilidade nos programas de melhoramento.

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Exemplo:Exemplo:

P1 AAbb X P2 aaBBP1 AAbb X P2 aaBB

FF11 Aa Bb Aa Bb ⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

FF22 AAbb; aaBB; AaBb; AAbb; aaBB; AaBb; AABB;AABB; AaBB.........AaBB.........

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Para aplicação de métodos de melhoramento em

que a variabilidade deve ser gerada, existem duas

etapas fundamentais:

1. A escolha de genitores a serem cruzados;

2. Tipo de população segregante.

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1. Sele1. Seleçção de Parentaisão de Parentais

Aspectos a serem considerados

a. Caracteres agronômicos chaves;

b. Herança dos caracteres a serem melhorados:

Caracteres qualitativosCaracteres qualitativos

A decisão sobre os genitores é mais fácil. Nesse caso,

normalmente é realizada a hibridação de uma linhagem

portadora do alelo de interesse com outra que

apresente boas características agronômicas.

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Caracteres quantitativosCaracteres quantitativos

A escolha dos genitores já não é tão simples. Estes

genitores devem possibilitar a obtenção de populações

segregantes com média alta, associada à grande

variabilidade para o caráter sob seleção.

Os métodos de escolha de genitores, visando ao

melhoramento de um caráter quantitativo, podem

ser classificados em duas categorias:

� A primeira delas envolve os procedimentos

que utilizam apenas informações dos pais;

� A segunda utiliza o desempenho de suas

progênies.

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Entre as alternativas de escolha dos genitores

utilizando o seu próprio desempenho, o mais

empregado é a média do caráter.

Desvantagem: impossibilidade de antever a

variabilidade genética no cruzamento. O fato de

dois pais apresentarem média alta não implica

que o híbrido entre eles irá gerar uma

população segregante com variabilidade

suficiente para obter sucesso com a seleção.

Avaliação da divergência entre os genitores.

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Dentre os procedimentos disponíveis de escolha

de pais, utilizando o desempenho de suas

progênies, temos os cruzamentos dialélicos.

Tipos de cruzamentos dialélicos:

�Completos

Cruzamentos recCruzamentos recííprocos: avaliar heranprocos: avaliar herançça maternaa materna

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P1P1 P2P2 P3P3 P4P4

P1P1 F1(1,2) F1(1,3) F1(1,4)

P2P2 F1(2,1) F1(2,3) F1(2,4)

P3P3 F1(3,1) F1(3,2) F1(3,4)

P4P4 F1(4,1) F1(4,2) F1(4,3)

� Parciais

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P1P1 P2P2

P3P3 F1(1,3) F1(2,3)

P4P4 F1(1,4) F1(2,4)

� Circulantes

P1P1 P2P2 P3P3 P4P4

c. Divergência genética:

� Dar indicações das combinações com maior

probabilidade de se obter sucesso em

programa de melhoramento;

� Análise multivariada;

� Marcadores isoenzimáticos;

� Marcadores moleculares;

� Coeficiente de parentesco.

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d. Fontes de Germoplasma:

� Cultivares comerciais;

� Linhagens puras-elites;

� Linhagens para usos especiais - “toffu”;

� Introdução de plantas;

� Bancos de germoplasma;

� Espécies relacionadas.

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e. Gene marcador:

Fator importante a ser considerado caráter

qualitativo contrastante nos pais e de fácil

visualização.

Exemplo:

FF11Flor roxa: cruzamento (confirmaFlor roxa: cruzamento (confirmaçção);ão);

Flor branca: autofecundaFlor branca: autofecundaçção (descarta).ão (descarta).

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Cultivar ParanCultivar Paranáá Cultivar UFVCultivar UFV--1 1 xx

(feminino/branca)(feminino/branca) (masulino/roxa)(masulino/roxa)

2. Tipo de popula2. Tipo de populaçção segreganteão segregante

Tipos de cruzamentos:

a. Simples:

1. Cruzamentos biparentais:

P1 x P2P1 x P2

FF11(1,2) (1,2) 50% P150% P1

50% P250% P2

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2. Utilizando 3 parentais:

P1 X P2P1 X P2

FF11(1,2) x P3 (1,2) x P3

25% P1 e P225% P1 e P2

50% P350% P3FF11(1,2,3)(1,2,3)

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3. Utilizando 4 parentais

P1 x P2P1 x P2

FF11(1,2) x P3(1,2) x P3

12,5% P1 e P212,5% P1 e P2

25% P325% P3

50% P450% P4

FF11(1,2,3,4)(1,2,3,4)

FF11(1,2,3) x P4(1,2,3) x P4

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b. Cruzamentos multíplos: cruzamentosenvolvendo mais de 4 genitores

Exemplo: 8 genitores

P1 x P2 P3 x P4 P5 x P6 P7P1 x P2 P3 x P4 P5 x P6 P7 x P8x P8

FF11(1,2) x F(1,2) x F11(3,4) x F(3,4) x F11(5,6) x (5,6) x F1F1(7,8)(7,8)

FF11(1,2)(3,4) x F(1,2)(3,4) x F11(5,6)(7,8)(5,6)(7,8)

FF11(1,2,3,4)(5,6,7,8)(1,2,3,4)(5,6,7,8)

Aula 7.2Aula 7.2






MMéétodos de condutodos de conduçção de populaão de populaçção segreganteão segregante

Os métodos de condução das populações

segregantes podem ser incluídos em duas

categorias:

� A primeira é aquela que não separa as fases

de endogamia da de seleção;

� A segunda incluem os métodos que separam

essas duas fases, isto é, a seleção só é iniciada

após a maioria dos locos estarem em

homozigose.Aula 7.3Aula 7.3






PP11 →→→→→→→→�� x x ��←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓

FF11 ��

F2F2

F3F3

F4F4

F5F5

F6F6

Etapas em que as fases dos métodos de

seleção diferem entre si

Procedimentos comuns para Procedimentos comuns para todos os mtodos os méétodostodos

Aula 7.3Aula 7.3






⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

1. M1. Méétodos que não separam as fases de todos que não separam as fases de

endogamia e seleendogamia e seleççãoão

MMéétodo Massaltodo Massal

� Por esse procedimento é efetuada a seleção fenotípica de

indivíduos superiores a partir da geração F2 e continua,

como mencionado, nas sucessivas gerações.

� Ele utiliza basicamente a habilidade dos melhoristas em,

visualmente, identificar os indivíduos genotipicamente

superiores.

� Assim é fácil entender que ele só será eficiente para

caracteres de alta herdabilidade.Aula 7.3Aula 7.3






PP11 →→→→→→→→�� x x ��←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓

FF11 ��

FF22

Selecionam-se plantas. As sementes são misturadas e semeadas para formar a população da geração F3.

Aula 7.3Aula 7.3






⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

Nesta geração, colhem-se as plantas individualmente,

para dar origem às linhagens ou famílias da

geração F7.

Selecionam-se plantas. As sementes são misturadas e semeadas para formar a população da geração F4.

FF33

Aula 7.3Aula 7.3






FF66

As linhas ou famílias são avaliadas em experimentos com repetição. Esta etapa de avaliação é repetida em

diferentes locais e anos.

FF77

Aula 7.3Aula 7.3






MMéétodo Genealtodo Genealóógico gico -- PedigreePedigree

� Tem como princípio a seleção de plantas

individuais a partir da geração F2, as quais são

colhidas isoladas e semeadas em linha na geração

F3, quando ocorre a seleção das melhores famílias e

dos melhores indivíduos dentro destas famílias. O

processo se repete até que a maioria dos locos esteja

em homozigose, quando as melhores linhagens

identificadas irão participar de experimentos

regionais de competição de cultivares.Aula 7.3Aula 7.3






PP11 →→→→→→→→�� x x ��←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓

FF11 ��

FF22

Plantas espaçadas

Aula 7.3Aula 7.3






⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

Plantas em fileiras.

Famílias de plantas em fileiras. Processo se repete

até F7.

FF33

Aula 7.3Aula 7.3






FF44

Família de plantas em fileiras.

Ensaio de produção preliminar.

FF77

Aula 7.3Aula 7.3






FF88

FF99aa

FF1313

Ensaio de produção

Nova VariedadeNova Variedade

Aula 7.3Aula 7.3






Aspectos farorAspectos farorááveis do mveis do méétodo genealtodo genealóógicogico

� Conhecimento detalhado dos genótipos;

� Maximização da variabilidade genética;

� Trabalho de seleção subdividido;

� Menor número de linhagens puras para teste.

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Aspectos desfarorAspectos desfarorááveis do mveis do méétodo genealtodo genealóógicogico

� Necessita de muitas anotações;

� Requer maior trabalho e área experimental;

� Necessidade de pessoas experientes.

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2. M2. Méétodos que separam as fases de endogamia todos que separam as fases de endogamia

e selee seleççãoão

MMéétodo da populatodo da populaçção ão -- BulkBulk

� A partir da geração F2, as plantas são colhidas em conjunto –

massalmente – e tomada uma amostra de sementes para a

obtenção da população F3. O processo se repete por algumas

gerações, quando o bulk é “aberto”, ou seja, são colhidas

plantas individuais, que darão origem às famílias para serem

avaliadas em experimentos com repetição, até serem

identificadas as melhores linhagens puras. Essas deverão,

então, comprovar a sua superioridade nos experimentos

regionais de competição de linhagens.

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� Na utilização desse método há alguns

questionamentos.

� O primeiro deles é qual o número de

indivíduos que deve estar presente em cada

geração. Na prática, tem sido utilizado um

número mais ou menos constante de indivíduos

que está entre 1000 e 2000.

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� A segunda questão é quando abrir o bulk.

Esse método tem como princípio avançar a

população, sem nenhuma seleção artificial, até

que a maioria dos locos esteja em homozigose,

para só então iniciar o processo seletivo

propriamente dito.

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PopulaPopulaçção segregante de plantas autão segregante de plantas autóógamas gamas

com a endogamiacom a endogamia::

� A freqüência de heterozigotos reduz-se a

metade à cada geração e a homozigose completa

irá sendo atingida rapidamente. Na geração F5,

por exemplo, é esperado que 93,75 % de todos

locos segregantes já estejam em homozigose. A

partir de então o acréscimo na proporção de

homogizotos é menor e não há vantagem em se

protelar mais a abertura do bulk.

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ReduReduçção de heterozigose e aumento da homozigose ão de heterozigose e aumento da homozigose em funem funçção das autofecundaão das autofecundaçções sucessivas:ões sucessivas:

Aula 7.3Aula 7.3






PROPORPROPORÇÇÕES GENOTÕES GENOTÍÍPICASPICASPROPORPROPORÇÇÃO DE ÃO DE HOMOZIGOSE NA HOMOZIGOSE NA POPULAPOPULAÇÇÃOÃO

GERAGERAÇÇÃOÃO AAAA AaAa aaaa (AA + aa)(AA + aa)

FF11 0 100 0 0

FF22 25 50 25 50

FF33 37,5 25 37,5 75

FF44 43,65 12,5 43,65 87,5

FF55 46,875 6,25 46,875 93,75

FF66 48,4375 3,125 48,4375 96,875

FF77 49,2188 1,5625 49,2188 98,4375

FFnn 50 0 50 100

FF22

PP11 →→→→→→→→�� x x ��←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓

FF11 ��Plantas espaçadas

FF33 População

Aula 7.3Aula 7.3






População

⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗

FF55

FF66

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População

FF44 População

Plantas espaçadas

FF77 Plantas em fileiras

Ensaio de produção preliminar

Ensaio de produção

FF88

FF99aaFF1313

Nova VariedadeNova VariedadeAula 7.3Aula 7.3






Aspectos farorAspectos farorááveis do mveis do méétodo da populatodo da populaççãoão

� Simplicidade e baixo custo;

� Permite mecanização;

� Importância da seleção natural;

� Pode ser facilmente associada com outros

métodos.

Aula 7.3Aula 7.3






Aspectos desfarorAspectos desfarorááveis do mveis do méétodo da populatodo da populaççãoão

� Parte da geração F2 não representada nas

gerações posteriores;

� Necessidade de se testar um grande número

de linhagens;

� Seleção natural pode favorecer plantas

agronomicamente não desejáveis.

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ComparaComparaçção entre os mão entre os méétodos da populatodos da populaçção e ão e genealgenealóógicogico

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mais rápido

usa menor variabilidade (cruzamento)

conhecimento da linhagem

serve para estudos de herançanão serve para estudos de herança

não conecimento da linhagem

uso de máxima variabilidade (cruzamento)

mais demorado

seleção artificial a partir da geração F2

mais trabalhoso

utiliza-se populações menores

mais caro e trabalhosomais barato e simples

utiliza-se populações grandes

menos trabalhoso

seleção natural até F5 ou F6

População (Bulk)PopulaPopulaçção (Bulk)ão (Bulk) Genealógico (Pedigree)GenealGenealóógico (Pedigree)gico (Pedigree)

BibliografiaBibliografia

1.ALLARD, R.W. Princípios do melhoramento genético

das plantas.Cap. 6, 7, 8, 9 e 10.

2. BORÉM, A. Melhoramento de plantas. Viçosa: UFV.

Cap. 10, 13 e 14. 1997.

3. RAMALHO, M. A. P.; ABREU, A. F. B.; SANTOS, J. B.

Melhoramento de espécies autógamas. In: NASS, L. L.;

VALOIS, A. C. C.; MELO, I. S.; VALADARES-INGLIS, M.

C. (ed.) Recursos genéticos e melhoramento.

Rondonópolis: Fundação-MT, 2001. pp.201-230.

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BibliografiaBibliografia

4. DEONÍSIO DESTRO E RICARDO MONTALVAN.

Melhoramento genético de plantas. Londrina: UEL.

Cap. 14, 15, 16, 17, 199.

5. www.ciagri.usp.br/~aafgarci/melhoram.html

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