Melhoramento genético de plantasProfessor: Cunha

Tópicos 1, 2 e 3

1) Herança mendeliana no melhoramento de plantas

Verificar o comportamento de um ou mais locos segregantes a partir da geração parental até F∞.

Para n locos segregantes determinar o número de gametas produzidos pela F1; o número de genótipos produzidos em F2; o número de linhagens produzidas em F∞.

Estabelecer a relação entre o número de linhagens em F∞ e o número de gametas originados de indivíduos F1.

2) Herança quantitativa

Estudar a herança de um caráter métrico à luz do modelo mendeliano, inicialmente para um loco e depois para dois ou mais locos. Interpretar os resultados comparando-os com as observações para caracteres quantitativos reais.

3) Decomposição da variação fenotípica e genotípica e suas conseqüências no melhoramento genético.

Exercícios

Responder todos os itens das questões a seguir, tiradas de (Magno et al., 2008, 4ª edição, Pg. 275 a 279, disponível na biblioteca)

a) Altura do fuste em eucalipto: ação aditivab) Altura do fuste em cucalipto: ação dominantec) Ganho de peso em frangos de corted) Produtividade e teor de proteínae) Decomposição da variação fenotípica

Tópico 4

Herdabilidade

Herdabilidade é a proporção da variação fenotípica que é determinada pelas diferenças genéticas entre os indivíduos de uma população em determinado ambiente.

1) Componentes da herdabilidade

Se considerarmos que Fenótipo = Genótipo + Ambiente (F = G + E), então o mesmo é válido para as variâncias, ou seja, Variância fenotípica = Variância genotípica + Variância Ambiental (Vf = Vg + Ve).

A herdabilidade (h2) é a razão entre a variância genotípica (Vg) e a fenotípica (Vf). A variância fenotípica é obtida diretamente através da avaliação fenotípica dos indivíduos para o caráter em questão. A genotípica, por outro lado, não tem como ser medida. Então como obtê-la?

A estratégia é estima-la a partir da diferença entre Vf e Ve: Vg = Vf – Ve. O problema agora é estimar Ve. Ve pode ser estimado tomando-se os valores fenotípicos entre indivíduos de mesmo genótipo, ou seja, para indivíduos geneticamente idênticos entre si, a variância para qualquer caráter entre eles equivale à variância ambiental.

Na prática a herdabilidade é estimada usando-se um delineamento estatístico com tratamentos e repetições, onde os primeiros são compostos por diferentes genótipos (híbridos, progênies de diferentes tipos, clones, etc).

2) Métodos para se estimar herdabilidade

2.1) Método da herdabilidade realizada

Este método tem como fundamento a estimativa do progresso genético com seleção (g). Ao se praticar seleção em uma população (Po) para determinado caráter, seleciona-se um grupo de indivíduos (Ps). Os descendentes destes indivíduos selecionados constituem uma população denominada Pm, ou seja população melhorada.

A diferença entre as médias de Ps e de Po é denominada diferencial de seleção e representada por Ds. Assim, Ds = Ps – Po. O ganho genético g é o produto de Ds pela herdabilidade para o caráter para a população e o ambiente em questão. Assim, g = Ds x h2. A média da população melhorada Pm é dada por: Pm=Po+g.

Se o melhorista tem a estimativa da herdabilidade, então ele pode estimar o progresso com seleção através de g = Ds x h2. Se o melhorista não tem esta estimativa, ele pode estima-la através de h2 = g/Ds. O melhorista deve ter o cuidado de avaliar as populações Ps, Po e Pm nas mesmas condições ambientais, ou seja, num mesmo experimento.

2.2) Método dos componentes de variância

Método bastante empregado para se estimar herdabilidade em várias espécies anuais e perenes. Baseia-se nas esperanças dos quadrados médios para os efeitos dos modelos genético-estatísticos empregados pelos melhoristas.

Suponha que um melhorista usou um DBC para avaliar I genótipos em J repetições com um indivíduo por parcela. O quadro da anova seria:

FV GL QM E(QM)Blocos J-1 Qb Ve + IVb

Genótipos I-1 Qg Ve + JVg

Resíduo (I-1)(J-1) Qe Ve

Total IJ-1

A estimativa de Vg pode ser então estimada a partir das informações contidas no quadro acima, ou seja, Vg = (Qg – Qe)/J.

3) Tipos de herdabilidades

Embora denote sempre a proporção da variância fenotípica que é determinada pelas diferenças genéticas entre os indivíduos, a herdabilidade pode classificada em função da maneira como é obtida. Assim tem-se por exemplo:

a) Herdabilidade em nível de indivíduo ou herdabilidade da população.

Aqui a herdabilidade se refere ao indivíduo. Portanto, a avaliação deve ser tomada no indivíduo. Neste caso, se a parcela contiver mais de um indivíduo, cada um deve ser avaliado isoladamente. A expressão para esta

herdabilidade é:

b) Herdabilidade da média

Neste caso o número de repetições do experimento influencia na herdabilidade. Quando maior este maior aquela, segundo a expressão:

. Observe que o número de repetições (J) está no denominador

de Ve, ou seja, na medida que J aumenta, h2 tende para um.Um aspecto importante é a relação entre a herdabilidade da média e

da população. Na verdade, a herdabilidade da média pode ser obtida a partir

da herdabilidade da população para qualquer número de repetições (J)

através da expressão: .

Deixarei para o leitor a tarefa de montar uma tabela mostrando a variação de em função de e de J, bem como sua devida interpretação.

c) Herdabilidade no sentido amplo

Nesta herdabilidade, que pode ser tanto da média como da população, o numerador da expressão contém toda a variação genética (aditiva e não aditiva).

É útil para o melhoramento de espécies onde há identidade genética entre ascendentes e descendentes, principalmente aquelas que se propagam assexuadamente.

d) Herdabilidade no sentido restrito

Ao contrário da anterior, a herdabilidade no sentido restrito só contempla a variação genética de natureza aditiva.

É útil para espécies que se propagam sexuadamente, ou seja, espécies que não transferem integralmente seus genótipos para os descendentes, não havendo neste caso identidade genética entre ascendentes e descendentes.

No melhoramento animal apenas este tipo de herdabilidade é utilizado e é denominado simplesmente de herdabilidade. Portanto, quando melhorista animal fala de herdabilidade, está se referindo à herdabilidade que denominamos de herdabilidade no sentido restrito.

Questões

1) Conceitue herdabilidade nos contextos da variabilidade fenotípica e do ganho com seleção.

2) Compare a herdabilidade realizada com a estimada. Qual delas é mais importante para o melhorista? Por que?

3) Compare herdabilidade da população e da média. Qual é mais importante? Por que?4) Em que contexto se usa a herdabilidade da média e da população para se estimar o

progresso com seleção. Em qual delas o progresso é maior? Por que?5) O que você entende por herdabilidade nos sentidos amplo e restrito?6) Discorra sobre a relação entre o sistema reprodutivo das espécies e as

herdabilidades no sentido amplo e no sentido restrito.

Exercícios

1) Observe o quadro abaixo e complete as células vazias.

Média Po Média Ps Média PmHerdabilidade

realizada5000 5800 530040 45 0,25

125 100 0,20150 120 0,50

2) Um melhorista montou um experimento em blocos casualizados para estimar a herdabilidade para a produção de tubérculos em uma amostra contendo 10 genótipos de mandioca. Os dados estão em kg/planta. Determine a estimativa desta herdabilidade a partir dos dados abaixo encontrados por ele.

Genótipos

Repetições A B C D E F G H I J Total

I 9 8 8 11 13 7 11 8 11 9 95

II 9 10 9 13 11 10 10 9 10 11 102

III 9 8 8 12 13 10 11 10 10 9 100

IV 10 8 9 12 12 7 10 10 9 9 96

Total 37 34 34 48 49 34 42 37 40 38 393

3) Você quer montar um experimento com os dez genótipos de mandioca mencionados anteriormente, mas com um número de repetições que permita atingir uma herdabilidade de 80%. Que número de repetições deverá usar?

4) Um melhorista de milho tem em seu campo de testes um experimento com 80 híbridos simples com cinco repetições cada. A anova dos dados de produção de grãos em gramas/planta encontra-se na tabela a seguir. Qual é a estimativa das herdabilidades da população e da média?

FV GL QM E(QM) FBlocos 1,2Híbridos 2,5Resíduo 200