métodos de melhoramento de esp écies aut ógamas · do programa de melhoramento é reunir em um...
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Aula 07Aula 07
ESALQ/USP – LGN-313 MELHORAMENTO GENÉTICO
Prof. José Baldin Pinheiro
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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
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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)
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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
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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
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⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗
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
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PP11 →→→→→→→→�������� x x ��������←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓
FF11 ����������������������������������������
FF22
Selecionam-se plantas. As sementes são misturadas e semeadas para formar a população da geração F3.
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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
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FF66
As linhas ou famílias são avaliadas em experimentos com repetição. Esta etapa de avaliação é repetida em
diferentes locais e anos.
FF77
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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
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PP11 →→→→→→→→�������� x x ��������←←←←←←←← PP22↓↓↓↓↓↓↓↓
FF11 ����������������������������������������
FF22
Plantas espaçadas
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⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗⊗
Plantas em fileiras.
Famílias de plantas em fileiras. Processo se repete
até F7.
FF33
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FF44
Família de plantas em fileiras.
Ensaio de produção preliminar.
FF77
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FF88
FF99aa
FF1313
Ensaio de produção
Nova VariedadeNova Variedade
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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:
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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
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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
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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.
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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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Prof. José Baldin Pinheiro
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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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Obrigado!
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