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LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS

Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas

Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil

Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php

PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA

Aluno: ENDSON SANTANA NUNESOrientador: MARIA LUCIA CARNEIRO VIEIRA

SUMÁRIO

� Introdução

� Citogenética e Evolução

� Genética e Melhoramento

� Considerações Finais

SUMÁRIO

SUMÁRIOOrigem

Panorama Comercial

�Origem : 95% das espécies encontram-se distribuídas na América do Sul;o restante distribuídos na Ásia, Austrália e América do Norte.

(Vanderplank,1996. )

�Classificação botânicaOrdem: Passiflorales

Tribos: Passifloreae

Família: Passifloraceae (18 gêneros) Gênero: Passiflora

Subgêneros: 24 Espécies: 470

(Killip, 1938)

INTRODUÇÃO

� Sistema de Classificação Hierárquico (“Ranks”) e baseado na aceitação da Teoria da Evolução e em características morfológicas

Família: Passifloraceae

Tribo: Passifloreae

Gênero: Passiflora

Subgênero

Superseção

Seção

Série

Espécie

Subespécie

Variedade

P. amethystina

P. caerulea

Astrophea

Deidamioides

Passiflora

Decaloba

(John M. MacDougal & Christian Feuillet, 2004)

IntroduçãoINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

4 SUBGÊNEROS

(John M. MacDougal & Christian Feuillet, 2004)

Astrophea Decaloba Deidamioides Passiflora

n. básico de cromossomos n= 12 n= 6 n= 12 n= 9, 10 ou 11Distribuição Geográfica Américas do Norte

Américas Central e do Sul, Américas Central Américas do Norte e do Sul Sudeste da Ásia e do Sul e do Sul

e Austrálian. de espécies 57 214 13 236

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Classificação Botânica

� Exploração Comercial: P. edulis f. flavicarpa, P. edulis f. edulis e P.alata

� Atualmente o Brasil é o maior produtor mundial (Bahia, Sergipe, São Paulo, Pará e Minas Gerais)

� Área cultivada: 34.778 ha (redução de 21% em relação a 1996)

(FNP Consultoria & Agroinformativos, 2004)

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

Classificação BotânicaINTRODUÇÃO

ESPÉCIES CULTIVADAS

P. edulis f. flavicarpa

P. edulis Sims f. edulis

INTRODUÇÃO

Espécies Cultivadas

P. alata Curtis

P. setacea

INTRODUÇÃO

ESPÉCIES CULTIVADAS

Sistema Reprodutivo

� Alógama por excelência

� Auto-incompatibilidade:

é um mecanismo que impede que plantas produtoras de gametas femininos e masculinos funcionais produzam sementes quando autopolinizadas.

INTRODUÇÃO

SISTEMA REPRODUTIVO

Tipos:

� Heteromórfica: quando se baseia em diferenças morfológicas entre as estruturas florais

� Homomórfica: estas diferenças estão ausentes(Gametofítica e Esporofítica)

INTRODUÇÃO

SISTEMA REPRODUTIVO

Self-incompatibility in passion fruit (Passiflora edulis Sims)Bruckner CH, Casali VWD, Moraes CF, Regazzi AJ, Silva EAM(1995) Acta Hort 370 : 45-57

� A auto-incompatibilidade do maracujazeiro é do tipo homomórfica e esporofítica

� Foi detectada auto-incompatibilidade, sendo condicionada por tês alelos S1, S2 e S3, com a seguinte relação de dominância entre eles (S1 >S2> S3)

INTRODUÇÃO

AUTO-INCOMPATIBILIDADE

� A auto-incompatililidade em maracujá é controlada por 2 locos , genes S (S1, S2, S3, S4, S5 e S6) e outro cujo os resultados sugeriram se tratar de um gene gametofítico associado aos genes S.


INTRODUÇÃO


INTRODUÇÃO

Progênie

Cruzamento♂ S3S3G1G2 X ♀ S3S3G1G1

S3G1S3G2

S3G1

S3G1

S3G2

S3G1 Óvulo

Pólen

Cruzamento♂ S3S3G1G1 X ♀ S3S3G1G2

S3G1

S3G1

S3G1

S3G2 Óvulo

Pólen


INTRODUÇÃO

Bruckner (2001)

� A- Fotomicrografia mostrando desenvolvimento do tubo polínico em cruzamento compatível

� B- Fotomicrografia mostrando inibição do desenvolvimento do tubo polínico na papila estigmática em cruzamento incompatível

A

INTRODUÇÃO

Introdução

� Existem controvérsias quanto ao número cromossômico básico do gênero:predomina x = 9, mas também encontram-se x=6, x=10 e x=12

CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃOCITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO

Introdução

� Análise de 31 espécies do gênero Passiflora distribuídas por todos os subgêneros

CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO

IntroduçãoCITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO

Estudos filogenéticos tem sido amplamente utilizados para esclarecer a relação de parentesco ou ancestralidade entre

determinados espécies.

� A análise cromossômica fornece conhecimento fundamental para o estudo da evolução e afinidades taxonômicas


� Análise de 61 espécies representativas de 11 subgêneros


� Foram utilizados três marcadores moleculares :

nrlTS �� (região espaçadora interna que transcreve para ribossomo)

trnL-trnF �� (região cloroplastidial, genes que transcrevem para Leucina e Fenilalanina)

rps4 �� gene plastidial


PASSIFLORA

DECALOBA

ASTROPHEA

nrlTS + trnL-trnF


ASTROPHEA

PASSIFLORA

DECALOBA

� Marcador rps4


� Foram identificados 3 subgêneros: Passiflora, Decaloba e Astrophea

� O subgênero Deidamioides não pode ser definido


ANÁLISES GENÉTICAS DE ESPÉCIES DO GÊNERO PASSIFLORA L. COM BASE EM ABORDAGENS FILOGÉNETICAS, MORFOMÉTRICAS E EM MARCADORES

MICROSSATÉLITES

Pádua J. G. (2004)

� Marcadores moleculares utilizados:• seqüência da região do espaçador trnT-L,trnL-F e trnL

� Foram investigadas 64 espécies representativas de 10 subgêneros

�Cedidas por: Instituto Plantarum ( Nova Odessa)IAC (Instituto Agronômico de Campinas)ESALQ/USPColeção particularMissouri Botanical GardenColetas (SP e MG)


trnT-L trnL-F trnL


� Concorda com a divisão de 4 subgêneros, respaldada pelas análises filogenéticas, com fortes evidencias de que Deidamioides seja um destes subgêneros

�O subgênero Dysosmia abriga um conjunto de espécies com características únicas dentro do gênero


� Obtenção de híbridos somáticos por fusão de protoplastos

� Durante a meiose foi observada a presença de anormalidades, como a formação de univalentes, quadrivalentes e pontes na anáfase


P. edulis f.flavicarpa P.amethystina

� 9 bivalentes � 9 bivalentes


No híbrido somático SH( E+AM)#12 foi observado:

� Presença de cromossomos “retardatários”

� Formação de pontes cromossômicas


� Formação de 14 bivalentes e 2 quadrivalentes

� Formação de 15 bivalentes e 1 quadrivalente


Análise meiótica de P. edulis (E) e P. amethystina (AM) e 4 híbridos somáticos (E+AM)


Porcentagem de pólen viável em relação aos parentais

� A alta viabilidade polínica associada como o pareamento multivalenteobservado no HS (12, 13,28 e 35), indicam que estes materiais podem ser usados no melhoramento genético de passiflora principalmente na introgressão de genes de resistência a doenças e pragas


� Caracterização do comportamento meiótico e cariotípico de híbridos interespecíficos de P. foetida x P. palmeri (2n= 22)

� Constatou-se a presença de cromossomos retardatários na anáfase I e II, pontes na anáfase I

� Obsevou-se a formação de indivíduos 2n= 20

COMPORTAMENTO MEIÓTICO E CARIOTIPAGEM DE GENITORES E HÍBRIDO INTERESPECÍFICO DE Passiflora UESC-HD13 COM POTENCIAL ORNAMENTAL


� Obtenção de híbridos somáticos por fusão de protoplastos

� Durante a meiose foi observada a presença de anormalidades, como a formação de univalentes, bivalentes, quadrivalentes e pontes na anáfase


� A formação de multivalentes indica a possibilidade de introgressãode genes entre as espécies, porém a frequência destes torna limitada esta técnica


� Cultivares existentes

� Métodos de melhoramento

�Mapeamento genético

� QTL

� Escolha de cruzamentos

GENÉTICA E MELHORAMENTO

Genética e Melhoramento

� Maracujá-amarelo

Acesso FB100 da Companhia Maguary

Três híbridos intra-varietais: 'IAC-273', 'IAC-275' e 'IAC-277‘

EMBRAPA CERRADOS (2008)

- BRS Gigante Amarelo tolerante à antracnose e bacteriose

- BRS Ouro Vermelho tolerante à doenças foliares do maracujazeiro

- BRS Sol do Cerrado tolerante à doenças foliares do maracujazeiro


CULTIVARES EXISTENTES


� Aplicação de métodos não tem ocorrido de forma sistematizada

� Informações sobre parâmetros genéticos são escassos

Prejudicando assim, a criação e o desenvolvimento de programas de melhoramento para esta cultura


MÉTODOS DE MELHORAMENTO


Parâmetros genéticos em populações de maracujazeiro amarelo VIANA,A.P., PEREIRA, T.N.S., PEREIRA, M. G., JUNIOR,A. T.A., SOUZA, M.M. e MALDONADO, J.F.M.

Revista Ceres v.51, p.541-551, 2004

� Com objetivo de iniciar um programa de melhoramento, foram coletados materiais de vários municípios e obteve-se estimativas de parâmetros genéticos para produção e qualidade do fruto

� O experimento foi montado em 2 ambientes


Genética e MelhoramentoGENÉTICA E MELHORAMENTO


� As estimativas de parâmetros genéticos permitiram a escolha do melhor método para cada característica

� Observou-se alta herdabilidade e variabilidade e índice de variação superior a um, indicando a viabilidade da prática da seleção



more

options

Genetic and phenotypic parameter estimates for yield and fruit qualitytraits from a single wide cross in yellow passion fruit

� Avaliação de uma população F1 com 100 genótipos, oriunda do cruzamento IAPAR-06 e IAPAR-123 (geneticamente divergentes)



Estimativas de variância genética(σ²g), herdabilidade(h²m), coeficiente de variação genética( Cvg%) e resposta a seleção(Rs)



Estimativas de correlação genética e fenotípica

� A população mostra viabilidade para a prática de seleção, e as estimativas de correlação indicam quais características podem ser selecionadas em conjunto e quais necessitam de metodologias específicas



SELEÇÃO ENTRE E DENTRO DE FAMÍLIAS DE IRMÃOS COMPLETOS DE MARACUJAZEIRO (Passiflora edulis f. flavicarpa)

RESUMONUNES,E.S., M.S., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2006.

� Avaliação de 26 famílias de irmãos germanos, oriundos do cruzamento entre acessos da EPAGRI, Santa Catarina e acessos da UFV, Minas Gerais


Genética e MelhoramentoGENÉTICA E MELHORAMENTO


Tabela 6 - Estimativas dos coeficientes correlações fenotípicas entre as características

avaliadas em famílias de Passiflora edulis f. flavicarpa

Fenotípica NF MF CF DF MP SST MC MP/MF SST/ATT PR

NF 1,00 -0,02 0,29 -0,16 0,23 -0,64** -0,24 0,52** -0,34 0,97**

MF 1,00 0,91** 0,82** 0,85** -0,36* 0,86** 0,04 -0,38* 0,16

CF 1,00 0,70** 0,84** -0,60** 0,72** 0,18 -0,51** 0,46**

DF 1,00 0,58** -0,18 0,83** -0,20 -0,04 0,01

MP 1,00 -0,54** 0,47* 0,54** -0,59** 0,40*

SST 1,00 -0,10 -0,50**

0,67**

-0,71**

MC 1,00 -0,45 -0,07 -0,09

MP/MF 1,00 -0,56** 0,54**

SST/ATT 1,00 -0,40*

PR 1,00



� Com base nos parâmetros genéticos pode se inferir qual o melhor método para que se tenha sucesso com a seleção

� Para características com alta herdabilidade (h² > 0,8), pode se praticar seleção massal ou a seleção massal estratificada

� Quando deseja-se ganho genético em várias característica simultaneamente e estas apresentam baixa herdabilidade (h² < 0,3) e/ou possuir correlação negativa é recomendado a utilização de índice de seleção, pois este método procura maximizar os ganhos das características em conjunto

� Para que se tenha ganho genético e manutenção de variabilidade na população é recomendado seleção recorrente, seleção combinada ou seleção entre e dentro de famílias


� A construção de um mapa genético exige:

1 - Geração de uma população segregante

2 - Uso de algum marcador genético


MAPEAMENTO GENÉTICO

F2, retrocruzamento e RILs

P1(ab) X P2(cd)

F1

Marcadores moleculares

P1(aa) X P2(bb)

F1 (ab)

F2--�RILs

X P2(bb)P1(aa) X

RC1 RC2



Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO


� Estratégia Two-way pseudo-testcross – com essa metodologia a fase de ligação não é conhecida a priori mas sim inferida a posterioi, pela análise da segregação de uma população F1

� Nesta metodologia são utilizados marcadores que segregam 1:1, dois conjuntos de marcas são gerados , sendo um para cada genitor, resultando em dois mapas de ligação, indivíduos-específicos ( Ferreira e Grattapaglia, 1996)




� Com a utilização dessa metodologia já foram desenvolvidos 2 mapas genéticos:

Carneiro et al ( 2002), utilizando marcadores do tipo RAPD (1:1)

Lopes (2003), com base em marcadores AFLP (1:1)

Matta (2005), com base em marcadores AFLP (1:1 e 3:1)




� Mapeamento de QTLs relacionados a características agronômicas

MAPAS DE LIGAÇÃO E MAPEAMENTO DE QTL(“QUANTITATIVE TRAIT LOCI”) EM MARACUJÁ-AMARELO (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.)

Moraes, M.C. (2005)


MAPEAMENTO DE QTL’s


� A coincidência na posição dos QTL para produção e número de frutos, pode explicar a alta correlação genética (> 0,8) para estas características. Valor este de correlação encontrado por Moraes (2006) e Nunes (2006)


Mapeamento Genético

An integration molecular map of yellow passion fruit based on simultaneous maximum-likehood estimation

of linkage and linkage phases

OLIVEIRA, Eder Jorge de ; VIEIRA, M. L. C. ; GARCIA, Antônio Augusto Franco ; MUNHOZ, Carla de Freitas ; MARGARIDO, Gabriel R A ; CONSOLI, Luciano ; MATTA, Frederico de Pina ; MORAES, Michel Choairy de ; ZUCCHI,

Maria Imaculada ; FUNGARO, Maria Helena Pelegrinelli

Journal of the American Society for Horticultural Science, v. 133, p. 35-41, 2008


� O objetivo deste trabalho foi integrar os mapas de maracujá amarelo, usando a mesma progênie de irmãos completos utilizadas para a construção dos mapas baseados em marcas de RAPD e AFLP ( Carneiro et al 2002; Lopes et al. 2006), aplicando o método proposto por Wu et al. (2002) que incorpora em suas análises, infomações de marcas com diferentes razões

Mapa Genético Integrado

OLIVEIRA, E, J. et al 2006


� Marcadores RAPD foram analisados quanto à presença ou não de bandas informativas para a confirmação da fecundação cruzada


� 13 cruzamentos interespecificos, sendo 4 destes com o P. edulis f. flavicarpa

� P. Coccinea resistente a viroses das folhas e antracnose

� P. edulis f. edulis Cinza TO resistente a viroses das folhas, antracnose e bacteriose


Existe compatibilidade genética entre essas espécies,sendo possível a sua utilização em programas de

melhoramento que visam a obtenção de resistência a doenças e de outras características desejáveis

Fonte: www.passiflora.it

P. racemosaP. alata

P. jorullensis

P. caerulea

P. palmeri P. amoena

P. nephrodes

P. subrotunda


Fonte: www.passiflora.it

P. vitifoliaP. cirrhiflora

P. citrina

H. Lady Margareth

H. Sunburst

P. edulis “Norfolk”

P. cuprea


CONSIDERAÇÕES FINAIS

� Avanços na área de resistência a pragas e doenças, uma vez que os pomares comerciais estão sendo devastados por bacteriose e virose;

� Utilização dos recursos genéticos de maneira sistêmica e distribuição entre os grupos de pesquisa atuantes no país, uma vez que é sabido que muitas passifloras silvestres são resistentes a patógenos;

CONSIDERAÇÕES FINAIS

OBRIGADO PELA ATENÇÃO!

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