projeto de dissertação - iac · : mancha parda do arroz (bengala) ferrugem do cafeeiro (sri...

37
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” Departamento de Genética PPG – Genética e Melhoramento de Plantas Professor responsável: Dr. Daniel Scherer de Moura Seminários Utilização de germoplasma exótico e parentes silvestres no melhoramento vegetal Aluno: M.S. Mário Sérgio Sigrist Orientador: Dr. José Baldin Pinheiro

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Page 1: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

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Seminários

Utilização de germoplasma exótico e parentes

silvestres no melhoramento vegetal

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Page 2: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

O PROBLEMA –Ambiguidadedo melhoramento

Perdade alelos

DOMESTICAÇÃO

(Síndromeassociada)

MELHORAMENTO MODERNO

(utilizaçãode poucosmaterias)

Estreitamentodabase genética

Va

ria

bili

da

deG

en

étic

a(i

nte

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intr

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spe

cífic

a)

Page 3: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

DOMESTICAÇÃO

•2

50

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pla

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pe

rio

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de

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il co

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Síndromede

domesticação

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-A

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na

tura

is

Causas: Efeitofundador, seleçãodirecional, ligação,

pleiotropia

Page 4: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

MELHORAMENTO MODERNO

•Soja

Brasil:

11

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86

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97

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od

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99

0)

VULNERABILIDADE

Page 5: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Exemplos –Vulnerabilidade genética

18

46

-Ir

lan

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ba

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18

60

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eir

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x Phylloxera

19

32

–B

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eir

a x

Microcyclusulei

19

70

–E

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) x H. maydis

(Go

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ma

n,

19

90)

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sil)

Ne

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en

étic

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-RECURSOS GENÉTICOS -

Page 6: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

+=

Co

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s

Rec

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Gen

étic

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mel

ho

ram

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Page 7: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

CATEGORIAS DE GERMOPLASMA (Hoyt, 1992)

1.Parentes silvestres

2.Populações locais (landraces)

3.Cultivares obsoletas

4.Linhagens experimentais

5.Cultivares modernas

Parentessilvestres(PS):

Esp

éci

es

filo

ge

ne

tica

me

nte

pró

xim

as

da

culti

vad

a,

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elh

ora

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Germoplasma exótico

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va

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bili

da

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ão

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teis

ou

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as

a

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term

ina

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reg

ião

(Na

sse

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l. 2

00

1)

CONCEITO DE POOLSGÊNICOS

Page 8: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

-Genômicacomparativa

-Transferênciahorizontal

Page 9: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Harlan & de Wet (1971)

Con

junt

o G

ênic

o P

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ário

(Gen

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ol

1)

Lin

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ens

ou p

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cie

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a.

Con

junt

o G

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o S

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dári

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(Gen

e po

ol

2)

Incl

esp

écie

s di

stin

tas

da

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cu

ltiv

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m

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rela

cion

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à e

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s.

Con

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erci

ário

(Gen

e po

ol

3)

Esp

écie

s d

ista

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da

esp

écie

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Nec

essi

dad

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icas

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ênci

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iões

, fu

são

som

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a ou

en

gen

har

ia

gen

étic

a.

Maxted et al. (2006)

Gru

po T

axon

ômic

o 1

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Esp

écie

cu

ltiv

ada.

Gru

po T

axon

ômic

o 1

b M

esm

a es

péci

e (p

opul

açõ

es, r

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loc

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Gru

po T

axon

ômic

o 2

M

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a sé

rie

ou s

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a

Gru

po T

axon

ômic

o 3

M

esm

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vada

Gru

po T

axon

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o 4

M

esm

o gê

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o d

a es

péc

ie c

ulti

vada

Gru

po T

axon

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o 5

M

esm

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da e

spéc

ie c

ulti

vada

, po

rém

de

gên

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e.

N

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20

09

)ParentesSilvestres

* * * * * *

*

Page 10: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Utilizaçãode Exóticose PS

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los

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se

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s

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VANTAGENS

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cte

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e in

com

pa

tibili

da

de

Page 11: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Disponibilização-RECUROS GENÉTICOS

USDA -NCGRP

Page 12: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

FAO -CGIAR

Generation Challenge Programme

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Page 14: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

-PRÉ-MELHORAMENTO -

•C

ole

ta–

técn

ica

sd

e a

mo

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ge

m,

SIG

•C

ara

cte

riza

ção

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no

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ica

, q

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ica

, ci

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mo

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nta

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/ in

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atiz

açã

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1.

Sín

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pu

laçõ

es

ba

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sem

i-e

xótic

as)

2.

Ide

ntif

ica

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de

ge

ne

s p

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nci

alm

en

teú

teis

3.

De

sen

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es

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ão

de

ge

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5.

Co

nh

eci

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nto

do

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e e

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uza

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sta

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leci

me

nto

de

co

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es

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se

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ca

ract

ere

s

Na

ss(2

00

7)

Page 15: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

INT

RO

GR

ES

O E

IN

CO

RP

OR

ÃO

(Sim

mo

nd

s, 1

99

3)

-USO DE GERMOPLASMA -

Introgressão

: T

ran

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cia

de

ca

ract

ere

sq

ua

lita

tivo

s,

via

re

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cru

zam

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tos.

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ad

ae

mca

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do

min

ân

cia

Incorporação

(base

broadening):

Ca

ract

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ua

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ativ

os.

Ad

ap

taçã

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co

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form

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s.

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•Q

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ão

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ale

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en

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ari

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cia

ge

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e p

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ress

oco

m s

ele

ção

Page 16: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Introgressão-Retrocruzamentos

Sojae Milho

: 2

5%

à5

0%

de

ma

teri

al

exó

tico

pe

rmite

com

bin

açã

oa

de

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ad

ae

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e p

rod

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ida

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e v

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ab

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e

Mic

hel

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Hal

lau

er

(19

93

); V

ello

et

al.

(19

84

)

Page 17: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Incorporação–SeleçãoRecorrente

Ha

uss

ma

nn

& P

arz

ies

(20

09

)

Page 18: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Como identificarfontesúteisem

coleções?

1) Escolhaaleatóriade germoplasma (-)

2) Informaçõessobrepotencialgenético(breeding value)

Avaliaçãode exóticos/ PS no local de origem

•É

imp

rová

velq

ue

um

da

do

ge

tipo

(ex.

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e)

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rese

nte

os

me

lho

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ale

los

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os

QT

L’s

•E

xist

em

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favo

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ise

ma

lgu

ns

QT

L’s

em

exó

tico

se

PS

, n

ão

ide

ntif

ica

do

se

ma

valia

çõe

sfe

no

típ

ica

s(l

oco

s d

e “

me

no

r”e

xpre

ssã

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Lo

go

, o

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éu

m p

red

itor

en

vie

sad

od

o r

ea

l p

ote

nci

ald

os

exó

tico

s/

PS

Ta

nks

ley

& M

cCo

uch

(19

97

)

Limitação: Caracteresquantitativos

Page 19: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Ex:

TOMATE

A)Selvagem(L. hirsutum) –semenzimado últimopassoda

biossíntesede licopeno

B)Cultivar e linhagemintrogredida( licopeno)

C)Selvagem

(L. pimpinellifolium), cultivar e linhagem

introgredida(maiortamanho)

Ta

nks

ley

& M

cCo

uch

(19

97

)

Page 20: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Olhandoosgenes:

Marcadoresmolecularese germoplasma

1) Avaliaçãodadiversidade

: Seleçãode germoplasma

. S

imila

rid

ad

e/

dis

sim

ilarid

ad

e,

Eq

. H

-W,

índ

ice

sd

e f

ixa

ção

(Wri

gh

t),

AM

OV

A,

pe

rfis

ge

tico

s….

2) Mapeamentode locos envolvidosnasíndromede

domesticação

3) Seleçãoassistidaemprogramasde introgressão

-R

eg

iõe

sco

nse

rva

da

se

ntr

e e

spé

cie

s(g

en

es

ort

ólo

go

s)-

Co

ntr

ole

do

s g

en

es

en

volv

ido

sn

ad

om

est

ica

ção

-D

om

est

ica

ção

de

esp

éci

es

ine

xplo

rad

as

(Wa

ng

et

al.

19

99

; P

icke

rsg

ill,

20

07

)

Page 21: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

4) Análisede QTL’semretrocruzamentosavançados

Tanksley& Nelson (1996)

Ob

jetiv

o:

Exa

min

ar

loco

s e

xótic

os

embackground

elit

e

-Arroz:

2 Q

TL

’se

xótic

os

-a

um

ento

de

~1

7%

pro

du

tivid

ad

e-Tomate

: 48%

em

pro

du

tivid

ad

e, 2

2%

em

sólid

os

solú

veis

,3

3%

cor

do

fru

to

Ya

no

(2

00

1)

Page 22: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Olhandoosgenes:

Marcadoresmolecularese germoplasma

5) Estudosde associação

Ob

jetiv

o:

Ass

oci

ar

po

limo

rfis

mo

sco

m

vari

açõ

es

fen

otí

pic

as

de

in

tere

sse

, co

m b

ase

no

de

seq

uilí

bri

od

e

liga

ção

, p

ara

sele

ção

de

ale

los

Va

nta

ge

ns

em

rela

ção

a m

ap

ea

me

nto

con

ven

cio

na

l:-

on

ece

ssita

po

pu

laçã

ose

gre

ga

nte

-M

ap

ea

me

nto

em

ge

rmo

pla

sma

e e

xótic

os

-M

aio

rd

efin

içã

o

1)

Se

qu

en

cia

me

nto

de

ge

ne

s ca

nd

ida

tos

2)

ltip

los

ma

rca

do

res

(Genome wide scan

)-

De

seq

uilí

bri

od

e li

ga

ção

-E

stru

tura

po

pu

laci

on

al

Ora

gu

zie

et

al.

(20

07

)

Page 23: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

EXEMPLOS

Page 24: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Tab

ela

2.

Uso

de

par

ente

s si

lves

tres

λ e

m c

ulti

vos

de i

mpor

tânc

ia i

nte

rnac

ional

de

cultiv

ares

lan

çada

s nos

últim

os 2

0 an

os

(Haj

jar

& H

odg

kin

, 200

7).

Cul

tivo

Res

istê

ncia

doen

ças

e

inse

tos

Est

ress

e

Abi

ótic

o

Prod

ução

Qua

lida

de

Est

erili

dade

Mas

culi

na o

u

Res

taur

ação

Fer

tilid

ade

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tres

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20

09

Page 25: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

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Lycopersiconpennellii

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Lycopersiconperuvianum

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TOMATE

Page 26: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

2n = 28

2n = 14

Na

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. 6

95

Resistência

fatores

bióticose

abióticos

TRIGO

Page 27: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

Na

ss(2

00

7)

–p

ág

. 6

96

Page 28: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

AMENDOIM

RESISTÊNCIA A DOENÇAS

�Importante em São Paulo

�Principais doenças

-Mancha castanha (Cercosporaarachidicola)

-Ferrugem (Pucciniaarachidis)

-Mancha preta (Cercosporidiumpersonatum)

Arachis hypogaea

A. kempff-mercadoi

A. kuhlmannii

Page 29: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

AMENDOIM

Espécie diplóide

genoma A

A: 2n=

20

X

Híbrido estéril

AB: 2n=

20

(X 2)

Arachis hypogae

agenoma A

ABB: 2n=

40

Anfidiplóidesintético fértil

Genoma A

ABB: 2n = 40

Espécie diplóide

genoma BB: 2n=

20

X

Na

ss(2

00

7)

Page 30: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

MARACUJÁ

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09

)

Page 31: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

MARACUJÁ

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P. incarnata

P. nitida

P. cincinnata

P. coccinea

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09

)

Page 32: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

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Page 33: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

O. rufipogonx O. sativa

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)O. glumaepatulax O. sativa

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3)

Page 34: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

PERSPECTIVAS

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Page 35: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

REFERÊNCIAS

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-517

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-30

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73-2

685

.

Page 36: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

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-282

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562.

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277

:106

3-1

066.

Page 37: Projeto de Dissertação - IAC · : Mancha parda do arroz (Bengala) Ferrugem do cafeeiro (Sri Lanka) Vassoura-de-bruxa em cacau (Brasil) Necessidade de ampliação da base genética

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