Melhoramento de Plantas Autógamas

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MÉTODOS DE MELHORAMENTO 
DE AUTÓGAMAS 
 
Introdução 
 
 
 
-Plantas autógamas - flores hermafroditas, cleistogamia e 
autopolinização. 
Exemplos 
Espécie anuais: alface, amendoim, arroz, aveia, berinjela, 
feijão caupi, ervilha, feijão, feijão-fava, soja, sorgo, 
tomate e trigo. 
 
Espécies Perenes: pêssego, nectariana. 
 
Autofecundação sucessiva = HOMOZIGOSE. 
 
 
 
 
HOMOZIGOSE = LINHAGEM, ou mistura de 
linhagens. 
 
 
Linhagens podem ter sua constituição genética mantidas 
exceto se ocorrer misturas mecânicas. 
 
 
Agricultores podem colher sementes de linhagens. 
 
 
Espécies autógamas pouco priorizada nos programas de 
melhoramento das empresas de sementes, mas que tende 
a aumentar com a lei de proteção de cultivares e 
lançamento de cultivares hibridas. 
 
SIMBOLOGIA 
 
 O símbolo F é derivado de plantas filial - seu emprego é 
restrito aos casos de hibridação entre duas linhagens, ou 
seja, quando a frequência alélica nas gerações segregantes 
é igual a ½. Poderá ser utilizado em casos em que a 
frequencia alélica não é ½. 
 
F1- homogênea genéticamente. 
Sucessivas gerações de autofecundação indicam a geração da 
semente F2, F3, F4, F5, F∞ 
 O símbolo S será usado quando existe intercruzamento ao 
acaso de vários indivíduos, como ocorre em seleção 
recorrente, ou quando o cruzamento é realizado com 
vários pais em proporções distintas. 
SIMBOLOGIA 
 
 S0 população em equilíbrio equivalente a F2. 
 
 S0 autofecundada gera a geração S1, que 
corresponde a geração F3 e assim por diante. 
 
Se as plantas da geração F2 ou S0 forem colhidas 
individualmente a avaliadas na geração seguinte 
a notação deve ser F2:3 ou S0:1, sendo que o 
primeiro número refere-se a geração da planta 
que originou a família e o segundo número a 
geração utilizada para sua avaliação. 
 
 
SIMBOLOGIA 
 
 Retrocruzamento (RC) 
 
F1 é cruzado com um dos genitores. 
Se for cruzado com o genitor 1 será RC11, se for o genitor 2 
RC21, sendo que o primeiro número indica o pai com que 
foi cruzado. 
Como a frequência alélica é previsível será adotada a 
seguinte simbologia: 
 
F1 RC11- semente F1 do primeiro RC com o pai 1. 
F2RC21 - semente F2 do primeiro RC com o pai 2 
F3:4RC21 – semente da família F4, derivada de plantas da 
geração F3 do primeiro RC com o pai 2 
 
EFEITO DA ENDOGAMIA NA CONSTITUIÇÃO 
GENÉTICA DAS POPULAÇÕES SEGREGANTES 
 
 P1 x P2 - pop homozigóticas 
  
 F1 - geração heterozigótica
  
 F2 – 50% homozigótica 
  50% heterozigótica 
 F3 – 75% homozigótica 
  25% heterozigótica 
 
 F4 
  
 
 F∞ 99,99% homozigótica
 
A cada geração a frequencia 
dos heterozigotos será 
(1/2) x-1 
EFEITO DA ENDOGAMIA NA CONSTITUIÇÃO 
GENÉTICA DAS POPULAÇÕES SEGREGANTES 
 
Qual o número de plantas a ser utilizado em cada geração 
para que se tenha probabilidade de sucesso na seleção? 
 
Número mínimo de plantas na geração para que tenha 
plantas com todos os alelos favoráveis. 
Ex.: com 11 alelos favoráveis. 
Probabilidade de obter este indivíduo é pequena (> 12 
milhões). Considerando 250 mil plantas por há, serão 
50 há. 
Dificuldades na avaliação. 
Quando se considera homozigotos e heterozigotos a 
possibilidade aumenta para 69 indivíduos 
Tabela 
 
EFEITO DA ENDOGAMIA NA CONSTITUIÇÃO 
GENÉTICA DAS POPULAÇÕES SEGREGANTES 
 
EFEITO DA ENDOGAMIA NA CONSTITUIÇÃO 
GENÉTICA DAS POPULAÇÕES SEGREGANTES 
 
Conclusão: a F2 não precisa ser grande, mas deve ser 
aumentada com o avanço da gerações. Opção seria a 
seleção em gerações precoces (questionável). 
Métodos de melhoramento de Plantas autógamas 
TEORIA DAS LINHAS PURAS 
 
Desensolvida pelo botânico dinamarquês W.L. Johannsen 
(1903) 
 
Cultivo: feijão cultivar princess 
Objeto: lote com sementes de diferentes tamanhos. 
Investigação: efeito da seleção sobre o peso médio das 
sementes na progênie. 
Método: classificou e selecionou no lote original sementes 
grandes e pequenas, que foram semeadas e sua 
produção colhida em planta individuais separando 
novamente nas mesmas sementes grande e pequenas. 
Isto foi realizado por seis gerações. 
 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
Observação no primeiro ciclo: sementes provenientes 
de plantas de sementes maiores produziram sementes 
maiores que as sementes de progênies menores. 
 
Cíclos subsequentes: 19 linhas do lote original foram 
selecionadas de onde foram separadas sementes grande 
e pequenas. Cada linha apresentava peso médio 
característico, embora o peso de cada uma variasse. 
Variabilidade das progênies foi muito grande 
aproximando-se da distribuição normal. 
 
 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
A linhagem nº 1 a mais pesada produziu lotes com 64 
centigramas. 
 A linhagem nº 19 a mais leve produziu lotes com 35 
centigramas. 
 
Conclusão de Johannsen: lote original era contituído 
por uma mistura de linhagens puras. 
 
Linhagens puras: “todas as plantas originadas por 
autofecundação de uma única planta 
totalmente homozigota” 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
Novo ciclo: as sementes de cada linhagem pura (LP) 
foram agrupadas em classes de 10 centigramas e 
semeadas separadamente.ex.: linahgem pura nº 2. 
Classes: 40, 50, 60 e 70, originaram sementes com 
pesos médios de 57,2, 54,9, 56,5 e 55,5 centigrama, 
repectivamente. A LP nº 13 nas classes de 20, 30, 40 e 
50 crntigramas originaram progênies com peso médio 
de 47,5, 45, 45,1 e 45,8 centigramas. 
 
Variabilidade dentro das progênies menor que no lote 
original. 
Conclusão: variabilidade não era de natureza genética, 
mas sim devido a fatores ambientes que afetavam as 
plantas de maneira diferente. 
 
 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
 Sementes de uma mesma linha pura, mesmo sendo de 
tamanhos diferentes riginaram progênies com seus 
pesos médios característico. 
 
Conclusões: 
 
1. Seleção foi efetiva no primeiro experimento em função 
que no lote original apresentava uma mistura de 
variedades puras, sendo possível aumentar o peso 
médio de sementes por seleção. 
 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
 Conclusões: 
1. Seleção foi efetiva no primeiro experimento em função 
que no lote original apresentava uma mistura de 
variedades puras, sendo possível aumentar o peso 
médio de sementes por seleção. 
2. No segundo experimento a seleção não foi efetiva 
dentro de cada linha pura, pois a constitição genotípica 
das plantas selecionadas eram as mesmas e toda 
variação era devido ao efeito ambiental. 
 
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TEORIA DAS LINHAS PURAS (cont.) 
 
 Conclusões: 
3. Johannsen estabeleceu a TEORIA DAS LINHAGENS 
PURAS, onde se entedeu a existência de variabilidade 
genética e ambiente, e que a seleção só seria efetiva quando 
existisse diferenças genéticas e que existiria limites no 
melhoramento por seleção. 
 
 A seleção não gera variabilidade. 
 
 
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Seleção de linhas puras 
 
População de espécies autógamas podem ser misturas de 
tipos homozigóticos, muitas vezes fenotípicamente 
semelhantes. 
 
 Cultivares sob longos cultivos vão perdendo sua pureza 
genética por: a) mistura; b) mutações; c) cruzamentos 
com outars cultivares. 
 
 Em populações genéticamente heterogêneas pode-seisolar linhas puras por seleção, que uma vez 
selecionadas são fixadas não sendo necessário novas 
etapas de seleção. 
 
 
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Seleção Genealógica 
 
seleção individual de plantas na população original. 
Nenhuma genótipo é criado no processo, apenas 
separa-se os melhores genótipos na população 
heterogênea. 
 
Etapa 1: semeaduara da população original, examina-se e 
seleciona-se os genótipos superiores, que são colhidos 
separadamente e utilizados em uma nova etapa de 
plantio. 
Etapa 2: cada material selecionado na etapa anterior será 
semeado em uma linha ou pequenas parcelas de mesmo 
tamanho. Seleciona-se os indivíduos superiores 
colhendo-os individualmente para plantio em ensaio 
com repetição. 
 
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Seleção Genealógica (cont.) 
 
 A cada ciclo de seleção reduz-se o número de linhas 
selecionadas, até o momento em que as mesmas serão 
usadas em ensaios comparativos, onde são comparadas 
com cultivares comerciais por mais três a quatro anos e 
em diferentes locais. 
 
 
 
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Seleção Massal 
 
Seleção de centenas de plantas individuais de uma 
variedade suscetível com boas características 
agronômicas. Uma parte das sementes de cada planta é 
utilizada para testes de resistência. As sementes 
remanescentes das plantas consideradas resistentes são 
misturadas uniformemente formando uma variedade 
melhorada resistente. 
 
Raramente utilizado a não ser em purificação de 
variedade. 
 
 
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Métodos de melhoramento de Plantas autógamas 
Seleção Massal 
Métodos de melhoramento de Plantas autógamas 
Método de Pedigree ou Genealógico 
 
O mais utilizado. 
Na geração F2 a seleção ocorre em plantas individuais; 
Em F3 e nas gerações subseqüentes a seleção é feita entre e 
dentro de progênies até que atinja a homozigose 
desejada. A partir de então a seleção ocorre entre 
famílias, até que o número de pregênies se reduza a um 
número que possa ser avaliado em ensaios de 
produção. Os parentais são cuidadosamente escolhidos. 
 
 
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Método de Pedigree 
ou Genealógico 
Método de 
Pedigree 
ou Genealógico 
Johnson e Teetes (1979) descreveram o uso do método 
genealógico para resistência a mosca-do-sorgo 
Contarinia sorghicola, tendo seguido as seguintes 
etapas: 
a) Transferência de alto nível de resistência para tipos 
agronômicamente aceitáveis por meio de hibridação e 
seleção; 
b) Linhagens agronômicamente aceitáveis como parentais 
resistentes; 
c) F2 4000 plantas, seleção de plantas sem a presença de 
inseto praga, mas com uso de um marcador que poderia 
aumentar a freqüência de genes resistentes na 
população – glumas pequenas; 
d) Avaliação de F3 sob infestação do inseto; 
e) Avaliação de linhagens F4 selecionadas de F3. 
 
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Método de Bulk 
 
A diferença principal deste método com relação ao 
anterior consiste na mistura de sementes da população 
híbrida, sem se preocupar com a sua origem. Uma 
amostra representativa da mistura de sementes obtidas 
na geração anterior é utilizada para originar a próxima 
geração bulk. 
 
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Método de Bulk 
Método de Bulk 
Métodos de melhoramento de Plantas autógamas 
Método do retrocruzamento 
 
Considerando-se um material não adaptado qualquer 
que possua o caráter de resistência controlado por uma 
ou poucos genes, este é considerado o parental doador; 
uma variedade elite suscetível é considerada o parental 
recorrente. 
Os parentais são cruzados obtendo-se F1. A prole F1 é 
cruzada sucessivamente com o parental recorrente, 
observando-se sempre se o caráter resistência está 
presente. Após o último retrocruzamento o material se 
constitui em uma variedade com a mesma adaptação, 
produção e qualidade do parental receorrente, porém 
superior ao parental resistente. 
 
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Método do 
retrocruzamento 
Métodos de melhoramento de Plantas autógamas 
Método do 
retrocruzamento 
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Método Single Seed Descent – Descendência de 
uma única semente 
 
Para assegurar que a seleção natural não eliminará 
alguns genótipos, sementes individuais de cada planta 
F2 são colhidas e misturadas para originar a população 
F3. O processo é repetido até que a planta atinja a 
homozigose desejada. 
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Método Single 
Seed Descent 
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Método da Mutação 
 
É utilizado quando os genes de resistência não se 
encontram nos tipos cultivados e germoplasma silvestre 
apresenta barreiras que dificultam o cruzamento ou a 
obtenção de híbridos viáveis. 
 
A criação de variedades resistentes por meio de indução de 
mutação tem sido feita há alguns anos em arroz. 
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Outras estratégias de Melhoramento 
 
Há necessidade de um método de policruzamentos com 
alta taxa de polinização cruzada casual. Isto exigiria 
técnicas de cruzamentos múltiplos em autógamas, 
porém há algumas alternativas: 
 
a) Polinização com pólen misturado de diversas 
variedades em espécies que produzem muitas sementes 
por fruto; 
b) Em cereais pode-se usar a macho-esterilidade; 
c) Em leguminosas pode-se usar os usuais 1 a 2% de 
pelinização cruzada; 
 
Uso de seleção recorrente em arroz, feijão e soja. 
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Referências 
BORÉM, A. Melhoramento de Plantas. Editora UFV: Viçosa, 
3ª ed, 2001. 500p. Capítulos: 13, 14, 15, 16 e 17.