Aula3 sistemas reprodutivos

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Sistemas 
reprodutivos 
das plantas e 
sua relação 
com o 
melhoramento 
genético 
SISTEMAS REPRODUTIVOS DAS PLANTAS 
CULTIVADAS 
 Reprodução Sexuada: processo meiótico de divisão celular em 
que número de cromossomos das células reprodutivas é reduzido 
à metade: grão de pólen e óvulos 
 duas fases 
 Esporofítica: da fertilização à vida adulta (2n) 
 Gametofítica: vida dos gametas (n). 
 Pólen: Célula-mãe  4 microsporos = 4 grãos de pólen, com 3 
núcleos (1 núcleo vegetativo e 2 núcleos reprodutivos). 
 Óvulo: Célula-mãe  4 megasporos = 1 gametófito (saco 
embrionário), com 8 núcleos (1 núcleo ovular, 2 núcleos polares, 2 
sinérgidas e 3 antípodas). 
 Dupla Fertilização 
 1 núcleo reprodutivo + 1 núcleo ovular (oosfera) = zigoto (2n). 
 1 núcleo reprodutivo + 2 núcleos polares= endosperma(3n). 
 
 
1. Vegetativa: multiplicação através de partes das plantas (banana, abacaxi, citros, etc.) 
2. Agamospermia: multiplicação através de sementes viáveis, contendo embriões desenvolvidos 
sem Fertilização. 
Casos: . Apogamia (fusão de sinérgidas ou antípodas) 
 . Apomixia (núcleo ovular não reduzido) – 35 famílias – 130 gêneros e 400 espécies 
 . Aposporia ou Embrionia Adventícia (células somáticas do saco embrionário) 
 . Pseudogamia (necessidade de polinização sem fecundação) 
 
Identificação de agamospermia/apomixia: 
 . Desenvolvimento de sementes sem polinização. 
 . Progênies uniformes (pseudogamia). 
 . Após cruzamentos artificiais progênies são muito semelhantes à mãe. 
 
Considerações sobre a reprodução vegetativa e apomíctica: 
 . Perpetuação de tipos vegetais ótimos sem mudanças. 
 . "Beco sem saída" sob o ponto de vista evolucionário. 
 . Apomixia é geneticamente controlada. 
 
Reprodução Assexuada 
 
IMPORTÂNCIA 
1. Os métodos de melhoramento dependem do sistema 
de reprodução. 
2. Tipo de variedade também depende do sistema de 
reprodução 
Autógamas, alógamas e intermediárias 
 Autopolinização: transferência do pólen de uma antera 
para o estigma da mesma flor ou de outra flor da mesma 
planta, na ausência de incompatibilidade resulta em 
autofecundação 
 
 Fecundação cruzada: transferência do pólen de uma 
antera para o estigma da flor de outra planta 
 
 
PLANTAS AUTÓGAMAS 
 São plantas que se reproduzem 
preferencialmente por autofecundação 
(>95%) 
 
 Espécie autógama: constituída por uma 
mistura de linhas homozígotas 
 
 
Linha Pura??? 
 
PLANTAS ALÓGAMAS 
Plantas que se reproduzem 
preferencialmente por fecundação 
cruzada (>95%) 
 Espécie alógama: constituída de indivíduos 
altamente heterozigotos e distintos dos 
demais 
 
 Autógamas Alógamas Intermediárias 
 Alface Nectarina Abacate Cenoura Melão Algodão 
 Amendoim Pêssego Abóbora Centeio Milho Sorgo 
 Arroz Pimentão Aipo Cereja Moranguinho 
 Aveia Pimentas Alcachofra Couve Mostarda 
 Batata Quiabo** Alfafa Couve-flor Noz 
 Beringela* Soja Ameixa Espinafre Oliveira 
 Café (arabica) Tomate Aspargo Figo Pecã 
 Cevada Trigo Banana Girassol Pepino 
 citros Batata-Doce Maçã Pêra 
 Crotalária Beterraba Mamão Pistáchio 
 Ervilha Brócolis Mamona Rabanete 
 Feijões Café (canephora) Repolho 
 Fumo Cana Mandioca Seringueira 
 Juta Cânhamo Manga Tâmara 
 Lentilhas Castanha Maracujá Uva 
 Linho Cebola Melancia 
 
 
 
 *- Alogamia de 0 a 48% 
 **- Alogamia de 4 a 19% 
Exemplos 
Soja – autógama -> Cultivar 
A integridade genética das cultivares 
homozigotas é mantida durante o processo 
produtivo 
 
Milho – alógama -> Variedade 
Intercâmbio de gametas com diferentes 
constituições gênicas entre indivíduos de 
uma população 
 
Mandioca – reprodução vegetativa -> clone 
A constituição genética dos genitores é transferida 
integralmente para os descendentes 
IMPLICAÇÕES DA AUTO E ALOGAMIA NOS 
MÉTODOS DE MELHORAMENTO GENÉTICO 
1. Importância da determinação das taxas de fecundação 
cruzada e como determiná-las. 
2. O sistema de reprodução normalmente determina o 
método de melhoramento. 
3. Exemplos de situações vs. técnicas: 
 Milho (alógama) - Autofecundação e hibridação em 
larga escala são fáceis. 
 Alfafa (alógama) - Autofecundação e hibridação em 
larga escala são difíceis. 
 Fumo (autógama) – São fáceis a execução de 
cruzamentos e a obtenção de sementes. 
 Aveia (autógama) - São difíceis a execução de 
cruzamentos e a obtenção de sementes. 
Alógamas 
Milho: híbrido e variedade 
 
 
 
 
 
Alfafa: variedade 
 
 
 
 
 
 
 
Autógamas 
1. híbridos e cultivar 
 
 
 
 
 
 Arroz 
2. cultivar 
 
Fumo 
AUTOGAMIA E ALOGAMIA 
Características Gerais das plantas autógamas e alógamas 
 
Autógamas 
 
Alógamas 
Genótipo do Esporófito Homozigoto Heterozigoto 
Genótipo dos gametas de 
uma única planta 
Todos Iguais Todos Diferentes 
Progênie de uma planta Homogênea Heterogênea 
Depressão endogâmica Não Ocorre Freqüente* 
Autoincompatibilidade Não Ocorre Freqüente 
SISTEMAS NATURAIS DE CONTROLE 
DE POLINIZAÇÃO 
 
1. Sistemas para assegurar a autopolinização / autogamia 
 Cleistogamia: abertura da flor somente após a polinização (alface,f eijão, fumo). 
 Casmogamia: exposição das anteras após liberação do polén (trigo). 
 Heterostilia: alturas diferentes dos estames de do estigma (tomate). 
 
2. Sistemas para garantir a polinização cruzada / alogamia 
a) DIOICIA: flores masculinas e femininas em plantas diferentes – Exemplos (Mamoeiro, 
Tamareira, etc.); não evita o cruzamento de parentes próximos. 
b) MONOICIA: flores com sexos separados, porém na mesma planta - Exemplo: Milho 
c) PROTANDRIA e PROTOGINIA – diferença de amadurecimento dos sexos; 
 Exemplos: Cenoura e Abacate respectivamente. 
d) AUTOINCOMPATIBILIDADE: 
 Mais de 3000 espécies apresentam algum tipo de incompatibilidade. 
 Mecanismos relacionados com incompatibilidade entre o tecido do pólen e do estigma. 
 Produção de glicoproteínas pelas plantas, com reações do tipo antígeno x anticorpo. 
TRIGO 
FEIJÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
TOMATE 
 
ARROZ – REPRODUÇÃO SEXUADA - 
AUTÓGAMA 
 
ALGODÃO 
MILHO 
‘Flor feminina Flor masculina 
CANA DE AÇÚCAR – PROPAGAÇÃO 
VEGETATIVA E ALÓGAMA 
 
 
MANDIOCA 
 
AUTO-INCOMPATIBILIDAE 
 A auto-incompatibilidade (AI) é a incapacidade 
de uma planta fértil formar sementes quando 
fertilizada por seu próprio pólen 
 Dois tipos: 
 Gametofítica - a especificidade do pólén é gerada pelo 
alelo S do genoma haplóide do grão do pólen 
(gametófito); 
 Esporofítica - a especificidade é gerada pelo genótipo 
diplóide da planta adulta (esporófito) que deu origem 
ao grão de pólen. 
AUTOINCOMPATIBILIDADE GAMETOFÍTICA 
Os tubos polínicos só irão crescer e só irá ocorrer fecundação se o 
alelo presente no grão de pólen não estiver presente no tecido 
diplóide do estilete. 
 
Exemplosde situações e cruzamentos: 
 
 Pólen Estigma Progênie 
 S1 x S1S2 (não há) 
 S2 x S1S2 “ 
 S1 x S1S3 “ 
 S3 x S1S3 “ 
 S2 x S1S3 S1S2 e S2S3 
 S3 x S1S2 S1S3 e S2S3 
 S1 x S2S3 S1S2 e S1S3 
 
Cruzamentos: 
 (f) (m) Progênies 
 S1S2 x S1S2 (não há) 
 S1S2 x S1S3 S1S3 e S2S3 
 S1S3 x S1S2 S1S2 e S2S3 
 S1S2 x S3S4 S1S3, S1S4, S2S3 e S2S4 
 S3S4 x S1S2 S1S3, S1S4, S2S3 e S2S4 
INCOMPATIBILIDADE ESPOROFÍTICA 
 
 A reação é determinada pelo genótipo do esporófito doador do 
pólen (dominância). 
 Exemplos de cruzamentos (dada a relação de dominância 
apenas no doador de pólen: S1>S2>S3>S4), caso das brássicas). 
 (f) x (m) Progênie 
 S1S2 x S1S2 (não há) 
 S1S2 x S2S3 S1S2,S1S3,S2S2,S2S3 
 S2S3 x S1S2 S1S2, S1S3, S2S2, S2S3 
 S1S2 x S3S4 S1S3, S1S4, S2S3, S2S4 
 
Exemplos de plantas com autoincompatibilidade: Brócolis, 
Rabanete, Nabo, Cereja, Centeio, Repolho, Couve-Flor, Beterraba, 
Maçã, Abacate, Pêra, Ameixa e Batata-Doce. 
 
IMPLICAÇÕES PARA O MELHORAMENTO DE PLANTAS 
 
Positiva 
1. Facilita a produção de híbridos em plantas autógamas 
2. Flores de corte – não ocorrência da fertilização mantém as flores 
mais vigorosas 
 
Negativo 
 
Dificulta a multiplicação das linhagens (autofecundação do botão 
floral) 
 
E) ESTERILIDADE MASCULINA 
 
Fenômeno de pequena ocorrência na natureza, porém alta nas 
plantas cultivadas. 
 
Situações: 
1. Pólen ausente ou quase ausente. 
2. Má formação dos estames. 
3. Pólen normal porém indeiscente. 
 
Controle genético: Genes nucleares e genes citoplasmáticos 
 
Tipos de esterelidade masculina 
 Esterilidade Genética: determinada por genes 
nucleares com alelo recessivo (ms). 
 Esterelidade Citoplasmática: determinada 
por genes citoplasmáticos (mitocôndria) 
 Esterilidade Genética-Citoplasmática: 
interação de genes do citoplasma x núcleo. 
Citoplasma: F vs. S (F = Fator de fertilidade 
e S = Fator de esterilidade) 
 Núcleo: Genótipos: rf rf; Rf rf; Rf Rf 
 Rf é o alelo dominante restaurador da fertilidade 
e rf é o recessivo não operante 
 Genótipo estéril : rf rf (núcleo) e S 
(citoplasma) 
 
Tipos de Híbridos possíveis 
 Mãe Pai Progênie 
S rf rf x F Rf Rf = S Rf rf (macho-fértil) 
S rf rf x F Rf rf = S Rf rf e S rf rf (50% macho-fértil e 50% estéril) 
S rf rf x F rf rf = S rf rf (macho-estéril) 
*F rf rf x F Rf Rf = F Rf rf (macho-fértil) 
 
Multiplicação de genótipo macho-estéril 
Faz-se o seguinte cruzamento: rf rf (S) x rf rf (F) = rf rf (S) 
 
Usos da Macho-Esterilidade: 
1. Produção de Híbridos (Milho, Sorgo). 
2. Aumentar as taxas de alogamia em autógamas. 
3. Faciliatar o cruzamento em larga escala em plantas autógamas 
4. Eliminar emasculações em larga escala. 
5. Baratear o custo de produção de sementes híbridas. 
 
HÍBRIDOS DE ARROZ 
MULTIPLICAÇÃO DA LINHAGEM MACHO ESTÉRIL (A) UTILIZANDO UMA 
LINHAGEM MANTENEDORA (B) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4(A):2(B) 
 POLINIZAÇÃO NATURAL/ AJUDAR COM UMA CORDA 
 400-900 KG/HA 
N
r
r
N, rf rf
Planta mantenedora
CMS
r
r
 Planta macho estéril
S, rf rf
PRODUÇÃO DE SEMENTE HÍBRIDA UTILIZANDO UMA 
LINHAGEM RESTAURADORA (R) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8(A):2(R) 
LINHAGEM R - MAIS DE UMA ÉPOCA 
 
x Restaurador
HIBRIDO
Macho
estéril CMS N
CMS
r
r
r
R
R
R
http://www.agriculture.purdue.edu/agcrop/SoybeanFlower.htm 
CONSIDERAÇÕES SOBRE MELHORAMENTO E EVOLUÇÃO DA 
AUTO E ALOGAMIA 
 
1. As autógamas derivam das alógamas e provavelmente nunca vice-
versa. Evidência: ervilhas. 
2. Simples alterações na distribuição de pólen podem modificar toda 
a estrutura genética de uma população. 
3. As populações de alógamas são mais flexíveis às variações 
ambientais do que as autógamas. 
4. A autogamia representa "beco sem saída" sob o ponto de vista 
evolucionário. 
5. A autogamia leva a alta adaptação imediata com seleção pelo 
homem. 
6. A maioria das plantas cultivadas pelo homem são autógamas. 
7. Na natureza existem mais sistemas para a prevenção da 
autogamia do que para sua estimulação.