Biotecnologia marcadores moleculares

Prévia do material em texto

Docentes: Caetano Serrote e Cássimo Lacerda
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS
Melhoramento e Conservação Florestal
Biotecnologia aplicada ao melhoramento 
florestal
Marcadores genéticos
• Qualquer característica morfológica ou molecular que 
diferencia indivíduos e que seja facilmente detectável. 
POLIMORFISMO 
Marcadores genéticos
Marcadores genéticos
É um fenótipo de fácil identificação, normalmente determinado por 
um único alelo.
Características fenotípicas de fácil identificação visual são utilizadas 
como marcadores morfológicos desde os tempos de Mendel
Marcadores Morfológicos
Marcadores Genéticos
Marcadores Morfológicos
Marcadores Bioquímicos (anos 50 – 60)
Marcadores de DNA (anos 80)
Marcadores Moleculares
Marcadores de DNA
Marcadores de DNA
• Duas classes:
– Baseados na hibridização: RFLP
– Baseados na amplificação: RAPD, SSR, AFLP 
RFLP – Polimorfismo de Comprimento de 
Fragmentos de Restrição
• Enzimas de restrição
– Produzidas naturalmente por bactérias e reconhecem e fazem cortes 
bifilamentares na sequência açúcar-fosfato das moléculas de DNA em 
sequências específicas de nucleotídeos.
– Criadas para protecção das bactérias contra a infecção por vírus
RFLP – Polimorfismo de Comprimento de Fragmentos 
de Restrição
Eletroforese
• Movimento de partículas devido a um campo elétrico 
uniforme; 
• Separa moléculas em função do tamanho; 
• Gel de agarose ou poliacrilamida.
Marcadores baseados na amplificação 
• PCR – Reacção em Cadeia da Polimerase
Termociclador
PCR – Reacção em Cadeia da Polimerase 
PCR – Reacção em Cadeia da Polimerase
RAPD – Polimorfismo de DNA amplificado ao acaso
• Amplificação de fragmentos de DNA; 
• Primers curtos, com sequências arbitrárias; 
• Não é necessário conhecimento prévio das 
sequências;
• Detecção de polimorfismo pela visualização directa
das bandas no gel;
• Técnica rápida, fácil, exige pouca quantidade de DNA.
• DESVANTAGEM: Marcador dominante
RAPD – Polimorfismo de DNA amplificado ao acaso
SSR – Repetição de sequências simples
• Expressão co-dominante; 
• Necessidade de obtenção prévia dos 
marcadores; 
• Alto nível de polimorfismo; 
• Alta reprodutibilidade; 
• 1 par de primers específicos;
• DESVANTAGENS: alto custo para 
desenvolvimento dos primers. 
SSR – Repetição de sequências simples
Aplicações dos MM
• Estimação da diversidade genética de populações naturais 
e artificiais; 
• Fluxo gênico e de sistemas de cruzamentos; 
• Estudo de paternidade; 
• Conservação genética e construção de mapas gênicos; 
• Selecção assistida por marcadores (SAM) e melhoramento 
assistido por marcadores (MAM); 
• Avaliação de germoplasma; 
• Protecção de cultivares; 
• Identificação de parentais; 
• Teste de pureza de linhagens e híbridos; 
• Mapeamento de caracteres quantitativos e qualitativos. 
DNA e Direito
• Como o padrão genético é diferente para cada pessoa 
(com exceção dos gêmeos univitelínicos), a quebra do 
DNA de uma pessoa com enzimas de restrição 
produzirá um padrão de fragmentos típico 
DNA e Direito
A figura a seguir ilustra os padrões 
de bandas de eletroforese de 
quatro pessoas envolvidas, uma 
vítima (V) e 3 suspeitos (S1, S2 e S3) 
em uma investigação policial e de 
uma prova (P) coletada no local do 
crime.
a) A qual dos suspeitos pertence a 
prova? Justifique a sua resposta. 
b) Que tipo de material pode ser 
coletado e servir de prova em um 
caso como esse? 
c) Por que os resultados desse tipo 
de análise têm alto grau de 
confiabilidade?
DNA e testes de paternidade
Um casal do Sri Lanka que alegava ser os pais de um 
bebê encontrado após o tsunami que atingiu a Ásia, 
obteve a confirmação do fato através de um exame 
de DNA. O menino, que ficou conhecido como 
"Bebê 81" por ser o 81o. sobrevivente a dar entrada 
no hospital de Kalmunai, era reivindicado por nove 
casais. 
Algumas regiões do DNA são sequências curtas de 
bases nitrogenadas que se repetem no genoma, e o 
número de repetições dessas regiões varia entre as 
pessoas. Existem procedimentos que permitem 
visualizar essa variabilidade, revelando padrões de 
fragmentos de DNA que são "uma impressão digital 
molecular". Não existem duas pessoas com o 
mesmo padrão de fragmentos com excepção dos 
gêmeos monozigóticos. Metade dos fragmentos de 
DNA de uma pessoa é herdada de sua mãe e 
metade, de seu pai. 
Com base nos padrões de fragmentos de DNA 
representados a seguir, qual dos casais pode ser 
considerado como pais biológicos do Bebê 81?
DNA e testes de 
paternidade
Um teste de DNA foi solicitado 
por uma mulher que queria 
confirmar a paternidade dos 
filhos. Ela levou ao laboratório 
amostras de cabelos dela, do 
marido, dos dois filhos e de um 
outro homem que poderia ser o 
pai. Os resultados obtidos estão 
mostrados na figura a seguir. 
a) Que resultado a análise 
mostrou em relação à 
paternidade do Filho 1? E do 
Filho 2? Justifique. 
b) Num teste de paternidade, 
poderia ser utilizado apenas o 
DNA mitocondrial? Por quê?
Marcadores moleculares e conservação
A população é a unidade básica de conservação no
nível de espécies individuais.
Equilíbrio de Hardy-Weinberg: modelo para análise da
atuação de fatores evolutivos que conduzem a
estrutura genética a partir de população infinita e
panmítica.
A estrutura genética pode influenciar os processos
genéticos e ecológicos das espécies.
Marcadores moleculares e 
conservação
Efeito da fragmentação
– Afecta a actividade dos polinizadores e dispersores: 
isolamento reprodutivo
– Limitado potencial para dispersão
– Deriva genética
Redução da variabilidade genética
Marcadores moleculares e conservação
Esforços para a conservação resultaram no conceito de
População Mínima Viável (PMV), um tamanho limiar
abaixo do qual os riscos de extinção seriam
considerados extremamente altos:
– “Números mágicos” 50/500 (curto e longo prazos)
– Tamanho Efectivo Populacional (Ne), o número de
indivíduos que efectivamente contribui com seus
gametas para a próxima geração; depende de
aspectos reprodutivos, demográficos e genéticos
Fis: coeficiente de endogamia
Marcadores moleculares e conservação
Em longo prazo:
– redução do potencial evolutivo (capacidade das
populações em responder a alterações nas
pressões de seleção)
Em curto prazo:
– susceptibilidade a doenças e pragas
– susceptibilidade a agentes abióticos adversos
– expressão de alelos deletérios: depressão por
endogamia
Marcadores moleculares e 
conservação
• A PMV obtém-se dividindo Ne de referência
(Ne(ref)) pela razão Ne/N. 
• A Área Mínimo Viável (AMV) pode ser obtida 
por:
Marcadores moleculares e conservação
Tabela: Parâmetros para conservação genética de cinco fragmentos de 
Luehea divaricata Mart. & Zucc. no bioma Pampa. Santa Maria, RS, 2015.