melhoramento genético de plantas ( FAG)

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1MELHORAMENTO GENÉTICO
SISTEMAS REPRODUTIVOS 
DAS PLANTAS
RELAÇÕES COM O
MELHORAMENTO
(completo)
Faculdade de Agronomia Asssis Gurgacz – FAG
Cascavel-Paraná
Melhoramento Genético
Prof. Celso G. de Aguiar
2MELHORAMENTO GENÉTICO
Flor perfeita = Andrógina
3
As formas de reprodução determinam os
objetivos bem como a própria metodologia a
ser usada nos processos de melhoramento.
1) ASSEXUADA;
2) SEXUADA;
MELHORAMENTO GENÉTICO
4
ASSEXUADA
Reprodução assexuada ou vegetativa, novas plantas são
formadas através de órgãos vegetativos especializados.
A reprodução assexuada não envolve a fusão de gametas.
As novas plantas são obtidas pela divisão celular (mitose)
através de vários órgãos vegetativos tais como: raízes,
tubérculos, estolões, colmos, manivas, rizomas, rebentos,
estacas, borbulhas ou por cultura de tecidos. Em algumas
espécies as sementes são formadas sem passarem pela
meiose e fertilização, num processo conhecido como
apomixia.
MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: BESPALHOK F., J.C.; GUERRA, E.P.; OLIVEIRA, R. Melhoramento de 
Plantas. Disponível em ww.bespa.agrarias.ufpr.br
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ASSEXUADA
APOMIXIA:
Processo reprodutivo em que ocorre a
formação de sementes que não foram
originadas por meiose (“sementes
vegetativas ou falsas”).
gramíneas forrageiras 
citros = clones nucelares 
manga 
MELHORAMENTO GENÉTICO
6MELHORAMENTO GENÉTICO
7
SEXUADA
A reprodução sexuada se caracteriza pela
formação de gametas (meiose), fusão dos
gametas masculino e feminino (fertilização)
para formação de um embrião e
posteriormente da semente.
_ AUTÓGAMAS
_ALÓGAMAS
_INTERMEDIÁRIAS
MELHORAMENTO GENÉTICO
8MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Claudio Lopez –ESALQ/USP
9MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Adriano Bruzi – UFLA-MG 
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AUTÓGAMAS
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Autógamas.
_Predomina a reprodução sexuada por
autofecundação natural (x );
_O processo de autofecundação leva a formação de
Linhas Puras (Homozigose);
_Exemplos: soja, trigo, feijão, etc...
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Conceito de plantas autógamas:
•São aquelas que se reproduzem
preferencialmente por autofecundação;
•Apresentam taxa de fecundação cruzada < 5%;
• Apresentam taxa de autofecundação >95%.
(Allard, 1999).
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Plantas Autógamas:
_São espécies vegetais que se reproduzem por
autofecundação natural com taxa de 95% de
autofecundação e 5% de polinização cruzada, apresentam
flores completas e a polinização ocorre com o pólen
produzido pela própria flor;
_Explora a homozigose;
_A população é homogenia;
_Predomina a autofecundação natural.
MELHORAMENTO GENÉTICO
14
População Autógama:
_População de autógama é constituída por uma mistura de genótipos
homozigotos, pois os indivíduos são independentes quanto a produção,
não ocorrendo a troca de genes entre as plantas, indivíduos da
população são homozigóticos.
Variabilidade Genética em Autógamas:
_Mesmo em uma população autógama, existe variabilidade genética e
esta variabilidade é devido a presença de diferentes genótipos
homozigotos.
Os Objetivos do programa de melhoramento em autógamas é a
restauração da homozigose produzindo plantas homozigotas, ou seja,
Linhas Puras.
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Exemplos de algumas espécies autógamas de importância agronômica
Cereais Frutíferas Leguminosas
Arroz Nectarina Soja
Cevada Citrus Feijão
Aveia Pêssego Amendoim
Batata Ervilha
Trigo
MELHORAMENTO GENÉTICO
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ALÓGAMAS
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Alógamas
_Reprodução sexuada por meio de polinização cruzada;
_Plantas são heterozigotas na maioria dos locos;
_Os Alelos dominantes mascaram os efeitos dos alelos
recessivos;
_Exemplos: milho, araucária.
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Conceito de plantas alógamas:
•São aquelas que se reproduzem preferencialmente por
fecundação cruzada;
•Apresentam taxa de autofecundação <5%;
• Apresentam taxa de fecundação cruzada de >95%.
(Allard, 1999).
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Plantas Alógamas: 
_São espécies vegetais onde predomina o cruzamento natural
ocorrendo troca de genes livremente entre os indivíduos de uma
mesma população, as polinizações ocorrem com pólen de outras
plantas.
_Reproduzem-se preferencialmente por fecundação cruzadas, sendo
superior a 95% de fecundação cruzada;
_Caracteriza por ser populações altamente heterozigotas;
_No acasalamento entre indivíduos aparentados ocorre depressão
por endogamia;
_Acasalamento entre indivíduos contrastantes explora a heterose ou
vigor híbrido;
_Apresentam maior variabilidade intrapopulacional do que as
autógamas
MELHORAMENTO GENÉTICO
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População Alógama:
_População Alógama são conjuntos de
indivíduos da mesma espécie que ocupam o
mesmo local, apresentam continuidade no
tempo e possuem a capacidade de se
intercasalar ao acaso. São grupos de
indivíduos com constituição genética diferente,
formados por indivíduos heterozigotos e
homozigotos.
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Devido ao tipo de cruzamento (polinização cruzada) estão 
sujeitas a:
Depressão por endogamia: depressão por endogamia é o
efeito onde o valor fenotípico médio da população é
diminuído devido a acasalamentos consanguíneos;
Carga genética: é a expressão de genes que fazem com que
a adaptabilidade média da população seja diminuída. É o
aparecimento de genes deletérios e alelos letais que
podem se manifestar ou não.
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Exemplos de algumas espécies alógamas de importância agronômica
Cereais Frutíferas
Leguminosas
Milho Abacate Alfafa
Azevém Maçã Trevo
Manga
Uva
Mamão
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Intermediárias
_Os métodos de melhoramento são os mesmos das
espécies autógamas;
_Apresentam polinização cruzada entre 5% e 95%;
_Exemplos: Algodão, sorgo, café.
MELHORAMENTO GENÉTICO
24
Mecanismos de controle da polinização:
De acordo com a espécie, tipo e localização das
flores, atuam mecanismos que favorecem a
autogamia ou alogamia.
MELHORAMENTO GENÉTICO
25
Mecanismo que favorece a 
autogamia:
Cleistogamia: a autofecundação ocorre antes
da abertura da flor.
Exemplo: soja, trigo, feijão, etc..
MELHORAMENTO GENÉTICO
26MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. José Baldin Pinheiro, ESALQ/USP
27
Mecanismo que favorece a alogamia
(Polinização Cruzada)
Protoginia: estigma está receptivo antes do
amadurecimento do grão de pólen.
Exemplo: Abacate.
Protandria: pólen é liberado antes de o
estigma estar receptivo.
Ex: Milho, Cebola, Cenoura.
Monoicia: sexo separado na mesma planta.
Exemplo: milho, cucurbitáceas.
MELHORAMENTO GENÉTICO
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29
AUTOINCOMPATIBILIDADE GAMETOFÍTICA
(AIG)
MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Claudio Lopez –ESALQ/USP
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30MELHORAMENTO GENÉTICO
ALÓGAMAS: MILHO
INTERMEDIÁRIO: SORGO
AUTÓGAMAS: ARROZ, TRIGO
Sistema: A B R
Linha macho estéril
S(E) rfrf Linha mantenedora
N(F) rfrf Linha Restauradora
N(F) RfRf
MACHO ESTERILIDADE
31MELHORAMENTO GENÉTICO
Lote 01
( A ) X ( B )
 S(E) rfrf N(F) rfrf 
Macho Estéril Macho Fértil 
( A ) (Mantenedora)
S(E) rfrf 
Macho Estéril 
Multiplicação de Semente MACHO ESTÉRIL
32MELHORAMENTO GENÉTICO
Lote 02
Macho Estéril Macho Fértil
( A ) X ( R )
S(E) rfrf N(F) RfRf
(Restauradora)
Sem. Híbrida ( R )
S(E) Rfrf
Macho Fértil
Produção Semente Híbrida
33
ESTRUTURA 
GENÉTICA DAS 
AUTÓGAMAS
MELHORAMENTO GENÉTICO
34
AA x aa
MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. José Baldin Pinheiro, ESALQ/USP
35
Estrutura genética das Autógamas
(P1) (P2) Homozigotos Total
AA x aa (%)Aa
F1 0% 100% 0% 0
F2 25% 50% 25% 50
F3 37,50% 25% 37,50% 75
F4 43,75% 12,50% 43,75% 87,5
F5 46,88% 6,25% 46,88% 93,75
F6 48,44% 3,13% 48,44% 96,87
F7 49,22% 1,56% 49,22% 98,43
FInfinita 50% 0% 50% 100%
(1/2) 0 (1/2)
FInfinita [ 1 - (1/2)(n-1)]/2 (1/2)n-1 [ 1 - (1/2)(n-)]/2 1-(1/2)(n-1)
MELHORAMENTO GENÉTICO
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ESTRUTURA 
GENÉTICA DAS 
ALÓGAMAS
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Frequência de Alelos ou Alélicas:
p=A f(A)=p p + q = 1
q=a f(a)=q
MELHORAMENTO GENÉTICO
38MELHORAMENTO GENÉTICO
GENÓTIPO CÓDIGO
Nº DE 
INDIVÍDUOS
FREQUENCIA 
OBSERVADA
AA p = D N1 D = N1/N
Aa H N2 H = N2/N
aa q = R N3 R = N3/N
TOTAL N 1
39
Gametas Masculinos
G
am
et
as
 F
em
in
in
o
s
p(A) q(a)
p(A) p2(AA) pq(Aa)
q(a) pq(Aa) q2(aa)
E.H.W.(2ª Geração) = p2 + 2pq +q2 =1
(geração da descendência)
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Frequências Genotípicas e Alélicas
Genótipo Freq. Genotípica Freq. Alélica
AA p2 f(A) = p2 +(2pq/2)
Aa 2pq
aa q2 f(a) = q2 + (2pq/2) 
MELHORAMENTO GENÉTICO
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Frequência Genotípica
AA : Aa Aa : aa
p2 : 2pq : q2
AA = p2 = D Dominante
Aa =2pq = H Heterozigoto
aa = q2 = R Recessivo
MELHORAMENTO GENÉTICO
42
Frequência Gênica ou Alélica
f(A)
f(a)
F(A)= p2 + (2pq/2) F(A) = D + (H/2)
F(a) = q2 + (2pq/2) F(a) = R + (H/2)
MELHORAMENTO GENÉTICO
43MELHORAMENTO GENÉTICOMELHORAMENTO GENÉTICO
Genótipo Nº de Indivíduos
Freq. Genotípica
(Pop. Original)
AA=p2 D 300 D = 0,3
Aa=2pq H 600 H = 0,6
aa=q2 R 100 R = 0,1
1000 1,00
F(A) = D + H/2 = 0,30 +(0,60/2) = 0,60
F (a) = R + H/2 = 0,10 + (0,60/2) = 0,40
44MELHORAMENTO GENÉTICOMELHORAMENTO GENÉTICO
AA=p2 D
Aa=2pq H
aa=q2 R
1
2ª Geração
0,36
0,48
0,16
 2ª Geração
Freq. Genotípica 
População Original
F(A) = D + H/2 = 0,30 +0,60/2 = 0,60 f(A) = 0,36 +0,48/2 = 0,60
F (a) = R + H/2 = 0,10 + 0,60/2 = 0,40 f(a) = 0,16 + 0,48/2 = 0,40
1000 1 1
 1ª Geração
100 0,1 (0,402) = 0,16
600 0,6 (2*0,60*0,40) = 0,48
300 0,3 (0,602) = 0,36
Genótipo Nº de Indivíduos 1ª Geração
45MELHORAMENTO GENÉTICOMELHORAMENTO GENÉTICO
Genótipo
Seleção 
alelos 
recessivos
Após Seleção Freq. Genotípica 1ª Geração
(D+H+R=0,84) Após seleção após seleção
AA=p2 D 0,36 0,36/0,84=0,43 0,43 0,511
Aa=2pq H 0,48 0,48/0,84=0,57 0,57 0,408
aa=q2 R 0,00 0,00/0,84=0,00 0,00 0,081
0,84 1 1
eliminamos os recessivos
f(A) = D + H/2
f(A) = 0,43 +0,57/2 = 0,715
f(a) = R + H/2 f(a) = 0,00 + 0,57/2 = 0,285
E.H.W. NA 2ª GERAÇÃO
p(A) q(a)
(0,715 ) (0,285)
p(A) (0,715) 0,511 0,204
q(a) (0,285) 0,204 0,081
46MELHORAMENTO GENÉTICO
Demonstração do Equilíbrio de Hardy-Weinberg (EHW)
Nº de Freq. Genotípica 1ª 2ª Seleção Após Seleção Freq. Genotípica 1ª Geração
Genótipo indivíduos Pop. Original Geração Geração alelo recessivo (D+H=0,84) Após seleção após seleção
EHW
AA=p2 D 300 0,30 0,36 0,36 0,36 0,36/0,84=0,43 0,43 0,511
Aa=2pq H 600 0,60 0,48 0,48 0,48 0,48/0,84=0,57 0,57 0,408
aa=q2 R 100 0,10 0,16 0,16 0,00 0,00/0,84=0,00 0,00 0,081
1000 1,00 1,00 1,00 0,84 1,00 1,00
eliminamos os recessivos
F(A) = D + H/2 0,30 +0,60/2 = 0,60 0,36 +0,48/2 = 0,60 0,43 +0,57/2 = 0,715
F (a) = R + H/2 0,10 + 0,60/2 = 0,40 0,16 + 0,48/2 = 0,40 0,00 + 0,57/2 = 0,285
1ª Geração 2ª Geração Após Seleção
p(A) q(a) p(A) q(a) p(A) q(a)
0,60 0,40 0,60 0,40 0,715 0,285
p(A) 0,60 0,36 0,24 p(A) 0,60 0,36 0,24 p(A) 0,715 0,511 0,204
q(a) 0,40 0,24 0,16 q(a) 0,40 0,24 0,16 q(a) 0,285 0,204 0,081
47MELHORAMENTO GENÉTICO
EXERCÍCIO PASSO A PASSO
Tendo a frequência alélica:
1. Calcular a frequência genotípica;
2. Caso faça a seleção:
2.1 Recalcular a frequência genotípica após a 
seleção;
2.2 Recalcular a frequência alélica da nova 
descendência;
2.3 Recalcular a frequência genotípica da nova 
descendência.
48MELHORAMENTO GENÉTICO
49MELHORAMENTO GENÉTICO
50MELHORAMENTO GENÉTICO
Nº FREQ. Nº FREQ. 
GENÓTIPOS INDIV. GENOTIPICA GENÓTIPOS INDIV. GENOTIPICA
AA 90 90/1000 = 0,09 AA 346 346/1000 = 0,346
Aa 420 420/1000 = 0,42 Aa 484 484/1000 = 0,484
aa 490 490/1000 = 0,49 aa 170 170/1000 = 0,170
Total 1000 1000/1000 = 1,00 Total 1000 1000/1000 = 1,00
POPULAÇAO ORIGINAL
SEM SELEÇÃO COM SELEÇÃO
51MELHORAMENTO GENÉTICO
52
TÉCNICAS
DE 
HIBRIDAÇÃO
MELHORAMENTO GENÉTICO
53
TÉCNICAS
DE 
HIBRIDAÇÃO
MELHORAMENTO GENÉTICO
54
AUTÓGAMA
MELHORAMENTO GENÉTICO
55MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
Andreia C. Cavalheiro
57MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
58MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
59MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
60MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
61MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
62MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
63MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
64MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
65MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
66
ALÓGAMA
MELHORAMENTO GENÉTICO
67MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Natal Vello – ESALQ/USP
68MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Natal Vello – ESALQ/USP
69MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Natal Vello – ESALQ/USP
70MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Natal Vello – ESALQ/USP
71MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
72MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
73MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
74MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar - FAG
75MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Natal Vello – ESALQ/USP
76MELHORAMENTO GENÉTICO
77MELHORAMENTO GENÉTICO
78MELHORAMENTO GENÉTICO
CRAMBE
79MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
80MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
81MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
82MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
83MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
84MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
85MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
86MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
87MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
88MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR
89MELHORAMENTO GENÉTICO
Fonte: Prof. Celso Aguiar – FAG – Cascavel-PR