Aula 2. Variabilidade Genética

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Variabilidade GenéticaVariabilidade Genética
Professor: Dr. João de Andrade Dutra Filho
Disciplina – Melhoramento de Plantas
Pombal, 2015
SumárioSumário
�� A variação e seu significado biológico;A variação e seu significado biológico;
�� Conservação da variabilidade genética;Conservação da variabilidade genética;�� Conservação da variabilidade genética;Conservação da variabilidade genética;
�� Mutações;Mutações;
�� Agentes mutagênicos;Agentes mutagênicos;
�� Indução de mutações no melhoramento de Indução de mutações no melhoramento de 
plantas;plantas;
�� Transformação gênica;Transformação gênica;
�� Variação somaclonal;Variação somaclonal;
�� Recombinação.Recombinação.
1. A variação e seu significado biológico1. A variação e seu significado biológico
Genética
Hereditariedade
Variação Diferenças fenotípicas Variação Diferenças fenotípicas 
entre indivíduos numa 
população.
Caráter: atributos biológicos que identificam um
indivíduo (variedade)
�Altura das plantas;
�Cor das fohas;
�Tamanho das raízes;
�Cor do grãos;�Cor do grãos;
�Tamanho dos grãos;
�Teor de proteína;
�Teor de óleo;
�Produtividade de 
grãos;
�Prolificidade etc.
Variação 
Fenotípica
PRODUTIVIDADE 
DE GRÃOS
CONSTIUIÇÃO 
GENÉTICA=
CONDIÇÕES DE 
CLIMA E SOLO+
EQUAÇÃO DA PERISTASE
F G= A+
GENÓTIPO AMBIENTEFENÓTIPO
VARIAÇÃO 
FENOTÍPICA
VARIAÇÃO 
GENÉTICA
VARIAÇÃO 
AMBIENTAL
Variação ambiental: se deve a diferenças na
fertilidade do solo, nutrição, temperatura,
precipitação...
Como provar sua existência?
Sempre presente;
Não é transmitida a descendência!!!
222
AGF
σσσ +=
Variação genética: diferenças devido a constituição
genética dos indivíduos da população.
Sempre presente;
É transmitida a descendência!!!
222
AGF
σσσ +=
Que implicações isso teria para o trabalho Que implicações isso teria para o trabalho 
do melhorista?do melhorista?
1º Só é possível fazer melhoramento se houver 
variação (variabilidade) genética;
1º Só é possível fazer melhoramento se houver 
variação (variabilidade) genética;
2º É possível medir (mensurar) essa variação;
3º Uniformidade genética é um risco para a 
agricultura mundial.
60120180
222
+=
+=
AGF
σσσ
2. Conservação da variabilidade genética2. Conservação da variabilidade genética
Bancos de Germoplasma: Conjunto de genótipos
representativos de uma
espécieespécie
Reservatório
Gênico
Atender as 
necessidades dos 
programas de 
melhoramento
Conservação in situ: conservação da espécie no
ambiente em que evolui
Conservação ex situ: conservação da espécie fora
ambiente em que evolui
Funções do banco de Funções do banco de germoplasmagermoplasma
1º Prospecção e coleta;
2º Introdução, intercâmbio e quarentena;
3º Caracterização;
4º Inspeção, multiplicação e regeneração.
MutaçõesMutações
Mutação = Mudança (Hugo de Vries, 1901 – 1903).
Alterações no material genético material genético de um organismo.
Material Genético Material Genético 
DNADNA
GENE?GENE?
Classificação das mutações
1. Gênicas
2. Cromossômicas: numéricas e estruturais
A mutação é um processo que cria A mutação é um processo que cria 
variabilidade genética!!!variabilidade genética!!!
Agentes mutagênicosAgentes mutagênicos
• Físicos: descoberto por
Roentgen (1895)Roentgen (1895)
Ex: raios ultravioleta,
radiações ionizantes (raios x,
raios gama, prótons e nêutrons);
- Eficientes na obtenção de
mutantes;
Aparelho de raios x
• Raios gama
- obtidas de radioisótopos (núcleos instáveis);- obtidas de radioisótopos (núcleos instáveis);
- Tratamentos prolongados em casa de vegetação;
- Plantas expostas durante o desenvolvimento;
- Câmaras de radiação com proteção adequada.
Todas as partes da planta
podem ser irradiadas, mas
algumas são mais fáceis que
outrasoutras
Ex: sementes e pólens
Dificuldade: dose certa
Agentes mutagênicosAgentes mutagênicos
• Químicos: Auerbach e Robson (1942)
Drogas químicas podem ser utilizadas para
induzir mutações
Ex: Gás mostarda, agentes alquilantes
(etilenimina, dimetilsulfato, etilmetanos sulfonato
(EMS).
- induzem pareamentos errados entre bases;
Indução de mutações no melhoramento de Indução de mutações no melhoramento de 
plantasplantas
Ex: soja, feijão, arroz, trigo, cevada, alface, Ex: soja, feijão, arroz, trigo, cevada, alface, 
tomate, citrus entre outras...
MutagêneseMutagênese
Mutagênese: Mutagênese: 1950 e 1960
Valor limitado para 
caracteres quantitativos
Número de variedades desenvolvidas por mutação 
é pequeno quando comparado ao número obtido 
por hibridação e seleção.
Quando usar mutagênese? Quando usar mutagênese? 
•• Casos em que a característica procurada não 
existe no germoplasma e não se deseja usar existe no germoplasma e não se deseja usar 
transgênicos
• Produzir genes mutantes: transfere-se esse gene 
via retrocruzamento para a variedade ou para um 
dos genitores no caso de híbridos
Transformação gênicaTransformação gênica
• 1970: biologia molecular
Engenharia genética (DNA recombinante)Engenharia genética (DNA recombinante)
- Isolamento do gene;
- Clonagem:
- Transferência para o organismo receptor.
Objetivo: expressar a característica de interesse
Transformação via Agrobacerium tumefacians
Transformação via eletroporação
Transformação via biobalística
Transformação via microinjeção
Ex: Tabaco, milho, alfafa, algodão, tomate, mamão, 
trigo, sorgo, soja...
Variação somaclonalVariação somaclonal
Variabilidade proveniente do cultivo in vitro.
Plantas regeneradas da cultura in vitro são fenotípica 
e geneticamente idênticas à que lhe deu origem. e geneticamente idênticas à que lhe deu origem. 
Meio de cultura
Idade das células
Efeito da luz
Temperatura
Fisiológica
Epigenética
GenéticaTemperatura Genética
Valor para espécies propagadas vegetativamente e;
Plantas autógamas com genótipo fixado (100% 
homozigóticas).
Difícil obter variação somaclonal desejável. 
RecombinaçãoRecombinação
Formação de novas combinações de genes comoFormação de novas combinações de genes como
resultado da segregação e crossing-overs no
processo da meiose;
Proporciona o surgimento de novos fenótipos na
população.
Considerando apenas 2 
genesgenes
4 fenótipos diferentes
9 genótipos diferentes
Nº de genes Nº de gametas 
diferentes em 
F1 
Combinações 
Genotípicas 
possíveis em 
F2 
Classes 
genotípicas 
diferentes em 
F2 
Número de 
genótipos 
homozigóticos 
em F2
1 2 4 3 21
2
3
4
.
.
.
n
2
4
8
16
.
.
.
2n
4
16
64
256
.
.
.
4n
3
9
27
81
.
.
.
3n
2
4
8
16
.
.
.
2n
A A recombinação recombinação é um processo é um processo 
que que ‘GERA’ ‘GERA’ variabilidade variabilidade que que ‘GERA’ ‘GERA’ variabilidade variabilidade 
genética!!!genética!!!
Considerações finaisConsiderações finais
- A variabilidade genética é matéria prima para o
melhoramento;melhoramento;
- A uniformidade genética é um risco para a
agricultura mundial;
- O melhorista deve ter habilidade de detectar a
ocorrência da variação e identificar sua natureza;
- É fundamental a conservação da variabilidade
genética para a continuidade das espécies e para
atender as necessidades futuras da humanidade.