AULA SOBRE GENÉTICA QUANTITATIVA

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Genética quantitativa
Kian Eghrari Moraes
kianem@gmail.com
Tópicos
• Caracteres quantitativos vs caracteres qualitativos;
• Segregação contínua (altura de planta, ciclo, produtividade) vs
segregação descontínua (cor da flor, grão liso e rugoso, milho doce e 
milho verde);
• Interações alélicas: aditiva, dominante e sobredominante;
• Sistema de reprodução das plantas (assexuadas e sexuadas, sendo as 
últimas classificadas como plantas autógamas e plantas alógamas);
• Heterose e endogamia;
• Herdabilidade = VarGenética/VarFenotípica
Caracteres qualitativos
Controlados por poucos genes;
Segregação mendeliana 3:1, 
9:3:3:1;
Pouco influenciados pelo ambiente
http://www.jamesandthegiantcorn.com/2010/02/03/we-got-to-genetics-in-class-today-and-
the-story-of-the-shrunken-2-gene/
http://www.uagro.com.br/editorias/agricultura/milho/2013/06/18/colheita-do-milho-avanca-em-
mato-grosso-e-36-da-safra-ja-foi-comercializada.html
Caracteres quantitativos
Poligênicos, ou seja, controlados 
por muitos genes;
Mensurações de quantidades, 
como: g, m², kg ha-1, cm2;
Muito influenciados pelo ambiente
Fenótipo (F) = Genótipo (G) + Ambiente (A)
Experimentos de Mendel Caracteres qualitativos
Hipótese dos fatores multíplos (Nilsson-Ehle e 
East, 1910)
• Característica controlada por muitos genes;
• Cada gene tem um pequeno efeito sobre o fenótipo;
• Grande número de classes fenotípicas;
• Binômio de Newton (a+b)m; m = número de alelos
Hipótese dos fatores múltiplos - poligenes
Distribuição de frequência para o caráter peso das sementes do feijoeiro, considerando ausência
de efeito ambiental e diferentes números de genes de efeito ADITIVO:
2 genes
1 gene
4 genes
Hipótese dos fatores múltiplos - poligenes
8 genes
Hipótese dos fatores múltiplos - poligenes
Caracteres quantitativos
• Utilização de parâmetros estatísticos: médias, variâncias, coeficientes 
de regressão, correlações;
• Trabalhar com grandes populações;
• Grande número de genes  poligênico  cada gene influencia um 
pouco a característica  ambiente afeta cada gene;
• Exemplos: altura de planta e produtividade de grãos. 
*Ambiente: fertilidade do solo, umidade relativa do ar, temperatura, fotoperíodo, 
ventos, regime hídrico, intensidade de chuvas...
Genótipos diferentes 
podem apresentar o 
mesmo fenótipo
Genótipos iguais 
podem ter fenótipos 
diferentes;
Ambiente
F = G + A
Variação ambiental
http://maize.org/16-new-cimmyt-maize-lines-released/
Trabalho de East,
1916
Trabalho pioneiro no 
estudo de caráter 
quantitativo
Variação contínua Curva normal
Caracteres qualitativos
• Um ou poucos genes influenciam a característica;
• Variação descontínua;
• Classes fenotípicas distintas;
• Exemplos: textura da semente do milho, cor de flor da soja, eventos 
transgênicos.
Exemplo gene shrunken2
http://www.jamesandthegiantcorn.com/2010/02/03/we-got-to-genetics-in-class-today-and-the-story-of-the-shrunken-2-gene/
http://senweb.lr.k12.nj.us/downing/corn_genetics_1.htm
Interações alélicas
• Interação alélica dominante;
• Interação alélica aditiva;
• Interação alélica sobredominante.
Interações Alélicas:
Dominância
a = 25
d = 25 
d = a ou 
d/a = 1,0
Interação Alélica 
de Dominância
µ = 35 
µ representa o ponto médio entre os dois genótipos 
homozigóticos
a mede o afastamento de cada genótipo homozigótico em 
relação a média
d mede o afastamento do heterozigoto em relação à 
média
aa AA, Aa
10 60-a +a35
µ
d
Interação alélica dominante
•F1 = P1 : F2 < F1
• AA = 2
• BB = 2
• Aa = 2
• Bb = 2
• aa = 1
• bb = 1
AABB AABb AAbb
4 4 3
AaBB AaBb Aabb
4 4 3
aaBB aaBb aabb
3 3 2
Número de locos 
com dois alelos
Número de 
genótipos
Número de 
fenótipos*
1 (A, a) 3 2
2 (A, a, B, b) 9 4
... ... ...
20 3.486.784.401 1.048.576
N 3n 2n
*com dominância completa
Interações Alélicas: 
Aditiva
aa AA 
µ
10 60-a +a35
d
Aa
a = 25
µ = 35 
Considerando 1 gene com 2 alelos:
d = 0 ou 
d/a = 0
Interação Alélica 
Aditivad = 0 
µ representa o ponto médio entre os dois genótipos 
homozigóticos
a mede o afastamento de cada genótipo homozigótico em 
relação à média
d mede o afastamento do heterozigoto em relação à 
média
Interação alélica aditiva
•F1 = (P1 + P2)/2 : F2 = F1
• A = 2
• B = 2
• a = 1
• b = 1
AABB AABb AAbb
8 7 6
AaBB AaBb Aabb
7 6 5
aaBB aaBb aabb
6 5 4
Interações Alélicas: 
Sobredominância
a = 25
d = 45 d > a ou
d/a > 1,0
Interação Alélica 
de 
Sobredominância µ = 35 
10
AA 
-a +a
µ
35
d
Aa
60
80
aa
µ representa o ponto médio entre os dois genótipos 
homozigóticos
a mede o afastamento de cada genótipo homozigótico em 
relação à média
d mede o afastamento do heterozigoto em relação à 
média
Interação alélica sobredominante
•F1 > P1 : F1 > (P1 + P2)/2 : F2 < F1
• Aa = 3
• Bb = 3
• AA = 2
• BB = 2
• aa = 1
• bb = 1
AABB AABb AAbb
4 5 3
AaBB AaBb Aabb
5 6 4
aaBB aaBb aabb
3 3 2
Outro exemplo em caráter qualitativo
• Assexuadas
• Sexuadas: autógamas e alógamas
Sistema de reprodução de plantas
Assexuadas
• Propagadas vegetativamente;
• Alto grau de heterozigose;
• Alta segregação quando propagadas por via sexual.
Fonte: http://www.sifaeg.com.br/xtimeline/inovacao-plantio-da-cana-de-acucar/
Sistema de reprodução de plantas
https://www.upmbiofore.com/upm/long-term-commitment-to-eucalyptus-in-uruguay/
Sistema de reprodução de plantas
intermediárias
Sexuadas
• Autofecundação natural;
• População mistura de linhagens endogâmicas;
• Variabilidade genética: diferentes genótipos homozigóticos;
• Estrutura: cleistogamia – antes da antese (fecundação com a flor 
fechada).
Sistema de reprodução de plantas
Autógamas
Fonte: https://pixabay.com/pt/arroz-planta-campo-agricultura-2207438/
Fonte: 
http://denisegomesludwig.blogspot.com.br/2015/05/19-de-
maio-soja-leguminosa-planta.html
Fonte: http://panoramaagrario.com/2016/07/fao-preve-mayor-
produccion-trigo-consumo-cereal-en-2016-2017/
Fonte: 
http://denisegomesl
udwig.blogspot.com
.br/2015/05/18-de-
maio-feijao-
leguminosa-
semente.html
Alógamas
• Polinização aberta;
• Estruturas: protoginia, protandria; monoicia, dioicia, 
autoincompatibilidade.
Sistema de reprodução de plantas
Fonte: http://www.curasaudavel.com/site/?p=1438 Fonte: http://denisegomesludwig.blogspot.com.br/2015/05/15-de-maio-milharal-milho-
planta-cereal.html
Fonte: 
https://biology.stackexchange.com/questions/2773
8/which-papaya-lechosa-plant-male-or-female-
bears-fruit
Intermediárias
• Algodão
• Sorgo
Sistema de reprodução de plantas
Fonte: http://diariodebiologia.com/2015/07/qual-a-origem-do-algodao-
comprado-no-supermercado/ Fonte: http://www.dowagro.com/pt-br/brasil/cultures/sorgo
Heterose
• Conhecida também como 
vigor híbrido;
• Produção de híbridos com 
maiores vigor e produtividade. 
Fenômeno pouco entendido
Hipóteses:
Dominância;
Sobredominância;
Epistasia.
Definições: 
É o aumento de vigor, da altura de planta, do conteúdo de carboidratos, da 
produtividade e da intensidade de fenômenos fisiológicos entre indivíduos 
contrastantes (FEHR, 1987);
Restauração do vigor após o primeiro cruzamento entre indivíduos endogâmicos
(DARWIN, 1878; SHULL, 1908).
http://www.esalq.usp.br/cprural/glossario/letra?ini=H
http://mooselab.cropsci.illinois.edu/heterosis.html
Quantificando a heterose
• No âmbito genético/acadêmico
h = F1 - (P1 + P2)/2 
Superioridade em relação a média dos parentais
• No âmbito comercial/econômico
h = F1 - Psuperior (parental superior);
h = F1 - Híbirido Elite (híbrido comercial)KRIEGER et al., 2010
Heterose na prática
• 1 kg de variedade de tomate = R$ 
25,00;
• Independente da genética da 
semente o custo por planta é R$ 
5,00;
• 1.000 pés produzem 100 caixas;
• Caixa = R$ 40,00;
• Renda = R$ 4.000,00
• 1.000 sementes híbridas de tomate 
(3 g) = R$ 300,00;
• Independente da genética da 
semente o custo por planta é R$ 
5,00;
• 1.000 pés produzem 500 caixas;
• Caixa = R$ 80,00;
• Renda = R$ 40.000,00
Endogamia
• Cruzamento entre indivíduos 
aparentados;
• Depressão por endogamia:
Perda de vigor, altura e 
produtividade pela presença de 
alelos recessivos em 
homozigose;
Homozigose de alelos 
recessivos;
Carga genética.
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 Frequente
Autoincompatibilidade Não Ocorre Frequente
Sistema de reprodução de plantas
Viglioni Penna, 2011
VG/VF grau de determinação genética
Estimativa dos componentes de variância
Ramalho et al., 2012; Falconer, 1989
h2 Correspondência entre o fenótipo e 
o valor genético
h2 varia de 0 a 1 
h2 baixa sofre muita 
influência ambiental
Zea mays
Notas de doença em 
genótipos de milho.
Variância Média
P1 0,87 2,95
P2 0,24 7,82
F1 0,52 2,90
F2 2,93 4,79
RCP1 1,38 3,0
RCP2 2,56 6,14
(0,87 + 0,24 + 0,52)/3 = 0,54
2,93 – 0,57 = 2,36
Herberte Silva, 2017
Notas de doença em folhas de milho de 1 a 9. 
*A nota mais baixa representa menor severidade da 
doença.
Herdabilidade no sentido amplo (ha2)
ha2 = VG/VF ha2 = 2,36/2,93
ha2 = 0,805
Zea mays
Herberte Silva, 2017
Notas de doença em 
genótipos de milho.
Variância Média
P1 0,87 2,95
P2 0,24 7,82
F1 0,52 2,90
F2 2,93 4,79
RCP1 1,38 3,0
RCP2 2,56 6,14
1,92/2,93 = 0,65 = 65%
(2*2,93 – 1,38 – 2,56) = 1,92
Herdabilidade no sentido restrito (hr2)
VA/VF: o quanto do fenótipo da progênie é determinado pelos 
genes dos parentais (Falconer, 1989).