Melhoramento de plantas autogamas

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BIOTECNOLOGIA E MELHORAMENTO
Leila Alves Netto
Introdução
Sexuada
Assexuada
Alógama
Autógama
Introdução
Para fins de melhoramento, geralmente as espécies intermediárias são tratadas como alógamas.
Espécies Alógamas: > 95% de fecundação cruzada.
Espécies Autógamas: < 5% de fecundação cruzada
Introdução
As plantas autógamas incluem as espécies que possuem flores hermafroditas que se reproduzem predominantemente por meio da autopolinização. 
Taxa variável de cruzamentos (máximo de 5%).
Hermafrodita
Passiflora spp.
Cleistogamia
Mecanismo que permite a autofecundação antes de ocorrer a abertura da flor.
Soja
Feijão
É possível realizar
cruzamentos controlados em espécies autógamas, com maior
ou menor dificuldade, dependendo da espécie.
Introdução
A autofecundação produz linhagens puras, priorizando as características que se pretende evidenciar. 
Linhagens puras são organismos que tenderão sempre a apresentar as mesmas características após a autofecundação, isto é, as características não irão variar ao longo das gerações
Efeito da endogamia na constituição genética das
populações segregantes
Decorrer das autofecundações há incremento na
frequência de locos em homozigose e diminuição
dos locos em heterozigose.
Teoria das linhas puras
A teoria das linhas puras foi desenvolvida pelo botânico dinamarquês W.L. Johannsen em 1903, que conduziu uma série de experimentos com a variedade de feijão Princess;
Utilizou um lote de sementes de diferentes tamanhos no qual investigou o efeito da seleção sobre o peso médio das sementes das progênies;
Wilhelm Johannsen
Principais conclusões sobre o experimento:
 As sementes eram homozigotas quanto aos genes que controlam o seu tamanho (Feijoeiro/autógama) 
 A seleção em uma população heterogênea é efetiva para isolar linhas distintas 
 A seleção dentro destas linhas é ineficiente 
Teoria das linhas puras
Johannsen estabeleceu três princípios com seus estudos:
Há variações herdáveis e variações causadas pelo ambiente;
A seleção só é efetiva se recair sobre diferenças herdáveis;
A seleção não gera variação;
Final do século XIX, a seleção de linhas puras passou a ser um método organizado de melhoramento
Métodos de Melhoramento de Espécies Autógamas
Métodos para explorar a variabilidade genética existente nas populações:
Introdução de linhagens;
Seleção massal;
Seleção genealógica;
Variabilidade deve ser gerada artificialmente:
Hibridação
Introdução de linhagens
A introdução de linhagens é considerado um método de melhoramento, pois contribui efetivamente para a melhoria do potencial genético em uma dada região.
Visualizada sob dois enfoques:
 Introdução de germoplasma para ser utilizado como fonte de variabilidade em hibridações;
 Uso direto em uma dada região.
Introdução de linhagens
É evidente que o trabalho do melhorista, embora ele não tenha criado as linhagens, deve utilizar de suas habilidades para identificar aquelas que deverão ser recomendadas aos agricultores;
Com a lei de proteção de cultivares, para que ocorra a introdução de linhagens de outros programas nacionais há necessidade de um acordo formal entre as instituições envolvidas, para que o material recomendado possa se comercializado como semente.
Seleção massal
O emprego desse método é relativamente pequeno. Ele utiliza basicamente a habilidade dos melhoristas em, visualmente, identificar os indivíduos genotipicamente superiores.
Eficiente para caracteres de alta herdabilidade, onde há uma boa correspondência entre o fenótipo e o genótipo, ou seja, quando é pequena a influência do ambiente na manifestação do caráter.
Seleção massal
O método só é aconselhável também para aqueles caracteres que são pouco influenciados pela densidade de semeadura, pois há necessidade que as plantas sejam mais espaçadas para facilitar a seleção visual.
Seleção genealógica
Este método consiste na seleção individual de plantas feita na população original, seguida da observação de suas descendências, para fins de avaliação. Nenhum genótipo é criado, apenas procura-se isolar os melhores genótipos já presentes na população heterogênea.
Hibridação
Hibridação é a fusão de gametas geneticamente diferentes, que resulta em indivíduos híbridos heterozigóticos para um ou mais locos.
O objetivo do melhoramento por hibridação é reunir em uma nova linhagem pura alelos favoráveis presentes em dois ou mais “genótipos”.
Hibridação
Na hibridação de espécies autógamas, os genitores são cruzados artificialmente;
A hibridação artificial de espécies autógamas objetiva reunir em uma nova linhagem pura, alelos favoráveis presentes em duas ou mais cultivares comerciais
Após a hibridação o objetivo do melhoramento de espécies autógamas é obter indivíduos homozigóticos por sucessivas gerações de autofecundação. 
Hibridação
As populações podem ser originadas:
Cruzamento simples;
Cruzamento dublo;
Cruzamento triplo;
Retrocruzamento;
Hibridação
Os passos necessários para o desenvolvimento de linhagens puras por meio da hibridação são os seguintes:
Seleção de parentais e hibridação; 
Geração F1; 
Condução de populações segregantes; 
Seleção de plantas individuais; 
Avaliação de linhagens puras em gerações avançadas; 
Produção comercial de sementes do novo cultivar. 
1. Seleção de parentais e hibridação
Aspectos para a escolha de parentais: 
Caracteres agronômicos chaves; 
Herança dos caracteres a serem melhorados; 
Divergência genética entre os possíveis parentais; 
Fontes de germoplasma parental;
Seleção de parentais e hibridação
Após escolher os genótipos a serem utilizados, realizar a hibridação ou cruzamento artificial;
Local: geralmente em ambiente protegido;
A flor que vai receber o pólen deve ser emasculada, isto é, deve-se retirar suas anteras antes delas estarem maduras, para evitar auto polinização;
Após esta operação, o pólen do parental masculino é levado à antera da flor que se quer polinizar através de um pequeno pincel.
 Cada flor polinizada deve receber uma pequena etiqueta com a identificação do parental feminino e masculino.
Praticar
Exemplo Trigo!
2. GERAÇÃO F1
As sementes obtidas do cruzamento descrito acima darão origem à geração F1;
Quantidade de plantas que devemos ter em F1 vai depender da quantidade de plantas F2 que vamos necessitar;
Exemplo:
Supondo que se deseja obter 2.000 sementes F2 e que o número
médio de sementes de cada planta F1 é 50. Qtas sementes na F1 eu preciso?
3. Condução de populações segregantes
Os métodos de condução de populações segregantes tem a finalidade de, através de sucessivas autofecundações, obter indivíduos homozigotos. 
Método da População (Bulk);
Método do Genealógico (Pedigree);
Método do SSD;
 (descendente de uma única semente)
Método do Retrocruzamento;
 (caracteres qualitativos) gerada artificialmente
Método da População
É o método mais simples de condução de gerações segregantes; 
Após 5 a 6 gerações de autofecundação, teremos uma população na qual os indivíduos serão praticamente homozigotos, mas com variabilidade genética;
Nilsson-Ehle, 1909
Método da População
Nesta etapa, faremos seleção de plantas individuais baseadas na aparência da planta;
 É um método menos trabalhoso e mais barato que o genealógico, pois as gerações iniciais requerem pouca mão de obra (plantio e colheita), podendo ser realizadas em quaisquer ambientes.
Método da População
Etapas:
a a d. Nas gerações F2 a F5 é feito somente plantio e colheita, sem seleção.Em cada geração toma-se uma amostra de sementes para plantar na geração seguinte. Em F5 colhem-se sementes de plantas individuais;
e. Plantio das progênies F6 em linhas, em experimentos com repetições
e com seleção das progênies (linhas puras) superiores. A seleção é feita somente entre progênies;
Método da População
f. F7 em diante. Avaliação extensiva das linhas selecionadas, em experimentos com repetições, em vários locais e anos, e utilizando cultivares comerciais como testemunhas. Seleção das linhas puras superiores, que poderão ser liberadas como novos cultivares.
Método da População
Vantagens
Economia de mão de obra na condução da população;
Possibilidade de condução de gde números de populações;
Aumento da proporção de indivíduos mais adaptados e competitivos;
Desvantagens
Inadequado para espécie comercial que não é semente;
Impossibilita o uso de casa de vegetação e condução de mais 1 geração por ano;
Não possibilita o uso da população para estudos de herdabilidade;
Método S.S.D: “Single-seed descent”
O princípio envolvido com este método (S.S.D.) é o mesmo do método anterior (Método da População), isto é, a seleção se inicia após a população atingir a homozigose.
A principal diferença é no processo de amostragem de sementes das gerações F2 a F4.
As demais etapas são idênticas, isto é, a seleção inicia-se somente após atingir da homozigose.
Método S.S.D: “Single-seed descent”
Etapas:
a a d. Nas gerações F2 a F5 é feito somente plantio e colheita, sem seleção.Colhe-se sempre uma semente por planta para formar a amostra dageração seguinte. Em F5 colhem-se plantas individuais;
e. Plantio das progênies F6 em linhas, em experimentos com repetições, com seleção das progênies superiores (linhas puras). A seleção é praticada somente entre linhas;
Método S.S.D: “Single-seed descent”
Etapas:
F7 em diante. Avaliação extensiva das linhas selecionadas e experimentos com repetições, em vários locais e anos, utilizando testemunhas (melhores cultivares). Seleção das linhas puras superiores que poderão ser liberadas como novos cultivares.
Método S.S.D: “Single-seed descent”
Vantagens
Fornece máx variância genética entre linhagens e pop final;
Atinge rapidamente o nível desejado de homozigose;
Fácil condução;
Econômico;
Pode conduzir fora da região de adaptação;
Desvantagens
Pequena oportunidade de seleção nas gerações precoces;
Não se beneficia da seleção natural quando esta é favorável;
Método Genealógico
Baseia-se na seleção individual de plantas na população segregante com avaliação de cada progênie separadamente.
A seleção é baseada no genótipo dos indivíduos ao contrario da seleção massal (fenótipo);
Hjalman Nilsson
Método Genealógico
Etapas:
a.Plantio da geração F2 em espaçamento apropriado para permitir uma produção adequada de sementes. Colheita individual das plantas;
b. Plantio das progênies F3 em linhas, com seleção das melhores plantas dentro das melhores progênies;
c. Plantio das progênies F4 em linhas, com seleção das melhores plantas dentro das melhores progênies;
Método Genealógico
Etapas:
d. Plantio das progênies F5 em linhas e colheita das melhores plantas dentro das melhores progênies;
e. Plantio das progênies F6 em linhas, com repetições e seleção das melhores progênies (linhas puras). Seleção somente entre progênies;
f. F7 em diante: Avaliação das linhas selecionadas utilizando experimentos com repetições, em vários locais e anos, incluindo testemunhas (melhores cultivares). Seleção das linhas puras superiores que poderão ser liberadas como cultivares.
Método Genealógico
Vantagens
Controle do grau de parentesco entre as seleções;
Descarte de indivíduos inferiores em gerações precoces
Permite a utilização de dados obtidos para estudos genéticos;
Desvantagens
Condução de uma única geração por ano;
Elevada mão de obra;
Pessoal qualificado;
RAPOSO et al. (2005)
Os métodos de condução de populações segregantes do feijoeiro não apresentam diferenças marcantes na obtenção de famílias superiores. 
Considerando a facilidade e flexibilidade de condução, os métodos bulk e SSD são mais vantajosos para os melhoristas.
4. Seleção de plantas individuais
A partir da geração F5 ou F6, teremos uma população formada por plantas diferentes e homozigotas. Nesta fase faremos a seleção individual a partir da aparência das plantas (fenótipo).
Cada planta selecionada dará origem a uma linha na próxima fase, constituindo-se no primeiro teste de progênie. 
5. Ensaios comparativos de produção 
As linhas selecionadas no primeiro teste de progênie darão origem a blocos, constituindo-se no segundo teste de progênie. 
A partir daí teremos os ensaios comparativos de produção, quando as linhagens resultantes serão testadas em vários locais e por vários anos.
Experimentos 
Ensaios Preliminares
Ensaios Finais
Comissão técnica / recomendação
5. Ensaios comparativos de produção 
Histórico
https://www.youtube.com/watch?v=uMwINvwByNc