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Seleção de Genitores Variedades e Introdução de germoplasma Norma Eliane Pereira Profa.DCAA/UESC norma@uesc.br Boa escolha de genitores e planejamento de cruzamentos resulta em sucesso no melhoramento e maximiza a utilização dos genes desejáveis. Programas de melhoramento devem otimizar recursos disponibilizados para sua realização. Escolha inapropriada do germoplasma – fator crítico limitante. Boa escolha de genitores e planejamento de cruzamentos Como escolher corretamente os genitores? Critérios: 1º - com base em informações e conhecimento científicos com vistas a variedades superiores. 2º -considerar aspectos legais ao utilizar o germoplasma desenvolvido por outras instituições. Tipos de cruzamentos Desenvolvimento varietal: desenvolvimento de novas cultivares. Genitores devem ser agronomicamente superiores e adaptados a região de cultivo. Desenvolvimento de germoplasma: são genitores que apresentam características que se deseja introduzir em um programa de melhoramento, mas que trazem consigo atributos não desejáveis às novas cultivares. Em geral é um germoplasma exótico (silvestres) que deve ser adaptado e incluído em bancos de germoplasma. Objetivos de longo prazo. Estudos genéticos: visa estudar aspectos genéticos de um determinado caráter de uma espécie (ex.: estudar a herança de um determinado caráter. ex.: trigo semianão). Os genitores deverão ser divergentes quanto a característica em estudo. Tipos de cruzamentos Classificação dos cruzamentos quanto a diversidade genética dos genitores Cruzamento convergente: distância genética entre genitores é pequena, ou seja, genitores aparentados. População segregante com moderada a baixa variância genética, em geral associada a alta performance média. Classificação dos cruzamentos quanto a diversidade genética dos genitores Cruzamento convergente (cont.): Geralmente envolve variedades superiores. Espera-se que combinações gênicas favoráveis sejam preservadas e que pequenos ganhos genéticos obtidos da população com alta performance média represente um incremento real em relação ao do melhor genitor. Variedade adaptada x variedade adaptada Variedade adaptada x linhagem elite linhagem elite x linhagem elite Cruzamento divergente: existe grande distância genética entre os genitores. Populações segregantes originárias deste cruzamento apresentam grande variabilidade genética e baixa a moderada performance. Genitores não adaptados a uma região de cultivo podem ser selecionados por apresentarem característica inexistente no germoplasma local. Deve-se reduzir a contribuição genética dos tipos inadaptados por meio de um ou mais retrocruzamentos com os tipos adaptados. Probabilidade de obtenção de genótipos contendo a característica alvo. É calculada pela multiplicação das probabilidades de obtenção de cada característica na população segregante. Muitas característica podem ser ligadas e a probabilidade real difere da calculada. Ex.: soja – indescência da vagem - ¼ resistência ao cancro- da – haste – 1/16 semente de tegumento claro – 1/20 habito de crescimento determinado – ¼ ciclo precoce – 1/8 Probabilidade de obtenção: 1/40.960 (grande população) Probabilidade de obtenção de genótipos contendo a característica alvo. Deve-se priorizar uma seleção criteriosa dos genitores para diminuir a população segregante. Ex.: soja – genitores resistentes ao cancro das hastes. probabilidade de obtenção 1/2560 Prioridade dos agricultores deve ser considerada. ex.: pubescência longa em soja – desconforto alérgico na colheita – os genitores selecionados não deve conte- las. Genitores potenciais a) Variedades comerciais: primeira opção como genitores, pois agregam a maioria das características exigidas no mercado como produtividade e a probabilidade de obterem linhagens superiores em cruzamentos entre variedades comerciais é alta. b)Linhagens Elite: podem-se agregar vantagens comparativas ao programa de melhoramento ao incluir nos cruzamentos as principais linhagens em fase final de avaliação visando ao desenvolvimento de variedades. c)Linhagens com características específicas: muitas vezes registra-se uma linhagem que não possui um bom desempenho geral mas é portadora de uma ou mais características de interesse específico. Genitores potenciais (cont.) d)Acessos de bancos de germoplasma: fonte de variabilidade. São catalogados e podem ser solicitados para pesquisa ou melhoramento. Métodos para seleção de genitores Muitos programas conduzem grande número de cruzamentos na expectativa de uma combinação gênica superior para que possa ser lançada uma variedade. Ex.: CIMMYT - 2000 cruzamentos por ano. Critérios: a) Maximização do ganho genético; b) Maximização da performance da população. Critérios: a) Maximização do ganho genético; b) Maximização da performance da população. Variedade altamente produtiva Ganho genético= h2x ds Para aumentar o ds deve-se selecionar um menor número de indivíduos superiores na população. Como elevar a herdabilidade? 1º - diminuir variância ambiental (ambientes mais uniformes); 2º - aumento da variância genética por meio de genitores não aparentados. Melhoristas que visam ganho genético enfatizam cruzamentos divergentes. Melhoristas que enfatizam a maximização da performance priorizam cruzamentos convergentes envolvendo genitores altamente produtivos. Nessa situação o ganho genético será limitado, porém a média da população será os alta, resultando em elevada média dos indivíduos selecionados. Principais métodos de seleção de genitores a) Comportamento por si dos genitores Escolha das duas melhores variedades produtivas, a média dos genitores estabelece o desempenho das progênies. Caso em que a maior parte da variância genética é aditiva. Princípio: Genótipos com alta performance tendem a formar progênies com alta performance. Será? Matzinger et al. (1976) verificaram predominância de variância genética aditiva para a maioria dos caracteres agronômicos em diversas espécies. Baker (1981) - genitores com alto desempenho e reduzida distância genética apresentam maior probabilidade de originar variedades agronomicamente superiores em curto prazo. Principais métodos de seleção de genitores b)Fenótipo para características importantes Enfatiza a complementariedade entre genitores para características correlacionadas com as características alvo do programa. A seleção indireta (correlação de uma outra característica com a característica alvo) ocorre quando a característica de interesse é difícil. Ex.: características correlacionada a rendimento de grãos: número de sementes, índice de área foliar, ângulo de inserção foliar, tamanho de sementes, capacidade de perfilhamento, etc. Genitores que se complementem e resultem em uma variedade superior. Principais métodos de seleção de genitores c)Histórico do genitor: Habilidade de transferir a descendência ótimas características o que pode torna-la genitora de várias outras variedades. Ex.: melhoramento animal. d) Pedigree do genitor: Enfatiza a importância da diversidade genética com base em características agronômicas, grau de parentesco ou no polimorfismo molecular e sua ligação com a heterose. Comportamento dos genótipos deve ser avaliados para verificação de limitações agronômicas.e) Teste de geração precoce: Métodos de bulk e genealógico modificado em gerações precoces de trigo para identificação de cruzamentos promissores. Este método tem poucas evidências de sucesso e é trabalhoso. vitor Realce vitor Realce Principais métodos de seleção de genitores f) Método da capacidade combinatória: Evidências que mesmo cruzamento envolvendo genitores medíocres podem resultar em progênies com elevado potencial. Dois tipos de capacidade de combinação: Capacidade de combinação geral (CCG) – capacidade de um genitor produzir progênies superiores com outros genitores Capacidade de combinação específica (CCE) – capacidade que se refere a uma combinação específica. Este método é importante quando há efeitos genéticos não aditivos. vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce Principais métodos de seleção de genitores g) Método dos marcadores moleculares: Nos casos em que a diversidade genética é importante, como nas variedades híbridas, marcadores moleculares podem ser utilizados para estimação da distância genética entre genótipos e orientação aos melhoristas na escolha dos genitores. O uso de marcadores moleculares em milho tem sido recomendado para: i) determinar grupos heteróticos; ii) fazer a predição do comportamento dos híbridos com base na distância genética entre genitores. Uso questionado devido a baixa correlação em prever o comportamento dos híbridos. vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce VARIEDADES Variedades – grupo de plantas com características distintas, homogêneas e estáveis, com identidade própria, o que a distingue das demais. Descritores varietais conferem sua identidade. Ex.: ciclo, cor das sementes, caracteres morfológicos, reação as doenças, produção de grãos, padrões enzimáticos, etc. A estabilidade da variedade é importante para sua identificação geração após geração. vitor Realce vitor Realce VARIEDADES Termo “cultivar” - cultivated variety ( variedade cultivada) – seu gênero. Na maioria das vezes quando um melhorista inicia um programa de melhoramento o tipo de variedade a ser desenvolvida já está definida. Ex.: milho – substituição de variedades de polinização aberta pelos híbridos em função da descoberta da heterose. O método de melhoramento a ser utilizado em uma espécie vai depender, em parte, do tipo de variedade a ser desenvolvida. VARIEDADES Os métodos que envolvem a autofecundação são indicados para obtenção de variedades de espécies autógamas e de linhagens endogâmicas em espécies alógamas, mas não tem valor para seleção de clones. Tipos de variedades a) Linhas puras Grupo de indivíduos em homozigose que apresentam basicamente a mesma constituição genética, o que as torna homozigóticas e homogêneas; uniformidade da variedade; tendem a perder esta homogeneidade em virtude das mutações, misturas mecânicas, polinização cruzada e segregações tardias. vitor Realce a) Linhas puras (cont.) Linhas puras – estabilidade= plasticidade fenotípica. b) Multilinhas Mistura de linha isogênicas, são homozigóticas porém heterogêneas. São usadas geralmente em espécie autógamas como estratégia de resistência a doenças. Alguns melhoristas também relatam o seu uso em condições de estresse climático imprevisível. Produção de sementes onerosa, em função da produção separada de cada linha que são misturadas em função da proporção desejada e da raça fisiológica predominante. vitor Realce Tabela 1. Genótipos de oito biótipos de mosca de Hesse (Gallun, 1977) Variedades de trigo Biotipos Turkey Seneca Manon Knox 62 Abe GP tt S- M- K- A- A tt ss M- K- A- B tt ss mm K- A- C tt ss M- kk A- D tt ss mm kk A- E tt S- mm K- A- F tt S- mm kk A- G tt S- mm kk A- Exemplo: mosca de hesse em trigo. d) Híbridos São resultantes do cruzamento de indivíduos geneticamente distintos, visando a utilização prática da heterose. São heterozigóticos e homogêneos e primariamente utilizados em espécies alógamas. Híbridos de espécies autógamas, como tomate, berinjela estão disponíveis. Além de linhagens endogâmicas, podem-se utilizar variedades de polinização aberta, clones ou linha puras na obtenção de híbridos. vitor Realce e) Híbridos Sintéticos São obtidos do intercruzamento de um grupo de linhagens ou clones selecionados com base na capacidade de combinação; são heterozigóticos e heterogêneos. Estas variedades são primariamente utilizadas em espécies alógamas ou espécies de reprodução assexuada e nas espécies autógamas que utilizam macho-esterilidade e autoincompatibilidade Vantagens: i) Redução do vigor nas gerações avançadas do sintético é menor do que a manifestada em híbridos; ii) Propagação do sintético durantes sucessivas gerações na região de cultivo resulta em melhor adaptação ao ambiente; iii) O sintético tem alta plasticidade em virtude da heterogeneidade. vitor Realce vitor Realce f)Clone Grupo de indivíduos que descendem por propagação assexuada, de um único genitor. Os clones são heterozigóticos e, em geral homogêneos. Os indivíduos de um mesmo clone são geneticamente idênticos. vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce vitor Realce Clones de eucalipto g) Variedades de polinização aberta São obtidas pela livre polinização de uma grupo de indivíduos selecionados. Estas variedades heterozigóticas e heterogêneas são uma alternativa ao uso de híbridos. Cultivar de cenoura Brasília vitor Realce h) Compostos São obtidos do cruzamento de diversos genitores de uma espécie autógama. Estas variedades são heterogêneas e homozigóticas. Porém se a macho esterilidade for introduzida na população, as variedades são mantidas em heterozigose. INTRODUÇÃO DE GERMOPLASMA Introdução de germoplasma - sementes, partes vegetativas, grãos de pólen, células e DNA. Migração de espécies cultivadas – desenvolvimento da agricultura mundial. Introdução de variedades melhoradas resulta na disponibilidade imediata de tipos superiores. Grandes expedições comerciais do século XV, aumento de intercâmbio de espécies cultivadas. Cristovão Colombo (1493) sementes das mais importantes espécies agroeconômicas nativas das Américas foram levadas a Espanha. Ex.: soja - Introduzida em 1882 na Bahia sem sucesso, em 1914 foi introduzida no Rio Grande do Sul; em 1947 tornou- se importante no Sul; em 1954 iniciou uma processo migratório pelo Brasil, sendo o principal produtor à frente da China seu centro de origem. Espécies cultivadas de outras partes do mundo. Objetivo da introdução de germoplasma Pode-se introduzir: novas espécies, variedades e acessos com características especiais para o desenvolvimento de variedades. Introdução de germoplasma Objetivo da introdução de germoplasma (cont.) • Introdução de espécies exóticas como nova alternativas para a produção. • Variedades melhoradas podem ser levadas para regiões com condições edafoclimáticas semelhantes ou de mesma latitude. Ex.: soja • Na introdução o melhorista pode fazer uso direto do material introduzido ou selecionar linhagens deste material. • Ex.: feijão Rico-23, originário da Costa Rica, introduzido no Brasil em 1954, após testes comparativos de rendimento distribuído a agricultores em 1959. Introdução de germoplasma Objetivo da introduçãode germoplasma (cont.) • Ex.: soja – variedade Mineira desenvolvida pela UFV e 1969, selecionada dentro de uma população heterogênea dos Estados Unidos. • Consolidação dos programas de melhoramento no Brasil- uso direto passou a ser de menor relevância do que como genitores. Introdução de germoplasma Bibliografia consultada: BORÉM, A. Melhoramento de Plantas. Editora UFV: Viçosa, 3ª ed, 2001. 500p. Capítulos: 10, 11 e 12
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