Melhoramento de Plantas alógama

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Melhoramento genético de 
plantas alógamas
Prof°: Paulo Ricardo dos Santos
Universidade Federal do Cariri – UFCA
Genética e Melhoramento Vegetal
Centro Acadêmico de Ciências Agrárias e Biodiversidade
Rua Ícaro de Sousa Moreira, s/n - Bairro Barro Branco Crato – Ceará – CEP: 63.130-025
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Espécies alógamas – Reprodução via fecundação cruzada (mais de 95% de
cruzamentos).
Definição: “Comunidade reprodutiva composta de organismos de fertilização
cruzada, os quais participam de um mesmo conjunto de genes” (Dobzhansky,
1951).
Exemplos: milho, girassol, mandioca, cana-de-açúcar, cebola, cenoura, beterraba
etc.
Introdução
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Monoicia;
Dioicia;
Dicogamia – Protandria; 
– Protoginia;
Autoincompatibilidade – Gametofítica 
– Esperofítica.
Mecanismos que favorecem a alogamia
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⇒ Supondo 1 loco com dois alelos
f(A) = p
f(a) = q
p+q = 1
Devido a troca de genes ao acaso, tem-se:
Populações de espécies alógamas: indivíduos “trocam” genes por ocasião da
reprodução; uma população partilha de um mesmo conjunto gênico através
das gerações.
⇒ Denominando: f(A) = p, f(a) = q
⇒ Como consequência tem-se uma elevada frequência de heterozigotos
⇒ Manutenção da carga genética na população, que é a manutenção de
genes letais e deletérios
Estrutura Genética de População – Plantas Alógamas
Cruzamentos ao acaso
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Na geração seguinte tem-se as seguintes proporções genéticas:
Na ausência de seleção, mutação, migração e oscilação genética, a estrutura das
populações permanece inalterada através das gerações:
EQUILÍBRIO DE HARDY-WEINBERG.
Estrutura Genética de População – Plantas Alógamas
AA = p2
Aa = 2pq
aa = p2
(p+q) (p+q) = p²+2pq+q²=1
F1 : Aa
p q
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❑ As plantas alógamas sofrem algumas consequências devido a alogamia
1) Plantas da população têm vários locos em heterozigose – permanência de
alelos recessivos deletérios e/ou letais na população (carga genética)
2) Depressão por endogamia acentuada devido a heterozigose e carga
genética elevada
3) Genitores não transferem seus genótipos para os descendentes; estes são
formados a cada geração aleatoriamente.
4) Variabilidade genética associada a homozigose e heterozigose
Consequências da alogamia
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❑ As plantas alógamas sofrem algumas consequências devido a alogamia
5) Nos programas de melhoramento de espécies alógamas, utiliza-se
normalmente da endogamia obtida artificialmente, mas no final do processo a
alogamia natural deve ser restaurada.
6) Como os genitores não transferem os genótipos aos descendentes, o
melhoramento destas espécies visa aumentar as frequências dos alelos
favoráveis, e com isto melhorar as performances das populações (variedades)
7) A fixação de genótipos é feita através do método de híbridos, que são
obtidos via endogamia e posterior hibridação.
Consequências da alogamia
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Seleção em espécies alógamas
Plantas selecionadas
População MelhoradaPopulação Original
✓ Para que haja melhoramento genético, os indivíduos selecionados
devem dar origem a descendentes superiores (fundamentos de todo o
melhoramento genético).
DUAS LINHAS PRINCIPAIS: 
- Variedades de polinização aberta
-Híbridos - quase totalidade sementes comercializadas e plantadas atualmente 
* NÃO SÃO INDEPENDENTES 
Métodos e estratégia de melhoramento 
1. Melhoramento populacional – Seleção Recorrente 
2. Uso de híbridos – Obtenção de linhagens para produção de híbridos
Recursos para iniciar o programa de melhoramento: 
1. População grande 
2. Variabilidade genética
Basicamente duas abordagens metodológicas:
- Unidade de seleção = indivíduo (seleção massal)
- Unidade de seleção = progênie (seleção recorrente com MI, IG, S1, S2)
Métodos e estratégias de Melhoramento de plantas – Alógamas
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❑ Seleção Recorrente
A seleção recorrente é qualquer sistema designado para aumentar
gradativamente a frequência de alelos desejáveis para características
quantitativas, por meio de repetidos ciclos de seleção, sem reduzir a variabilidade
genética da população.
Métodos de Melhoramento de Alógamas
ഥ𝑿𝟐 > ഥ𝑿𝟏 > ഥ𝑿𝟎
❑ Seleção Recorrente
A seleção recorrente é qualquer sistema designado para aumentar
gradativamente a frequência de alelos desejáveis para características
quantitativas, por meio de repetidos ciclos de seleção, sem reduzir a variabilidade
genética da população.
Métodos de Melhoramento de Alógamas
Métodos de Melhoramento de Alógamas – Seleção Recorrente
Pode ser conduzida para melhoramento de uma única população-base
– Melhoramento intrapopulacional.
Melhoramento de simultâneo de duas populações
– Melhoramento interpopulacional
⇒ visa desenvolvimento de linhagens com alta capacidade de combinação para
obtenção de híbridos
⇒ Mais complexa
⇒ demanda mais mão-de-obra durante sua condução.
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Figura 1. Ciclos de seleção recorrente a partir da população inicial C0
Seleção Recorrente – Etapas
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Os principais métodos de seleção recorrente intrapopulacional
- Fenotípica,
- Fenotípica estratificada
- Meios-irmãos
- Irmãos completos
- Linhagens endogâmicas
Seleção recorrente intrapopulacional
Fase 1: Obtenção de progênies
Etapas da seleção recorrente
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Seleção recorrente intrapopulacional
Fase 2: avaliação e seleção das melhores progênies – 100 a 500 progênies.
Seleção das progênies superiores
- 10 a 20% das progênies avaliadas
Depende dos objetivos do programa
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Proposto por Comstock, Robison e Harvey (1949).
A proposta dos autores foi que:
A seleção recorrente feita de forma simultânea em duas
populações produz uma maior resposta da heterose, ou ainda,
maior eficiência para explorar a heterose inter-varietal.
Seleção recorrente interpopulacional – Duas populações 
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Seleção recorrente interpopulacional – Duas populações 
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Seleção recorrente interpopulacional – Duas populações 
Fase 1: obtenção de progênies interpopulacionais (avaliação) e
progênies intrapopulacionais (recombinação)
População A População B
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Seleção recorrente intrapopulacional
Fase 2: avaliação e seleção das melhores progênies das Pop. A’ e Pop. B’
Seleção das progênies superiores
- 10 a 20% das progênies avaliadas
Depende dos objetivos do programa
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Seleção recorrente intrapopulacional
Fase 3: Recombinação dos genitores dos melhores híbridos
✓ Apenas a progênies das plantas que produziram os melhores Híbridos
Interpopulacionais
✓ Dentro de cada grupo heterótico
Obtenção de 
linhagens
Melhoramento de 
linhagens
Produção de Híbridos
Programa para obtenção de híbridos
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Base genética
•Para espécies alógamas, como o milho e o girassol, que não podem ser
propagadas vegetativamente, a seleção é feita via endogamia – hibridação
(método de obtenção de híbridos)
Obtenção de híbridos
Objetivo: selecionar e reproduzir os genótipos das plantas superiores
Como proceder?
- Obter linhagens puras (homozigóticas) que podem ser reproduzidas.
autofecundações sucessivas (endogamia)
- Cruzá-las e selecionar o melhor cruzamento (híbrido), que pode ser obtido
indefinidamente, uma vez que os genótipos das linhagens podem ser mantidos
e multiplicados
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Obtenção de híbridos
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Obtenção de híbridos
População
Alógama
S0
S3
S1
S2
Pólen
Gerações de autofecundação
Depressão endogâmica
De onde são extraídas? 
✓ Populações, variedades sintéticas, híbridos comerciais
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Notar: o híbrido selecionado refere-se a um genótipo existente na população,
sendo apenas extraído desta. Portanto, o programa de híbridos não gera novos
genótipos
• Exemplo: duas linhagens L1 e L2, homozigóticas (reproduzíveis):
Obtenção de híbridos
L1: AAbbCCDDeeff
L2: aaBBccDDeeFF
Gametas - L1: AbCDef e L2: aBcDeF
L1 x L1: AAbbCCDDeeff = L1
L2 x L2: aaBBccDDeeFF = L2
Híbrido L1 x L2: AaBbCcDDeeFf
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❑ Obtenção de híbridos por meio do cruzamento entre as linhagens
endogâmicas (hibridação)
✓ Restaurar condição heterozigótica da espécie – natural✓ Explorar a HETEROSE – Vigor Híbrido
✓ Diferentes tipos de HÍBRIDOS podem ser obtidos 
Obtenção de híbridos
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Teste de heterose de híbridos de Jones (1928)
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Tipos de híbridos Cruzamentos envolvidos
1. Intervarietal Variedade A x Variedade B
2. “Top cross” Linhagem x Variedade
3. Híbrido múltiplo Lin. [(AxB) x (CxD) x (ExF) x (GxH)]
4. Híbrido duplo (Lin. A x Lin. B) x (Lin. C x Lin. D)
5. Híbrido triplo modificado (Lin. A x Lin. B) x (Lin. C x Lin. C’)
6. Híbrido triplo (Lin. A x Lin. B) x Lin. C
7. Híbrido simples modificado (Lin. A x Lin. A') x Lin.B
8. Híbrido simples (Lin. A x Lin. B)
Tabela 1. Tipos de híbridos e parentais
⟹ Ordem decrescente de variabilidade;
‘⟹ Linhagens muito próximas geneticamente – sister lines
Obtenção de híbridos
Híbrido Intervarietal : (Variedade A x Variedade B);
Variedade
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Híbrido TopCross
62
Semente 
Comercial de HS
Semente
Comercial de HT
F1
L1♀ L2 ♂
L1♀ L2 ♂
F1
L3 ♂
HS
Híbrido Simples e Triplo
HS ♀
Híbrido Simples Modificado (Lin.A x Lin.A’) x Lin.B;
Lin.B
HSM’
HS’
Lin.A Lin.A’
HS’
Híbrido Triplo Modificado (Lin.A x Lin.B) x (Lin.C x Lin.C’)
Lin.C
HTM’
HS
Lin.A Lin.B
Lin.C’
HS’
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Semente 
Comercial de HD
F1
L1♀ L2 ♂
HS ♀ HS ♂
F1
L3♀ L4 ♂
Híbrido Duplo
HD
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HS
HD
VPA
HT
Custo de 
sementes
Produtividade Exigência 
ambiental
Comparação diferentes tipos de híbridos:
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29.8
32.7
34.8 35.7
37.6
40
44 44.1
46
50.3 48.75
23.8 22.9 20.5 22.4 22.7 22.3 20.7 20.3 20.1 19.6 18.4
38 36.9
31.3
29.7 28.4
25.3 24 24.8 24.1
22.3 22
9.3
14.2 13.4 12.2 11.3 12.4 11.3 10.3 9.7 9.6 10.9
0
10
20
30
40
50
60
P
o
rc
en
ta
g
em
 %
H SIMPLES H DUPLO H TRIPLO VARIEDADES
Figura 1. Evolução da distribuição percentual dos diferentes tipos de cultivares
convencionais de milho disponíveis no mercado de sementes do Brasil de
2000/01 – 2010/11 (CRUZ et al., 2011).
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Número de linhagens para obter híbridos
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70
71
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Produção Comercial de Híbridos
Linhagens Elites
Estoque Genético
Multiplicado
Fenótipos Atípicos 
Eliminados
Características agronômicas
❖ Resistência a moléstias
❖ Espiga baixa
❖ Colmo resistente
❖ Possibilidade de colheita 
Mecanizada
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Objetivos
Obter linhagens mais vigorosas, resistentes a doenças e pragas.
Produção de sementes de híbridos:
1. Manutenção e multiplicação das linhagens;
2. Cruzamento das linhagens;
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Recomendação de Cultivares de Milho
para o Nordeste Brasileiro: Ensaios
Realizados no Ano Agrícola de 2003 -
2004
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Recomendação de híbridos de Milho
para o Nordeste Brasileiro: Ensaios
Realizados no Ano Agrícola de 2003 -
2004
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Tabela 3. Rendimentos médios de grãos 
(kg/ha) obtidos nos ensaios de avaliação de 
híbridos. Região Nordeste do Brasil, 2003 -
2004
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Campo de produção
Polinizador Bom
Campo de produção
Polinizador Ruim
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A A A C C C
D D D DB B B B
Primeira Estação
Sementes de HSAB Sementes de HSCD
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HSAB HSAB
-------HSCD-------
FIGURA 2. Esquema para produção de híbridos duplos de milho 
em campo isolado. Sementes do HDABCD são colhidas nas plantas 
HSCD na segunda estação
Segunda Estação
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Figura 1. Média de produtividade de milho nos E. U. A. desde a 
guerra civil até os dias atuais (SEED NEWS, 2010) 
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Prof°: Paulo Ricardo dos Santos
prs_ufal@hotmail.com