Cap v Metodos de Melhoramento de Plantas

Melhoramento de PlantasCap. IV: MTODOS DE MELHORAMENTO DE PLANTAS

Metodos de melhoramento de plantas

Os mtodos de melhoramento desenvolveram-se tendo em conta a forma de reproduo das espcies. O objectivo final melhoramento

de

qualquer

mtodo

de

obteno de material gentico (variedades ou populaes) que melhor respondam as suas necessidades, quer em quantidade, ou em qualidade.

Qualquer que seja o mtodo usado, a seleco est sempre presente como um instrumento.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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2.1 Mtodos de melhoramento para as espcies prevalecentemente autogmicas

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Estas espcies tem as caractersticas seguintes:

Populaes constitudas por indivduos altamente homozigticos que do descendncia homognea; Variabilidade gentica concentrada em linhas puras; Alelos recessivos tendem a ser eliminados pela seleco natural, medida que se manifestam; Plantas tolerantes ao inbreeding, bem adaptadas ao ambiente em que vivem, mas pouco tolerantes a mudanas de ambiente.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Os mtodos de melhoramento para estas espcies, pode dividir-se em 2 grupos:

(i) Mtodos que exploram a variabilidade gentica natural

Seleco massal Seleco por linha pura

(ii) Mtodos que exploram a variabilidade gentica induzida pelo cruzamento artificial

Pedigree Populao reunida Single Seed Descent (SSD) RetrocruzamentoUEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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2.1.1 Mtodos que exploram a variabilidade gentica natural

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Seleco massal

Parte-se geralmente de uma populao grande, que apresenta variabilidade gentica.

1 fase:

selecciona-se os indivduos fenotipicamente superiores para as caractersticas que se pretende melhorar (seleco positiva), ou eliminam-se os indivduos com caractersticas inferiores (seleco negativa).UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Seleco massal (2)2 fase:

a semente colhida dos indivduos seleccionados misturada, constituindo o que se chama bulk e multiplicada. Esta semente vai constituir a base para a nova variedade melhorada. No caso de se aplicar a seleco negativa,

no se deve eliminar mais de 25% das plantas, para evitar que a nova variedade que se pretende constituir tenha caractersticas muito diferentes da variedade original.Melhoramento de Plantas 2008

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Seleco massal (3)

A eficincia do mtodo depende da hereditariedade da(s) caracterstica(s) que se pretende melhorar. Quanto maior for a varincia gentica da caracterstica, maior possibilidade de sucesso ter o mtodo. O mtodo de seleco massal pode tambm ser usado para manter e purificar variedades j existentes - seleco conservadora:UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Figura: seleccao massal

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seleco conservadora:

Neste tipo de seleco,

selecciona-se algumas plantas cujo o fentipo corresponde ao fentipo da variedade original e

no ano seguinte semeia-se as sementes das plantas seleccionadas,

constituindo plantas-fila, isto , cada fila corresponde a prognie de cada planta seleccionada.Melhoramento de Plantas 2008

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Seleco conservadora (2)

Durante o desenvolvimento da cultura,

vai-se eliminando plantas atpicas (roguing) e filas com caractersticas diferentes das da variedade que se pretende manter.

A semente das plantas restantes colhida e misturada, constituindo a base para obter a variedade purificada.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Figura: seleccao conservadora

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Seleco por linha pura

um mtodo usado sobretudo para melhorar populaes naturais.

Faz-se em 3 fases: (i) Na primeira fase, selecciona-se plantas de uma populao ampla com grande variabilidade gentica.

A semente de cada planta seleccionada guardada separadamente;Melhoramento de Plantas 2008

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Seleco por linha pura (2)

(ii) Na segunda fase, semeia-se as sementes de cada planta seleccionada em planta-fila, para avaliar o comportamento da descendncia de cada planta. Elimina-se as linhas com caractersticas indesejveis. As sementes das linhas restantes so depois semeadas anualmente, durante 2-3 anos em locais diferentes. Durante este processo, continua o trabalho de seleco e o nmero de linhas reduz drasticamente.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Seleco por linha pura (3)

(iii) Na terceira fase, as linhas seleccionadas nas fases anteriores so postas em ensaios agronmicos para avaliar

a sua capacidade produtiva e outras caractersticas, em comparao com variedades comerciais j existentes.

O processo de avaliao dura cerca de 2-3 anos. A(s) linha(s) que apresentar(em) melhores resultados durante os ensaios poder(o) ser colocada(s) no mercado como novas variedades.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Figura: Esquema de seleco por linha pura:

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Diferenas entre seleccao massal e seleccao por linha pura1.

Seleco por linha pura: variedade tem como base uma linha pura; seleco massal: variedade tem como base mistura de linhas puras; Variedade constituda por seleco massal geneticamente menos uniforme que a variedade constituda por seleco por linha pura;18

2.

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Diferenas entre massal e seleccao linha pura (2) 3. Seleco massal tem vantagem de ser mais rpida a atingir objectivos do melhoramento a partir de ectipos j existentes, desde que estes apresentem caractersticas fenotpicas negativas facilmente identificveis.4.

As variedades obtidas a partir da seleco massal podem ser distribudas aos agricultores, sem necessidade de ensaios de avaliao agronmica.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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2.1.2 Mtodos que exploram a variabilidade criada pelo cruzamento artificial

Objectivo:

Combinar num gentipo, os genes favorveis presentes em dois ou mais fentipos diferentes.

Ponto de partida:identificar o material que se pretende cruzar, cruzar o material e obter uma F1. A partir da, as geraes segregantes podem ser submetidas aos diferentes mtodos. 20 UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

Condies necessrias para o sucesso destes mtodos:

a. objectivos devem ser claramente definidos por um ideotipo b. deve haver uma alta possibilidade de atingir os objectivos partindo dos progenitores escolhidos c. utilizao de sistemas apropriados de seleco d. tratamento apropriado das populaes hbridas obtidasUEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Pedigree

A nova variedade que se pretende constituir deve ter caractersticas superiores s variedades comerciais j existentes, por isso, um dos progenitores pode ser uma variedade j existente e o outro deve possuir caractersticas pelas quais o primeiro progenitor fraco. Faz-se cruzamento entre os dois progenitores de modo a obter uma quantidade de cerca de 100 plantas na F1. Deixa-se a F1 autofecundar-se naturalmente e obtmse uma F2 de cerca de 2000 a 6000 plantas.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Pedigree (2)

Na F2 inicia o processo de seleco, escolhendo os indivduos que o melhorador julgar que podem produzir prognies melhores. A sementeira deve ser espaada para permitir a seleco. Eliminam-se as plantas com caractersticas negativas. Na colheita conserva-se sementes de 250-300 plantas. As sementes colhidas da F2 so semeadas em plantafila.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Pedigree (3)

Na F3 j h algum nvel de homozigose e comea a distinguir-se as diferenas entre famlias (linhas). Na F3, a seleco faz-se com base em plantas individuais, nas famlias que apresentem boas caractersticas. Na F4, continua o sistema de sementeira por Plantafila, e a seleco faz-se como na F3, dando maior ateno ao valor mdio de cada famlia. Entretanto, nesta fase, algumas famlias tero j sido eliminadas. As diferenas entre as famlias sero mais notrias que as diferenas dentro de cada famlia.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Pedigree (4)

Na F5, continua o mesmo sistema de sementeira em planta-fila, o nvel de homozigose muito maior e nesta fase j se faz a sementeira a uma densidade normal. A sementeira feita exclusivamente entre famlias para constituir a F6.

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Pedigree (5)

Na F6 e F7, o nmero de famlias ser muito mais reduzido e, s cerca de 20 famlias com caractersticas realmente superiores que podem ser usadas para a avaliao sob diferentes condies ambientais. As linhas que tiverem comportamento produtivo melhor sero propostas para a libertao.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Figura: metodo do pedigree

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Caractersticas especiais do mtodo Pedigree

Ao longo de todo o processo, faz-se o registo da informao genealgica de todas as linhas, atravs das chamadas notas genealgicas. Estas notas referem-se ao vigor, data de germinao, data de florao, data de maturao, resistncia ao ataque de pragas e doenas e de outras caractersticas julgadas de interesse agronmico. com base nesta informao que se ir decidir em cada gerao, quais as linhas que se deve manter e quais as que se deve eliminar.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Desvantagens / limitaes do mtodo Pedigree1. Tempo; 2. quantidade do material nas primeiras geraes, espao, mo de obra, erros; 3. a seleco na F2 pouco eficaz porque se faz em material altamente heterozigtico; 4. a seleco aliada a auto fecundao, limita muito a recombinao, podendo-se perder logo nas primeiras geraes, alelos favorveis, sem que haja possibilidade de os recuperar mais tarde.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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2.1.3 Mtodos alternativos ao mtodo Pedigree

Mtodo de Single Seed Descent (SSD) Mtodo de populao reunida

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Mtodo de Single Seed Descent (SSD)

Neste mtodo, a seleco s comea a partir da gerao F5-F6, quando o material j tem um nvel considervel de homozigose e menos segregao. Propagam-se todas as plantas da populao F2, tomando uma semente por planta. Repete-se o procedimento at F5-F6, sem fazer notas pedigree. A partir dessas geraes, o procedimento igual ao do mtodo pedigree.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Mtodo de populao reunida

Populao F2 (5000 6000) indivduos derivados da autofecundao da F1 de um cruzamento semeada numa nica parcela. No se selecciona as melhores plantas, nem se formam as melhores famlias. A sementeira feita a densidade normal; As sementes so colhidas todas e faz-se o bulk (mistura de sementes produzidas por todos os indivduos de uma populao);UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Mtodo de populao reunida (2)

Do bulk tira-se uma amostra para semear uma outra parcela, do mesmo modo que na gerao anterior. O procedimento idntico ao da F2 e continua at a gerao F5-F8. A partir da F8 segue-se o mesmo procedimento que o mtodo de melhoramento por linha-pura

(seleco de melhores plantas dentro da populao, criao de planta-fila, seleco das melhores famlias, avaliao agronmica das linhas seleccionadas).Melhoramento de Plantas 2008

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Caractersticas especiais do mtodo de populao reunida 1. At F8, faz o uso da seleco natural e este actua sobretudo sobre caractersticas de adaptabilidade; 2. A partir da F8, quando as plantas tem j um nvel considervel de homozigose, faz-se tambm o uso da seleco artificial; 3. Mtodo aplica-se sobretudo quando se pretende obter linhas acentuadamente homozigticas, com um mnimo de esforos e despesas;

A durao do mtodo em mdia at a gerao F10-F11, dependendo das caractersticas genticas que se pretendem melhorar. 34 UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

Figura: populacao reunida

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2.1.4 Mtodo de Retrocruzamento (Backcross)

Utiliza-se quando se pretende transferir caractersticas genticas de uma variedade para outra; A variedade que vai fornecer os genes chamase progenitor doador e a variedade que vai receber os genes chama-se progenitor recorrente.

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Procedimento do retrocruzamento

Faz-se um primeiro cruzamento entre as duas variedades. O genitor doador usado apenas neste primeiro cruzamento e funciona geralmente como polinizador; As F1 resultantes so novamente cruzadas com o progenitor recorrente, produzindo a primeira gerao de retrocruzamento, que se indica com a sigla BC;UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Retrocruzamento (2)

O retrocruzamento repete-se vrias vezes, sucessivamente ou intercalado com ciclos de autofecundao e seleco, conforme o controle gentico do carcter que se pretende transferir; Em cada retrocruzamento, a proporo de germoplasma doador reduzida a metade, de modo que, depois de um nmero n de cruzamentos e retrocruzamentos, tal proporo ser (1/2)n.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Exemplo:

Um cruzamento seguido de 5 retrocruzamentos, teremos (1/2)5 = (1/64); isto significa que se recuperou mais de 98% do patrimnio gentico do recorrente. A tudo isto, corresponde um aumento de homozigose, depois de m geraes de retrocruzamento, a proporo de homozigose num par de locus individual ser (2m-1)/(2m).UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Exemplo (2)

No nosso caso (m = 5 retrocruzamentos):

(25 1)/(25) = 96.87%.

Depois de 5 retrocruzamentos, 96.9% dos loci estaro no estado homozigtico. O produto final dum programa de retrocruzamento deve ser submetido a ensaios agronmicos antes de se propor a libertao da variedade. Os procedimentos a seguir para o caso de se pretender transferir um gene dominante para o progenitor recorrente so diferentes dos procedimentos a seguir no caso de se pretender transferir um gene recessivo.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Caso de transferencia dum alelo dominante

Quando o alelo a transferir dominante, depois de cada ciclo de retrocruzamento, faz a seleco eliminando todos os fentipos que no apresentem expressamente o carcter que se pretende transferir. Depois de 5 geraes de retrocruzamento, cerca de 98% do gentipo do progenitor recorrente recupera-se. Nessa altura, interrompe-se os ciclos de retrocruzamento, elimina-se os gentipos recessivos e deixa-se as outras plantas autofecundar.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Transferencia dum alelo dominante (2)

As prognies dessas plantas so observadas e as que apresentarem segregao, so eliminadas, deixando-se apenas as que no apresentando segregao so derivadas de homozigticos dominantes. Para p pares de genes independentes presentes no estado heterozigtico na F1, a proporo de gentipos homozigticos na populao depois de m geraes de retrocruzamento ser:

((2m 1)/(2m))p.Melhoramento de Plantas 2008

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Transferencia dum alelo dominante (3)

Considerando o exemplo de m = 5 e 6 pares de genes, teremos, ((25 1)/(25))6 = 82.63%. Portanto, mais de 80% dos indivduos da populao sero homozigticos com o genitor recorrente para todos os 6 pares de genes.

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Transferencia dum alelo recessivo

Quando o alelo a transferir recessivo, aconselhvel, depois de duas geraes de retrocruzamento, deixar as plantas autofecundar e criar F2. Dentro destas sero seleccionadas as plantas homozigticas recessivas a serem utilizadas nos ciclos sucessivos de retrocruzamento. No final interrompe-se o retrocruzamento, autofecunda-se a progenie e, na respectiva descendencia selecciona-se o fenotipo recessivo.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Aspectos importantes a considerar para o sucesso do mtodo de retrocruzamento: a. o progenitor recorrente deve ser uma das melhores variedades da zona;

b. o carcter a transferir deve ser dotado de alta hereditariedade; c. o nmero de retrocruzamentos deve permitir a recuperao de todos os genes do progenitor recorrente.UEM-FAEF: HMagaia Melhoramento de Plantas 2008

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Figura metodo de retrocruzamento

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