Genética Mendeliana Genética Estatística€¦ · Genética Quantitativa Genética Mendeliana...
Transcript of Genética Mendeliana Genética Estatística€¦ · Genética Quantitativa Genética Mendeliana...
Doutoranda Fernanda A. Castro
Pereira
Melhoramento Genético de Plantas
Prof. Dr. Natal A. Vello
Melhoramento genético
convencional
Genética Quantitativa
Genética Mendeliana
Estatística
Biotecnologia
Biotecnologia
Biologia molecular Técnicas moleculares
• Marcadores moleculares
• Transformação genética
• Etc...
As bases fundamentais da biotecnologia agrícola consideram a biologia
molecular e as técnicas relacionadas como os eventos mais importantes da
história da biotecnologia.
• cultivo in vitro
• micropropagação
• técnicas moleculares
• biologia molecular
• Biologia molecular:
Análise dos indivíduos com base no seu DNA
Tipos de marcadores
• Marcadores fenotípicos Características do organismo - Ex.: cor da flor de soja
• Marcadores bioquímicos Presença ou ausência de compostos – Ex.: isoenzimas,
proteínas ou polissacarídeos específicos.
• Marcadores moleculares Presença ou ausência de sequências de DNA ou RNA -
Ex. genes ou regiões não-codificantes - alteração em uma ou mais bases nitrogenadas
Marcadores Moleculares
Marcadores Moleculares
Conceito: Marcadores de DNA são derivados de
pequenas regiões do DNA que apresentam polimorfismo entre indivíduos dentro de uma espécie.
Marcadores genéticos, quando
associados a características de interesse (QTLs),
aumentam a eficiência de seleção p.ex.: Marcadores “flaqueando”
um gene/QTL importante
CONCEITOS
PCR – Polimerase Chain Reaction
(Reação em cadeia da polimerase)
• Amplificação de um fragmento de DNA sem o uso de um organismo vivo.
• O processo consiste basicamente em utilizar os mecanismos da replicação in vitro
TERMOCICLADOR
94 a 96 °C - separação da dupla cadeia de DNA (Desnaturação, quebra
das pontes de hidrogênio).
50 a 60 °C - Anelamento dos primers com a fita molde de DNA
72 °C - Extensão da nova molécula - Taq Polimerase
Normalmente são realizados de 25 a 40 ciclos para cada reação na qual a taxa de replicação é exponencial 2n
• O resultado é analisado por meio de uma eletroforese em gel de agarose ou de poliacrilamida
O DNA pode ser visualizado usando-se o brometo de etídio, que, quando intercalado no DNA, fica fluorescente sob a luz ultravioleta.
http://passel.unl.edu/pages/animation.php?a=PCR.swf
Considerando: O marcador associado ao gene de resistência R, é possível observar que esse marcador consegue amplificar o gene R. No indivíduo suscetível, onde não existe o gene R, não houve amplificação, portanto ausência de marca.
Padrão de banda polimórfica
S R
DNA da planta resistente
DNA da planta suscetível
PCR em tempo real
• Método atual de aferir o nível de expressão dos genes;
• Técnica quantitativa: consegue quantificar o n° de moléculas produzidas ciclo a ciclo.
n ciclos 2 n quantidade de DNA
RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism
RAPD Random Amplified Polymorphic DNA
MICROSSATÉLITES – SSR Simple Sequence Repeats
AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism
SNP marcadores derivados de sequencias expressas
Tipos de Marcadores
Exemplos Estudo de diversidade genética Acessos de melão
Ritschel et al. BMC Plant Biology 2004 4:9 doi:10.1186/1471-2229-4-9
Amplificação do DNA com primers SSR
• (1) - limão ‘Cravo’ (Citrus limonia Osbeck)
• (2) - laranja ‘Caipira’ (Citrus sinensis (L.) Osbeck)
LARANJA, Cordeirópolis, v.22, n.1, p. 231-241, 2001
(3, 6, 7, 8 e 9) - híbridos
Seleção de plantas zigóticas na população
Escolha dos Genitores
• Caracterização de linhagens de milho em grupos heteróticos
CELSO GONÇALVES DE AGUIAR - Tese (DETERMINAÇÃO DE GRUPOS HETERÓTICOS EM MILHO
UTILIZANDO MARCADORES MOLECULARES E CRUZAMENTOS TESTE ) MARINGÁ PARANÁ - 2007
Seleção assitida por marcadores (SAM)
• Inoculação do patógeno
• Seleção de indivíduos resistentes e suscetíveis
▫ Bulk R e Bulk S
• Seleção de marcadores polimórficos
▫ ligado a região do genoma que participa no processo de defesa da planta contra a doença.
Summa Phytopathol, Botucatu, v. 34, n. 3, p. 253-255, 2008
Ferrugem em eucalipto
Transformação de Plantas
1 °Métodos de inserção do DNA
recombinante INDIRETO
• Via Agrobacterium
DIRETO
• Biobalística
• Eletroporação
3 etapas
Transformação por Agrobacterium
• Agrobacterium tumefaciens – galha da coroa
• Bactérias do solo que tem a capacidade de transferir parte do seu DNA para dentro da célula da planta
Construção plasmidial contendo o
gene de interesse
• No laboratório, a bactéria é colocada em cultura junto com as células de plantas, transferindo parte do seu DNA para as células da planta
Transformação por Biobalística • Partículas de ouro ou tungstênio são cobertas
com DNA e aceleradas em direção ao tecido da planta
Transformação por eletroporação • Consiste em submeter os protoplastos e DNA a
um campo elétrico de intensidade controlada
• Choque elétrico - formação de poros reversíveis na membrana plasmática permitindo a entrada do DNA.
Alta voltagem
2°Regeneração (Cultura de tecidos)
Totipotência - é a capacidade de regenerar um indivíduo completo a partir de uma única célula. Essa propriedade não é constatada nas células animais.
3°Análises Moleculares de
Plantas Transgenicas • O gene de interesse é transferido juntamente
com o gene marcador de seleção
• Southern blot – detectar fragmentos de DNA específicos.
• PCR – alta sensibilidade, o que leva a resultados de falso positivo.
Os Transgênicos
Tipos de Transgênicos 1ª Geração • Características de produção
• –redução do custo de produção
2ª Geração • –resistência a herbicida, doenças e insetos
• –tolerância ao estresse ambiental
3ª Geração • Características de consumo
• –agregar valor ao produto final
• –melhoria nutricional
• –melhor conservação pós-colheita
“Os campos vão se transformar em
fábricas de proteínas e
medicamentos” BASF
Soja transgênica - 1ª Geração • Roundup Ready - soja tolerante ao herbicida
glifosato
• Glifosato bloqueia a atividade da enzima EPSPS
• Gene CP4 EPSPS (transgene)
• Aprovada pela CTNBio em 2005
• Atualmente:
• Cultivance® e é o primeiro material geneticamente modificado, desenvolvido no Brasil, desde o laboratório até a comercialização.
• Soja resistente ao herbicida de amplo espectro da BASF + EMBRAPA.
• Aprovado pela CTNBio em 2009
• Produtividade
• Lagarta-da-soja, Lagarta-da-maçã, Falsa-Medideira e Broca-das-axilas.
• Tolerância à aplicação de glifosato
RR X Intacta sem inseticida
Soja transgênica - 2ª Geração
Transgênicos (Soja e Milho) - 3ª
Geração
em fase de desenvolvimento • Soja com mais ácido oleico
• Soja com alto conteúdo de isoflavonóides
• Soja com ácido linolênico conjugado
• Soja com teor elevado de ômega 3
• Plantas de milho que sintetizam genes do
hormônio do crescimento humano.
Embrapa Alface transgênica 3ª geração: 30% a mais de ácido fólico
Últimas notícias
• 05/2016 Academia de Ciências dos EUA afirma que alimentos transgênicos são seguros
• 04/2016 Brasil apresenta crescimento da adoção de transgênicos
http://cib.org.br/
Desafios da Biotecnologia no
Melhoramento de Plantas
▫ Natureza poligênica das características de importância econômica
▫ Interação do genótipo com o ambiente (F = G + A)
Novas tecnologias desenvolvidas com a biotecnologia
Biblioteca Central – ESALQ/USP
OBRIGADA [email protected]