LGN 5799 - SEMINÁRIOS EMGENÉTICA E MELHORAMENTO DE PLANTAS
Programa de Pós-Graduação em Genética e Melhoramento de Plantas
Departamento de GenéticaAvenida Pádua Dias, 11 - Caixa Postal 83, CEP: 13400-970 - Piracicaba - São Paulo - Brasil
Telefone: (0xx19) 3429-4250 / 4125 / 4126 - Fax: (0xx19) 3433-6706 - http://www.genetica.esalq.usp.br/semina.php
PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E PESQUISAS ATUAIS EM GENÉTICA, CITOGENÉTICA, EVOLUÇÃO E MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA MELHORAMENTO DE ESPÉCIES CULTIVADAS DE PASSIFLORA
Aluno: ENDSON SANTANA NUNESOrientador: MARIA LUCIA CARNEIRO VIEIRA
SUMÁRIO
� Introdução
� Citogenética e Evolução
� Genética e Melhoramento
� Considerações Finais
SUMÁRIO
SUMÁRIOOrigem
Panorama Comercial
�Origem : 95% das espécies encontram-se distribuídas na América do Sul;o restante distribuídos na Ásia, Austrália e América do Norte.
(Vanderplank,1996. )
�Classificação botânicaOrdem: Passiflorales
Tribos: Passifloreae
Família: Passifloraceae (18 gêneros) Gênero: Passiflora
Subgêneros: 24 Espécies: 470
(Killip, 1938)
INTRODUÇÃO
� Sistema de Classificação Hierárquico (“Ranks”) e baseado na aceitação da Teoria da Evolução e em características morfológicas
Família: Passifloraceae
Tribo: Passifloreae
Gênero: Passiflora
Subgênero
Superseção
Seção
Série
Espécie
Subespécie
Variedade
P. amethystina
P. caerulea
Astrophea
Deidamioides
Passiflora
Decaloba
(John M. MacDougal & Christian Feuillet, 2004)
IntroduçãoINTRODUÇÃOINTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
4 SUBGÊNEROS
(John M. MacDougal & Christian Feuillet, 2004)
Astrophea Decaloba Deidamioides Passiflora
n. básico de cromossomos n= 12 n= 6 n= 12 n= 9, 10 ou 11Distribuição Geográfica Américas do Norte
Américas Central e do Sul, Américas Central Américas do Norte e do Sul Sudeste da Ásia e do Sul e do Sul
e Austrálian. de espécies 57 214 13 236
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Classificação Botânica
� Exploração Comercial: P. edulis f. flavicarpa, P. edulis f. edulis e P.alata
� Atualmente o Brasil é o maior produtor mundial (Bahia, Sergipe, São Paulo, Pará e Minas Gerais)
� Área cultivada: 34.778 ha (redução de 21% em relação a 1996)
(FNP Consultoria & Agroinformativos, 2004)
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Classificação BotânicaINTRODUÇÃO
ESPÉCIES CULTIVADAS
P. edulis f. flavicarpa
P. edulis Sims f. edulis
INTRODUÇÃO
Espécies Cultivadas
P. alata Curtis
P. setacea
INTRODUÇÃO
ESPÉCIES CULTIVADAS
Sistema Reprodutivo
� Alógama por excelência
� Auto-incompatibilidade:
é um mecanismo que impede que plantas produtoras de gametas femininos e masculinos funcionais produzam sementes quando autopolinizadas.
INTRODUÇÃO
SISTEMA REPRODUTIVO
Tipos:
� Heteromórfica: quando se baseia em diferenças morfológicas entre as estruturas florais
� Homomórfica: estas diferenças estão ausentes(Gametofítica e Esporofítica)
INTRODUÇÃO
SISTEMA REPRODUTIVO
Self-incompatibility in passion fruit (Passiflora edulis Sims)Bruckner CH, Casali VWD, Moraes CF, Regazzi AJ, Silva EAM(1995) Acta Hort 370 : 45-57
� A auto-incompatibilidade do maracujazeiro é do tipo homomórfica e esporofítica
� Foi detectada auto-incompatibilidade, sendo condicionada por tês alelos S1, S2 e S3, com a seguinte relação de dominância entre eles (S1 >S2> S3)
INTRODUÇÃO
AUTO-INCOMPATIBILIDADE
� A auto-incompatililidade em maracujá é controlada por 2 locos , genes S (S1, S2, S3, S4, S5 e S6) e outro cujo os resultados sugeriram se tratar de um gene gametofítico associado aos genes S.
AUTO-INCOMPATIBILIDADE
INTRODUÇÃO
AUTO-INCOMPATIBILIDADE
INTRODUÇÃO
Progênie
Cruzamento♂ S3S3G1G2 X ♀ S3S3G1G1
S3G1S3G2
S3G1
S3G1
S3G2
S3G1 Óvulo
Pólen
Cruzamento♂ S3S3G1G1 X ♀ S3S3G1G2
S3G1
S3G1
S3G1
S3G2 Óvulo
Pólen
AUTO-INCOMPATIBILIDADE
INTRODUÇÃO
Bruckner (2001)
� A- Fotomicrografia mostrando desenvolvimento do tubo polínico em cruzamento compatível
� B- Fotomicrografia mostrando inibição do desenvolvimento do tubo polínico na papila estigmática em cruzamento incompatível
A
INTRODUÇÃO
Introdução
� Existem controvérsias quanto ao número cromossômico básico do gênero:predomina x = 9, mas também encontram-se x=6, x=10 e x=12
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃOCITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
Introdução
� Análise de 31 espécies do gênero Passiflora distribuídas por todos os subgêneros
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
IntroduçãoCITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
Estudos filogenéticos tem sido amplamente utilizados para esclarecer a relação de parentesco ou ancestralidade entre
determinados espécies.
� A análise cromossômica fornece conhecimento fundamental para o estudo da evolução e afinidades taxonômicas
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Análise de 61 espécies representativas de 11 subgêneros
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Foram utilizados três marcadores moleculares :
nrlTS ���� (região espaçadora interna que transcreve para ribossomo)
trnL-trnF ���� (região cloroplastidial, genes que transcrevem para Leucina e Fenilalanina)
rps4 ���� gene plastidial
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
PASSIFLORA
DECALOBA
ASTROPHEA
nrlTS + trnL-trnF
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
ASTROPHEA
PASSIFLORA
DECALOBA
� Marcador rps4
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Foram identificados 3 subgêneros: Passiflora, Decaloba e Astrophea
� O subgênero Deidamioides não pode ser definido
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
ANÁLISES GENÉTICAS DE ESPÉCIES DO GÊNERO PASSIFLORA L. COM BASE EM ABORDAGENS FILOGÉNETICAS, MORFOMÉTRICAS E EM MARCADORES
MICROSSATÉLITES
Pádua J. G. (2004)
� Marcadores moleculares utilizados:• seqüência da região do espaçador trnT-L,trnL-F e trnL
� Foram investigadas 64 espécies representativas de 10 subgêneros
�Cedidas por: Instituto Plantarum ( Nova Odessa)IAC (Instituto Agronômico de Campinas)ESALQ/USPColeção particularMissouri Botanical GardenColetas (SP e MG)
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
trnT-L trnL-F trnL
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Concorda com a divisão de 4 subgêneros, respaldada pelas análises filogenéticas, com fortes evidencias de que Deidamioides seja um destes subgêneros
�O subgênero Dysosmia abriga um conjunto de espécies com características únicas dentro do gênero
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Obtenção de híbridos somáticos por fusão de protoplastos
� Durante a meiose foi observada a presença de anormalidades, como a formação de univalentes, quadrivalentes e pontes na anáfase
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
P. edulis f.flavicarpa P.amethystina
� 9 bivalentes � 9 bivalentes
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
No híbrido somático SH( E+AM)#12 foi observado:
� Presença de cromossomos “retardatários”
� Formação de pontes cromossômicas
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Formação de 14 bivalentes e 2 quadrivalentes
� Formação de 15 bivalentes e 1 quadrivalente
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
Análise meiótica de P. edulis (E) e P. amethystina (AM) e 4 híbridos somáticos (E+AM)
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
Porcentagem de pólen viável em relação aos parentais
� A alta viabilidade polínica associada como o pareamento multivalenteobservado no HS (12, 13,28 e 35), indicam que estes materiais podem ser usados no melhoramento genético de passiflora principalmente na introgressão de genes de resistência a doenças e pragas
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Caracterização do comportamento meiótico e cariotípico de híbridos interespecíficos de P. foetida x P. palmeri (2n= 22)
� Constatou-se a presença de cromossomos retardatários na anáfase I e II, pontes na anáfase I
� Obsevou-se a formação de indivíduos 2n= 20
COMPORTAMENTO MEIÓTICO E CARIOTIPAGEM DE GENITORES E HÍBRIDO INTERESPECÍFICO DE Passiflora UESC-HD13 COM POTENCIAL ORNAMENTAL
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Obtenção de híbridos somáticos por fusão de protoplastos
� Durante a meiose foi observada a presença de anormalidades, como a formação de univalentes, bivalentes, quadrivalentes e pontes na anáfase
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� A formação de multivalentes indica a possibilidade de introgressãode genes entre as espécies, porém a frequência destes torna limitada esta técnica
CITOGENÉTICA E EVOLUÇÃO
� Cultivares existentes
� Métodos de melhoramento
�Mapeamento genético
� QTL
� Escolha de cruzamentos
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
� Maracujá-amarelo
Acesso FB100 da Companhia Maguary
Três híbridos intra-varietais: 'IAC-273', 'IAC-275' e 'IAC-277‘
EMBRAPA CERRADOS (2008)
- BRS Gigante Amarelo tolerante à antracnose e bacteriose
- BRS Ouro Vermelho tolerante à doenças foliares do maracujazeiro
- BRS Sol do Cerrado tolerante à doenças foliares do maracujazeiro
GENÉTICA E MELHORAMENTO
CULTIVARES EXISTENTES
Genética e Melhoramento
� Aplicação de métodos não tem ocorrido de forma sistematizada
� Informações sobre parâmetros genéticos são escassos
Prejudicando assim, a criação e o desenvolvimento de programas de melhoramento para esta cultura
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MÉTODOS DE MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
Parâmetros genéticos em populações de maracujazeiro amarelo VIANA,A.P., PEREIRA, T.N.S., PEREIRA, M. G., JUNIOR,A. T.A., SOUZA, M.M. e MALDONADO, J.F.M.
Revista Ceres v.51, p.541-551, 2004
� Com objetivo de iniciar um programa de melhoramento, foram coletados materiais de vários municípios e obteve-se estimativas de parâmetros genéticos para produção e qualidade do fruto
� O experimento foi montado em 2 ambientes
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e MelhoramentoGENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e MelhoramentoGENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
� As estimativas de parâmetros genéticos permitiram a escolha do melhor método para cada característica
� Observou-se alta herdabilidade e variabilidade e índice de variação superior a um, indicando a viabilidade da prática da seleção
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
more
options
Genetic and phenotypic parameter estimates for yield and fruit qualitytraits from a single wide cross in yellow passion fruit
� Avaliação de uma população F1 com 100 genótipos, oriunda do cruzamento IAPAR-06 e IAPAR-123 (geneticamente divergentes)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
Estimativas de variância genética(σ²g), herdabilidade(h²m), coeficiente de variação genética( Cvg%) e resposta a seleção(Rs)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
Estimativas de correlação genética e fenotípica
� A população mostra viabilidade para a prática de seleção, e as estimativas de correlação indicam quais características podem ser selecionadas em conjunto e quais necessitam de metodologias específicas
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
SELEÇÃO ENTRE E DENTRO DE FAMÍLIAS DE IRMÃOS COMPLETOS DE MARACUJAZEIRO (Passiflora edulis f. flavicarpa)
RESUMONUNES,E.S., M.S., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2006.
� Avaliação de 26 famílias de irmãos germanos, oriundos do cruzamento entre acessos da EPAGRI, Santa Catarina e acessos da UFV, Minas Gerais
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e MelhoramentoGENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
Tabela 6 - Estimativas dos coeficientes correlações fenotípicas entre as características
avaliadas em famílias de Passiflora edulis f. flavicarpa
Fenotípica NF MF CF DF MP SST MC MP/MF SST/ATT PR
NF 1,00 -0,02 0,29 -0,16 0,23 -0,64** -0,24 0,52** -0,34 0,97**
MF 1,00 0,91** 0,82** 0,85** -0,36* 0,86** 0,04 -0,38* 0,16
CF 1,00 0,70** 0,84** -0,60** 0,72** 0,18 -0,51** 0,46**
DF 1,00 0,58** -0,18 0,83** -0,20 -0,04 0,01
MP 1,00 -0,54** 0,47* 0,54** -0,59** 0,40*
SST 1,00 -0,10 -0,50**
0,67**
-0,71**
MC 1,00 -0,45 -0,07 -0,09
MP/MF 1,00 -0,56** 0,54**
SST/ATT 1,00 -0,40*
PR 1,00
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Genética e Melhoramento
� Com base nos parâmetros genéticos pode se inferir qual o melhor método para que se tenha sucesso com a seleção
� Para características com alta herdabilidade (h² > 0,8), pode se praticar seleção massal ou a seleção massal estratificada
� Quando deseja-se ganho genético em várias característica simultaneamente e estas apresentam baixa herdabilidade (h² < 0,3) e/ou possuir correlação negativa é recomendado a utilização de índice de seleção, pois este método procura maximizar os ganhos das características em conjunto
� Para que se tenha ganho genético e manutenção de variabilidade na população é recomendado seleção recorrente, seleção combinada ou seleção entre e dentro de famílias
GENÉTICA E MELHORAMENTO
� A construção de um mapa genético exige:
1 - Geração de uma população segregante
2 - Uso de algum marcador genético
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MAPEAMENTO GENÉTICO
F2, retrocruzamento e RILs
P1(ab) X P2(cd)
F1
Marcadores moleculares
P1(aa) X P2(bb)
F1 (ab)
F2--�RILs
X P2(bb)P1(aa) X
RC1 RC2
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MAPEAMENTO GENÉTICO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores moleculares
� Estratégia Two-way pseudo-testcross – com essa metodologia a fase de ligação não é conhecida a priori mas sim inferida a posterioi, pela análise da segregação de uma população F1
� Nesta metodologia são utilizados marcadores que segregam 1:1, dois conjuntos de marcas são gerados , sendo um para cada genitor, resultando em dois mapas de ligação, indivíduos-específicos ( Ferreira e Grattapaglia, 1996)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MAPEAMENTO GENÉTICO
Marcadores moleculares
� Com a utilização dessa metodologia já foram desenvolvidos 2 mapas genéticos:
Carneiro et al ( 2002), utilizando marcadores do tipo RAPD (1:1)
Lopes (2003), com base em marcadores AFLP (1:1)
Matta (2005), com base em marcadores AFLP (1:1 e 3:1)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MAPEAMENTO GENÉTICO
Marcadores moleculares
� Mapeamento de QTLs relacionados a características agronômicas
MAPAS DE LIGAÇÃO E MAPEAMENTO DE QTL(“QUANTITATIVE TRAIT LOCI”) EM MARACUJÁ-AMARELO (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg.)
Moraes, M.C. (2005)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
MAPEAMENTO DE QTL’s
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores moleculares
� A coincidência na posição dos QTL para produção e número de frutos, pode explicar a alta correlação genética (> 0,8) para estas características. Valor este de correlação encontrado por Moraes (2006) e Nunes (2006)
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Mapeamento Genético
An integration molecular map of yellow passion fruit based on simultaneous maximum-likehood estimation
of linkage and linkage phases
OLIVEIRA, Eder Jorge de ; VIEIRA, M. L. C. ; GARCIA, Antônio Augusto Franco ; MUNHOZ, Carla de Freitas ; MARGARIDO, Gabriel R A ; CONSOLI, Luciano ; MATTA, Frederico de Pina ; MORAES, Michel Choairy de ; ZUCCHI,
Maria Imaculada ; FUNGARO, Maria Helena Pelegrinelli
Journal of the American Society for Horticultural Science, v. 133, p. 35-41, 2008
GENÉTICA E MELHORAMENTO
� O objetivo deste trabalho foi integrar os mapas de maracujá amarelo, usando a mesma progênie de irmãos completos utilizadas para a construção dos mapas baseados em marcas de RAPD e AFLP ( Carneiro et al 2002; Lopes et al. 2006), aplicando o método proposto por Wu et al. (2002) que incorpora em suas análises, infomações de marcas com diferentes razões
Mapa Genético Integrado
OLIVEIRA, E, J. et al 2006
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Mapa Genético Integrado
OLIVEIRA, E, J. et al 2006
GENÉTICA E MELHORAMENTO
� Marcadores RAPD foram analisados quanto à presença ou não de bandas informativas para a confirmação da fecundação cruzada
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
� 13 cruzamentos interespecificos, sendo 4 destes com o P. edulis f. flavicarpa
� P. Coccinea resistente a viroses das folhas e antracnose
� P. edulis f. edulis Cinza TO resistente a viroses das folhas, antracnose e bacteriose
Marcadores molecularesGENÉTICA E MELHORAMENTO
Existe compatibilidade genética entre essas espécies,sendo possível a sua utilização em programas de
melhoramento que visam a obtenção de resistência a doenças e de outras características desejáveis
Fonte: www.passiflora.it
P. racemosaP. alata
P. jorullensis
P. caerulea
P. palmeri P. amoena
P. nephrodes
P. subrotunda
GENÉTICA E MELHORAMENTO
Fonte: www.passiflora.it
P. vitifoliaP. cirrhiflora
P. citrina
H. Lady Margareth
H. Sunburst
P. edulis “Norfolk”
P. cuprea
GENÉTICA E MELHORAMENTO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
� Avanços na área de resistência a pragas e doenças, uma vez que os pomares comerciais estão sendo devastados por bacteriose e virose;
� Utilização dos recursos genéticos de maneira sistêmica e distribuição entre os grupos de pesquisa atuantes no país, uma vez que é sabido que muitas passifloras silvestres são resistentes a patógenos;
CONSIDERAÇÕES FINAIS
OBRIGADO PELA ATENÇÃO!
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