Endogamia e Heterose: Impactos no Melhoramento de Plantas

Endogamia e Heterose E a importância desses fenômenos para o melhoramento de plantas Profª Luciléa Silva dos Reis ENDOGAMIA Endogamia é consequência de sistemas de acasalamento que aumentam a homozigose como os cruzamento entre indivíduos aparentados Principais sistemas de endogamia Autofecundação retrocruzamento irmãos completos e meios irmãos Endogamia e a diminuição de heterozigotos AA x aa F1 Aa 100 heterozigotos Autofecundação F2 1AA2Aa1aa 24 50 são heterozigotos Autofecundação F3 4AA2x1AA2Aa1aa4aa 416 25 são heterozigotos Autofecundação F4 6x4AA4x1AA2Aa1aa6x4aa 864 125 são heterozigotos A cada geração a frequência de heterozigotos é reduzida pela metade Endogamia e a diminuição de heterozigotos CONSEQUÊNCIAS DA ENDOGAMIA Aumento progressivo da homozigose Alteração da frequência genotípica sem alteração da frequência alélica Surgimento de características indesejáveis Perda de vigor Formação de 2n linhas uniformes Aumento da variância entre as linhas e redução dentro das linhas Endogamia Correlação dos valores genéticos entre membros da população Probabilidade de dois alelos de um loco terem origens idênticas A depressão por endogamia é maior quanto maior for o coeficiente de endogamia 12 n1 HETEROSE A heterose é o incremento de vigor de um indivíduo oriundo de um cruzamento de tal modo que se diferencie da média dos pais Pode ser observada em vários caracteres como altura da planta produtividade tamanho de células vigor competitividade A heterose ou vigor de híbrido é definida como a expressão genética dos efeitos benéficos da hibridação HETEROSE É um processo inverso à endogamia Pode ser observada também em espécies autógamas feijão soja trigo tomate nos quais não sofrem prejuízos com a endogamia Endogamia e heterose são fenômenos relacionados embora opostos HETEROSE Heterose tradicional diferença no valor de F1 menos a média dos pais h F1P1P22 x100 P1P22 Heterobeltiose é heterose estimada em relação ao melhor parental MP Heterobeltiose F1 MP x100 MP Heterose padrão é a heterose estimada em relação a um cultivar padrão CP Heterose padrão F1 CP x100 CP Heterose Base genética da heterose A explicação do tipo de ação gênica responsável pela heterose ainda é controversa entre especialistas Existem duas teorias mais comumente citadas para explicar a heterose Teoria da dominância e Teoria da Sobredominância HETEROSE Teoria da dominância proposta por Bruce 1910 Heterose é devida a existência de dominância parcial ou total nos genes envolvidos e que o acúmulo de heterozigotos de F1 expicaria a heterose AA BB CC dd aa bb cc DD Valor 1012105 37 5 7 8 10 30 F1 Aa Bb Cc Dd Valor 10121010 42 A principal objeção é que não é possível encontrar linhas endogâmicas tão produtivas como os híbridos pois a probabilidade disto acontecer é muito pequena HETEROSE Teoria da sobredominância proposta por Shull 1908 Heterose ocorre porque o heterozigoto adquire um valor acima de qualquer dos homozigotos AA BB CC dd aa bb cc DD Valor 1012105 37 57810 30 F1 Aa Bb Cc Dd Valor 11131111 46 A principal objeção é que são muitos os casos em que se detectaram a ação gênica da dominância e muitos poucos casos da ocorrência de sobredominância pelas ferramentas de análise atuais Contudo os alelos recessivos podem gerar produtos pouco significativos porém não necessariamente nulos HETEROSE A heterose é uma medida bastante utilizada no desenvolvimento de cultivares híbridos É uma mensuração facilmente obtida em diversos caracteres de interesse Herança Quantitativa E sua importância no melhoramento de plantas Profª Luciléa Silva dos Reis Importância da Variância Conhecimento da variabilidade existente nas populações Conhecimento de quanto da variabilidade é devida a diferenças genéticas Permite conhecer o controle genético do caráter e o potencial da população para seleção Portanto é fundamental em qualquer programa de melhoramento A Variância e o Estudo dos Caracteres Quantitativos Estimativa dos componentes da variância Exemplo de Estimativa dos Componentes da Variância Dados obtidos em eucaliptos por uma empresa privada referente ao diâmetro das árvores à altura do peito DAP aos 78 meses de idade As árvores da população foram oriundas de sementes e intercaladamente foram colocadas plantas de um clone População Clone Média 1130 cm Variância 230 cm² População de sementes Média 1400 cm Variância 833 cm² A Variância entre plantas do clone é toda ambiental V²c 230 cm² V²c V²e Propagação assexuada de uma única planta Variância entre plantas da população provenientes de sementes variação genética variação ambiental V²f variância fenotípica na população V²e variância ambiental média V²g variância genética V²p V²f V²f V²g V²e V²g 833 230 603 cm2 Dados referentes ao peso dos grãos em feijoeiro espécie de propagação sexuada σ²p1 48276 σ²p2 13280 σ²f1 32368 σ²f2 222098 Exemplo de Estimativa dos Componentes da Variância Variância Ambiental σ²e σ²f1 32368 Variância Fenotípica em F2 σ²f2 σ²g σ²e σ²g 222098 32368 189730 Herdabilidade E sua importância no melhoramento de plantas Profª Luciléa Silva dos Reis Herdabilidade A herdabilidade é o parâmetro pelo qual se mede o grau em que a herança influencia uma característica Indica o grau de associação entre o valor fenotípico altura de planta produção de grãos observado e o valor genético do indivíduo como genitor Herdabilidade Quando uma característica ex teor de proteína apresenta alta herdabilidade significa que é facilmente repassada dos genitores para a prole Baixa herdabilidade significa o oposto isto é a característica apesar de possuída pelos genitores não é transmitida aos descendentes Estimativa da Herdabilidade Parâmetro genético de maior utilidade para os melhoristas Permite antever a possibilidade de sucesso com a seleção Estimativa da Herdabilidade Reflete a proporção da variância genotípica que pode ser herdável Coeficiente de herdabilidade h² mede variabilidade genotípica de um caráter livre de efeitos ambientais Tipos de herdabilidade Herdabilidade no sentido amplo Herdabilidade no sentido restrito Herdabilidade no Sentido Amplo Envolve toda variância genética σ²a σ²d ou seja a variânvia aditiva e a atribuída aos desvios da dominância Tem importância em plantas de propagação vegetativa genótipo totalmente herdado Herdabilidade no Sentido Restrito Considera apenas a variância genética aditiva que é fixada pela seleção A variância aditiva é a parte herdável da variância genotípica pois os indivíduos irão passar para seus descendentes seus alelos não seu genótipo Tipos de herdabilidade Herdabilidade no sentido amplo h²a σ²g x 100 σ²f Herdabilidade no sentido restrito h²r σ²a x 100 σ²f Estimando a herdabilidade no exemplo utilizado Eucalipto h²a σ²g x 100 σ²f h²a 603 x 100 833 h²a 7239 Significa que 7239 da variação do diâmetro das árvores de eucalipto é de natureza genética Estimando a herdabilidade no exemplo utilizado Feijão h²a σ²g x 100 σ²f2 h²a σ²f2 σ²e x 100 σ²f2 h²a 222098 32368 x 100 8542 222098 8542 da variação fenotípica do peso das sementes do feijoeiro é devida a variância genética Herdabilidade não é apenas uma propriedade do caráter mas da população e das condições ambientais a que foram submetidos os indivíduos Estimativa válida para a população F2 utilizada e nas condições ambientais em que foram obtidos os dados Herdabilidade não é uma característica imutável h² pode ser aumentada pela introdução de variação genética na população ou melhorando as condições experimentais para reduzir a contribuição da variação ambiental Características quantitativas como produção de grãos condições ambientais e apresentam baixas herbabilidades 30 Características como peso de sementes altura das plantas por exemplo são menos influenciadas pelo ambiente e apresentam herdabilidades mais elevadas Herdabilidade e o Ganho de Seleção Herdabilidade principal utilidade é permitir estimar o ganho com a seleção antes que ela seja realizada Permite escolher o método de seleção mais eficiente e as alternativas para conduzir o processo seletivo A intenção de selecionar indivíduos em uma população é a de obter uma nova população superior à população inicial para o caráter em estudo Ganho de seleção Mm Mo Δg Mm média da população melhorada Mo média da população inicial Δg progresso ou ganho genético Possibilidade de estimar Δg antes que a seleção seja realizada Δg h² x ds ds diferencial de seleção é a superioridade dos indivíduos selecionados em relação a todos os indivíduos da população ds Ms Mo Ex Dados de eucalipto Seleção de todas as árvores com mais de 15 cm de diâmetro Ms 159217831878163215601623 1623 7 Ms 1660 cm Mo 1130 cm Mm Mo Gs Gs h² x ds h² 7239 ds 1660 1130 530 cm Gs 530 x 07239 Gs 384 cm Mm 1130 384 Mm 1514 cm Se apenas essas árvores forem utilizadas para propagação nas etapas seguintes qual será o diâmetro médio esperado das árvores da nova população isto é a média da população melhorada A expressão do ganho mostra que a estimativa de h² é uma indicação de sucesso do melhorista Quanto menor h² menor será a proporção do ds que será transmitido aos descendentes Se h² 0 não existe variação genética a seleção será efetuada mas não ocorrerá nenhum ganho toda diferença entre as árvores é ambiental Se h² 100 toda a diferença entre as plantas é genética e como a propagação é vegetativa será integralmente passada aos filhos Mm Ms Ganho com a Seleção Eficiência da seleção pode ser incrementada por meio do diferencial de seleção ds Para selecionar menor proporção de indivíduos os mais extremos usase maior intensidade de seleção Por que não se utiliza sempre à máxima intensidade de seleção a planta de maior diâmetro 1878 cm Considerar sempre dois fatores h² 100 logo a planta pode ter genótipo extremo por ação do meio ambiente não sendo o de melhor constituição genética Melhoristas realizam vários ciclos de seleção não se deve exaurir toda a variabilidade genética na 1 seleção sem possibilidade de sucesso nos ciclos seletivos subseqüentes Ex Dados do peso de grãos do feijoeiro Selecionar indivíduos com peso de grãos de 350 mg ou mais Ms6x3502x3603x3701x3802x390 14 Ms 36308 kg h² 8542 ds Ms Mo ds 36308 266 ds 9708 mg Gs h² x ds 9708 x 0854 Mm 26600 8290 Mm 3489 mg Ganho com a Seleção Estimativa do Número de Genes Permite determinar a probabilidade de se obter determinado genótipo na população segregante Método proposto por Sewall Wright utiliza médias e variâncias n P1 P2 ² 8 σ²gF2 σ²g variância genética da geração F2 Requisitos necessários para a aplicação dessa expressão Os pais devem ser homozigóticos e completamente contrastantes ou seja todos os alelos efetivos devem estar em um dos pais e todos os não efetivos no outro Ausência de interação alélica Todos os genes devem ter efeitos iguais e aditivos sobre a expressão fenotípica do caráter Ausência de ligação gênica Não sendo satisfeita alguma dessas condições o n de genes envolvidos será substimado Instituto Federal Espírito Santo Educaçāo pública gratuita e de qualidade