Glossário Essencial de Melhoramento Genético de Plantas

Glossário de Termos Fundamentais em Melhoramento Genético

Alelos: Uma das formas alternativas de um determinado gene, diferindo na sequência de DNA. Um indivíduo diploide possui dois alelos, podendo ser idênticos ou diferentes.

Banco de Germoplasma: Local onde são guardados os propágulos viáveis (sementes, bulbos, tubérculos, estacas) ou mesmo plantas vivas de todas as populações, cultivares e variedades de uma espécie.

Bases Genéticas: Os mecanismos da herança que determinam os diferentes caracteres dos indivíduos.

Caráter: Qualquer característica da planta cujas bases genéticas sejam passíveis de identificação. Ex: estrutura da planta, cor do grão, rendimento de grãos.

Caráter Agronômico: Um caráter que apresenta grande importância econômica ou de importância para a biologia da planta.

Caráter Qualitativo: Aquele em que cada alelo apresenta grande contribuição para o fenótipo e os efeitos dos alelos são superiores aos efeitos do ambiente.

Caráter Quantitativo: Aquele caráter em que cada alelo tem pequena contribuição para o fenótipo final e os efeitos do ambiente são superiores aos do alelo. Ex: rendimento de grãos.

Centro de Origem: Local geográfico onde ocorre a máxima diversidade genética da espécie onde foi originada a espécie.

Clones: Cópias idênticas do mesmo indivíduo, geralmente obtidas através de reprodução assexual.

Cruzamento: Fecundação do estigma por pólen oriundo de outra planta. Pode ser artificial, quando tanto o genitor masculino como o feminino são escolhidos pelo melhorista, ou pode ocorrer naturalmente através do transporte do pólen pelo vento ou por insetos.

Cruzamento Interespecífico: Cruzamento realizado entre espécies diferentes.

Cultivar: Uma variedade de planta produzida pelo homem através do melhoramento genético, podendo estar em cultivo pelos agricultores ou não.

Diversidade Genética: Quantidade de indivíduos geneticamente diferentes presentes em determinada espécie e local.

Domesticação: Significa trazer para casa; no caso de plantas, significa o domínio de seu cultivo.

Duplicação de Cromossomos: Aumento no número de cromossomos de uma espécie em duas vezes. Pode ocorrer de forma natural pela fecundação entre dois gametas com número reduzido de cromossomos, ou pela falha da mitose nos tecidos somáticos da planta, não ocorrendo a divisão da célula em duas células filhas com 2n cromossomos, ou pode ser obtida de modo artificial, como uso de uma substância chamada colchicina, que impede a formação do fuso acromático, e portanto impede a migração dos cromossomos para pólos opostos da célula durante a divisão celular.

Fenótipo: As propriedades de um organismo ou indivíduo, resultado da interação dos efeitos genéticos e dos efeitos do ambiente. Ex: altura, cor dos olhos.

Gene: Sequência de bases nitrogenadas do DNA que resultam na expressão de determinado caráter; unidade da herança que ocupa local específico no cromossomo.

Genótipo: É a composição genética total do indivíduo (todos os genes que compõem o indivíduo).

Geração Fixa: Geração avançada proveniente do cruzamento de diferentes genitores e que não apresenta mais variação fenotípica. Ex: normalmente após as gerações F5, F6.

Geração Segregante: Primeiras gerações provenientes do cruzamento de diferentes genitores e que apresentam grande variações genotípicas como resultado da segregação dos genes.

Germoplasma: Todos os genes contidos em populações naturais, cultivares ou variedades de uma espécie.

Herdabilidade: Parte da variação total do caráter atribuída às variações genéticas.

Heterose: Mesmo que vigor híbrido.

Heterozigoto: Indivíduo que possui alelos diferentes nos locos correspondentes dos cromossomos homólogos e, por conseguinte, pode produzir filhos geneticamente diferentes.

Homozigoto: Indivíduo que tem alelos idênticos nos locos correspondentes dos cromossomos homólogos e, por conseguinte, produz filhos iguais geneticamente.

Interação Genótipo x Ambiente: Quando um genótipo (variedade) é cultivado em mais de um ambiente e ocorre uma resposta (desempenho) diferente em cada ambiente. Se forem comparados vários genótipos em vários ambientes é esperado que para cada ambiente mude qual é o melhor genótipo.

Melhoramento de Plantas: É a arte e a ciência de melhorar o desempenho das plantas em benefício do homem.

Melhorista: Indivíduo responsável pelo programa de melhoramento genético de determinada espécie.

Mutações: Variações que ocorrem na sequência de DNA, em determinado gene, modificando, em geral, sua expressão ou efeito sobre o fenótipo do indivíduo que a contém.

Mutações Induzidas: Variações na sequência de bases do DNA provocadas por substâncias ou elementos externos e que modificam a expressão final do gene.

Ploidia: Diz-se do número de conjuntos cromossômicos possuídos pela espécie. Todos os organismos possuem pelo menos duas cópias (diploide), com três cópias triploide, com quatro cópias tetraploide, etc.

Progênie: São os indivíduos resultantes do cruzamento ou indivíduos provenientes da mesma planta. Em cereais podem ser os indivíduos provenientes da mesma espiga ou panícula.

Variabilidade Fenotípica: Diferenças observáveis (mensuráveis) entre indivíduos de uma mesma população.

Variabilidade Genética: Variação observada para um caráter entre indivíduos da mesma espécie devido a diferenças genéticas dos mesmos.

Variedade: É um material genético distinto que obtido nos programas de melhoramento genético e é cultivado comercialmente pelos agricultores.

Vigor Híbrido: Maior crescimento ou rendimento de grãos da geração F1 (primeira geração de indivíduos resultantes do cruzamento), quando comparado com os genitores que lhe deram origem.

Questões e Respostas

O que pode causar a erosão genética?

É a perda dos alelos de uma determinada espécie, pode ser causada pela perda do habitat natural, mudanças no habitat, desastres naturais, substituição de variedades locais ou tradicionais por novas variedades melhoradas, mudanças nas práticas culturais, entre outros.

Qual a relação entre “perda da variabilidade genética x agricultura”?

Quando ocorre o cruzamento entre espécies de plantas crioulas e híbridas, se terá uma perda da variabilidade genética das plantas crioulas. Um exemplo desse fato ocorre no México, que mantém o cultivo de milho criolo, e seu vizinho EUA acaba não respeitando as barreiras semeando milho híbrido, sendo que o pólen do milho percorre longas distâncias com o vento, e acaba atingindo as plantações do México, ocorrendo então esta perda da variabilidade genética.

Se você estivesse liderando um programa de melhoramento genético de uma espécie vegetal. Você teria que buscar informações (genes) em qual Pool Gênico, PG1, PG2, PG3 ou PG4? Onde você buscaria primeiro e por quê?

Buscaria no PG1, pois são de espécies mais próximas, que possibilitam extrair genes úteis para o melhoramento, gera híbridos férteis e a transferência de genes é simples.

O germoplasma pode ser conservado In Situ e Ex situ. Explique dando exemplos.

Conservação IN SITU: É a conservação da espécie na forma viva (em seu habitat natural), ex: espécies florestais, araucárias, entre outros. Conservação EX SITU: É a conservação da espécie fora de seu ambiente natural, as formas de conservação são os bancos de sementes, coleções de plantas no campo e coleções de plântulas em bancos in vitro.

O que constitui um híbrido?

São aquelas nas quais a semente F1 é usada como variedade comercial. São usualmente produzidas a partir da combinação de diferentes linhagens endogâmicas. O potencial da variedade híbrida depende do tipo de híbrido e de quais linhagens são cruzadas. O desenvolvimento de novos híbridos depende do melhoramento de populações, desenvolvimento de linhagens e testes.

Vantagens e desvantagens do híbrido.

• Vantagens: Associar caracteres de diferentes genitores; obter genótipos superiores num prazo relativamente curto; utilizar interações gênicas aditivas na geração híbrida; produzir genótipos com alta uniformidade; minimizar a interação da constituição genética com o ambiente na geração F1; produzir sementes híbridas em escala comercial, com reflexos gerais favoráveis sobre a economia da região.
• Desvantagens: Somente parte dos genes favoráveis é explorada; a heterose é explorada de modo aleatório, atingindo um teto difícil de ser ultrapassado; somente em espécies em que as sementes híbridas são produzidas com facilidade é possível explorar a heterose; dos híbridos que são multiplicados por sementes é possível explorar somente uma geração, devido à intensa perda de vigor proveniente do aumento da homozigose (um ciclo de autofecundação).

Por que na progênie resultante da F1 do híbrido não é fértil ou então tem baixa fertilidade?

O cruzamento entre espécies (grande dissimilaridade genética) normalmente promove redução da fertilidade na geração F1 como consequência do pareamento irregular na meiose e formação de gametas desbalanceados, resultando em indivíduos estéreis.

Relação entre heterose e vigor híbrido.

O vigor híbrido é dependente da heterose resultante entre as combinações dos genitores envolvidos. Quanto maior a dissimilaridade genética maior é a manifestação da heterose e maior a capacidade combinatória entre os genitores, tendo como consequência o aumento do vigor híbrido. O incremento do vigor híbrido é resultado do aumento de alelos dominantes superiores na geração F1. Sendo assim, o cruzamento entre plantas de uma mesma linhagem não promove o aumento de vigor, pois a constituição genética dos genitores é idêntica e, portanto a geração F1 será totalmente homozigota com a mesma constituição dos genitores.

Melhoramento de Plantas: Conceito e Bases

CONCEITO: É a arte, a ciência e o negócio de modificar as plantas a serviço do homem.

• Como Arte: Depende da intuição e das experiências passadas que são únicas de cada indivíduo. A passagem do conhecimento artístico se dá de forma empírica através da convivência com os melhoristas mais experientes.
• Como Ciência: O melhoramento depende dos conhecimentos de agronomia, dos princípios da genética e de outras ciências correlatas como botânica, bioquímica, fisiologia e estatística. No conhecimento científico é possível treinar o melhorista através de cursos formais de graduação e pós-graduação. A experiência e o treinamento formal são fundamentais para o sucesso do melhorista como modificador das plantas a serem utilizadas pela sociedade.
• Como Negócio: O melhoramento de plantas está cada vez mais competitivo, valendo-se cada vez mais da ciência e necessitando de mão-de-obra cada vez mais qualificada e eficiente.

Objetivos Específicos do Melhoramento

• Desenvolver variedades com alto rendimento – maior estabilidade no rendimento.
• Qualidade (valor nutritivo, teor de óleo, açúcar, amido, proteína, comprimento e resistência de fibras...).
• Desenvolver variedades resistentes a baixas ou altas temperaturas, à seca, às doenças e pragas.
• Desenvolver novos produtos.
• Atender a demanda dos agricultores.
• Atender a demanda da agroindústria.
• Lançamento de produtos que beneficiam os consumidores.

Bases do Melhoramento

• O melhoramento está baseado na escolha dos melhores fenótipos e/ou genótipos.
• Quanto mais os melhores fenótipos corresponderem aos melhores genótipos maior é a chance de sucesso.
• Baseia-se na evolução/domesticação das plantas; pode-se dizer que o melhoramento é uma evolução acelerada e dirigida das plantas.
• Começou de modo empírico, a partir de meados do século XIX começam os principais relatos escritos, mas tomou maior impulso após a redescoberta das Leis de Mendel (1900).
• A seleção. A variação genética é de extrema importância e esta deve ser herdável na população de plantas sendo melhorada.
• Escolha de genitores (primeiro passo) seguido de sua hibridação (cruzamento artificial).
• Quanto mais avançado o melhoramento de uma espécie tanto mais difícil é obter-se incrementos no rendimento e/ou qualidade.
• Espécies em que a qualidade do produto é muito importante são mais difíceis de serem melhoradas.
• Atualmente - selecionar plantas melhores que as melhores variedades do mercado e não apenas melhores que os genótipos parentais.

Domesticação de Plantas

Algumas das características observadas para a domesticação de plantas:

• Sementes maiores (com maior conteúdo de reservas).
• Sementes com tegumentos mais delgados.
• Frutos aderidos ao eixo da infrutescência.
• Diferentes cores de sementes e frutos.
• Perdas de estruturas de defesa como pelos e espinhos.
• Flores duplas (plantas ornamentais).
• Aumento da palatabilidade de alimentos e pastos.
• Auto-polinização.

Centros de Origem e Diversidade Genética

• Centros de origem: Área geográfica na qual a espécie foi originada.
• Centros de diversidade genética: Local onde há grande diversidade genética da espécie cultivada e espécies relacionadas.
• Centro primário de diversidade: Local onde a domesticação ocorreu.
• Centro secundário de diversidade: Local onde a variação genética continuou a aumentar depois da domesticação.
• Sem-centro de origem: Área geográfica ampla na qual uma cultura foi domesticada simultaneamente em vários locais.

Exemplos de Centros de Origem:

1. Centro Chinês: alface, soja, milheto.
2. Centro Indiano: arroz, grão-de-bico, cana-de-açúcar, inhame, algodão arbóreo, manga.
3. Centro Indo-maláio: banana, coco, inhame, cana-de-açúcar.
4. Centro Centro-Asiático: lentilha, grão-de-bico, ervilha, linho, centeio, trigo comum.
5. Centro Oriente Próximo: alfafa, cevada, grão-de-bico, ervilha, lentilha, linho, centeio.
6. Centro Mediterrâneo: aipo, trigo duro, grão-de-bico, hortelã, pimenta.
7. Centro Etíope (Abissínico): cevada, lentilha, grão-de-bico, ervilha, linho, café, sorgo.
8. Centro Sul Mexicano e Centro Americano: milho, feijão, algodão herbáceo, cucurbitáceas.
9. Centro Sul Americano (Peruano - Equatoriano - Boliviano): feijão, batatinha, batata-doce, fumo, tomate.
10. Centro Chileno: batatinha.
11. Centro Brasileiro - Paraguaio: mandioca, amendoim, abacaxi, seringueira.

Fatores Genéticos Envolvidos na Domesticação de Plantas

• Mutação.
• Hibridação interespecífica.
• Poliploidia.
• Seleção Artificial.
• Seleção Natural.

Diploidização: Reestruturação genômica, mudanças ao nível gênico incluindo evolução, silenciamento gênico, de tal forma que o genoma não mais está estruturado como um alotetraploide.

Erosão Genética e Pools Gênicos

Erosão Genética ou Gênica: Perdas de alelos de uma determinada espécie e espécies silvestres relacionadas. Fatores: natural ou artificial.

• Causas: Perda do habitat natural; mudanças no habitat; desastres naturais; substituição de variedades locais ou tradicionais por novas variedades melhoradas; mudanças nas práticas culturais, etc.
• Consequências: Falta variabilidade genética para adaptação a mudanças no ambiente ou para atingir novos objetivos do melhoramento; Perigo de epidemias de pragas e moléstias; Limitação do ganho genético.

Genes de Espécies Silvestres:

• Vantagem: Os genes desejáveis podem não ser encontrados na espécie cultivada; espécies silvestres foram selecionadas em ambientes menos favoráveis (condições de clima, solo, pragas e moléstias).
• Desvantagens: Possuem muitas características indesejadas; necessidade de retrocruzamentos; caracteres desejados e indesejados podem estar ligados geneticamente.

Classificação dos “Pools” Gênicos

• a) “Pool” Gênico Primário (PG1): Inclui espécies cultivadas e aparentadas – das quais pode-se extrair genes úteis para melhoramento; híbridos férteis; transferência de genes é simples.
• b) “Pool” Gênico Secundário (PG2): A transferência de genes para a espécie cultivada é possível, mas com dificuldade; híbridos fracos, em geral estéreis.
• c) “Pool” Gênico Terciário (PG3): Transferência de genes deste grupo para PG1 requer técnicas especiais; híbridos F1 podem morrer prematuramente ou são estéreis.
• d) “Pool” Gênico Quaternário (PG4): Genes das espécies doadoras são transferidos por técnicas de transformação genética; Técnicas de biotecnologia vegetal.

Conservação de Germoplasma

Conservação In Situ

(Continua em seu ambiente natural):

• Possibilidade de conservar ampla variabilidade genética.
• Maior facilidade de conservar espécies com sementes recalcitrantes.
• O processo evolutivo não é interrompido.
• Desvantagens: Erosão genética por enchentes, incêndios e degradação (avanço de fronteiras agrícolas); Alto custo: necessidade de levantamento ecogeográfico e formação de reservas; Custo sócio-econômico: áreas não podem ser utilizadas para agricultura; Dificuldade de proteção das áreas de preservação.

Conservação Ex Situ

Conservação da espécie fora do seu ambiente natural (local de origem e diversidade genética):

• Bancos de sementes.
• Coleções de plantas no campo.
• Coleções de plântulas em bancos in vitro.
• O processo evolutivo é interrompido.
• Os recursos genéticos são conservados em bancos de germoplasma.
• É estimado que ao redor de 6 milhões de amostras de recursos genéticos de plantas são mantidos em bancos de germoplasma ao redor do mundo.

Tipos de Sementes

• Sementes ortodoxas: Podem ser desidratadas e armazenadas a baixas temperaturas por longos períodos. Ex: milho, cebola, soja, lentilha.
• Sementes recalcitrantes: Não podem ser desidratadas sem dano. Armazenamento por poucas semanas ou meses. Ex: cacau, coco, manga, abacate, noz-moscada.

Bancos de Sementes

• Possibilidade de conservação de ampla variabilidade genética.
• Conservação a médio e longo prazo.

CRIOPRESERVAÇÃO: Preserva tecidos em nitrogênio líquido a -196º C. Cuidados neste processo para não formar cristais de gelo intracelulares: Vitrificação é o processo físico de transição de uma solução líquida para uma fase amorfa e não cristalina; a vitrificação requer taxas rápidas de resfriamento e elevada concentração da solução celular (citosol).

Bancos de Germoplasma In Vivo

Especialmente espécies com sementes recalcitrantes. Coleções de plantas vivas. Ex: jardins botânicos, coleções junto a bancos de sementes. Exige maior área e é difícil de conservar boa amostra da diversidade genética de uma espécie. Riscos de perdas por pestes, doenças e intempéries. Ex: banana, dendê, café.

Bancos de Germoplasma In Vitro

Cultura de tecidos - protocolo apropriado para cada espécie e/ou genótipo. Adequado para espécies com pouca ou nenhuma produção de sementes ou com sementes recalcitrantes. Conservação sob crescimento retardado. Riscos de perdas (erosão genética) devido a contaminação, erro humano e variação somaclonal. Ex: batata, batata-doce, mandioca.

Objetivos dos Bancos de Germoplasma

Centros nacionais internacionais de conservação de recursos genéticos. Maior variabilidade genética conservada ex-situ de uma espécie cultivada. Bancos de germoplasma preservam germoplasma da espécie cultivada e de espécies silvestres aparentadas. Geralmente não se conhece o potencial genético de boa parte da coleção, ou seja, sua utilidade direta aos programas de melhoramento. São fontes de genes para situações futuras, ou seja, podemos nem ter ideia de que precisaremos daqueles genes/alelos.

• Evitar perda de recursos genéticos.
• Conservar fontes de genes para uso futuro.
• Colecionar, identificar e caracterizar genótipos para uso no melhoramento.

Bancos de Germoplasma Internacionais

• IRRI – Instituto Internacional de Pesquisa de Arroz – Los Baños, Filipinas. Conservação de germoplasma de arroz.
• CIP – Centro Internacional de Batata – Lima, Peru. Conservação de germoplasma batata, batata-doce e outras plantas tuberosas e de raízes armazenadoras.
• CIMMYT – Centro Internacional de Melhoramento de Milho e Trigo – Cidade do México, México. Conservação de germoplasma de milho e trigo.
• ICARDA – Centro Internacional para Pesquisa Agrícola em Áreas Secas – Alepo, Síria. Conservação cereais como trigo e cevada, leguminosas como grão-de-bico, lentilha e fava, e forrageiras.

Banco Internacional de Sementes de Svalbard

• Construído para suportar desde ataques nucleares até a mudança climática global.
• Temperatura de conservação = -18ºC (com equipamentos de refrigeração).
• Caso de falha dos equipamentos, a temperatura levaria semanas ou meses para atingir -3ºC.
• Inaugurado em 26 de fevereiro de 2008.
• Resistiu ao maior terremoto da história da Noruega, 6,2 na Escala Richter, em 20/02/2008.

Variedades e Tipos

Variedade: Segundo Fehr (1987): “Subdivisão taxonômica de uma espécie. Usado também com o termo cultivar para designar um grupo de indivíduos que são geneticamente distintos de outros grupos de indivíduos da mesma espécie”.

Variedade Crioula: Segundo Borém e Miranda (2007): “Variedade não-melhorada, cultivada por produtores locais, originada de populações silvestres”.

Variedade Sintética: Segundo Borém e Miranda (2007): “Variedade produzida pelo intercruzamento de um grupo de clones, linhagens de indivíduos selecionados para alta capacidade de combinação”.

Tipos de Variedades

• Linhas Puras: Indivíduos descendentes de uma única planta em homozigose. Características gerais: Descendem de uma única planta; Têm único genótipo; Homozigoto; não segregam na nova geração; agricultor pode produzir sua própria semente; semente pode ser produzida em local diferente do que vai ser cultivada a variedade.
• Híbridos: Cruzamentos entre espécies geneticamente distintas. Variedades híbridas são aquelas nas quais a semente F1 é usada como variedade comercial. As variedades híbridas são usualmente produzidas a partir da combinação de diferentes linhagens endogâmicas. O potencial da variedade híbrida depende do tipo de híbrido e de quais linhagens são cruzadas. Tipos de híbridos: Simples, Triplos e Duplos. Segregam; Alta heterozigose. O agricultor compra a semente para cada novo cultivo; A produção de sementes pode ser fora do local de cultivo.
• Clones: Descendem de uma única planta. Espécies de reprodução vegetativa. Genótipo único. Heterozigose alta. Não segregam na nova geração. Agricultor pode produzir suas próprias mudas. Mudas podem ser produzidas em ambiente diferente aonde serão cultivadas.

Classificação dos Métodos de Melhoramento

A classificação pode ser feita com base em:

• Sistema de reprodução natural das plantas. Difere para espécies de: Autofecundação, Fecundação Cruzada, Reprodução Assexuada.
• Origem de variabilidade inicial. Melhoramento por seleção; melhoramento por hibridação; melhoramento por mutação; melhoramento por poliploidização.
• Modo de propagação das variedades resultantes. AUTÔGAMAS: utiliza linhagens e cultivares; ALÔGAMAS: variedades populacionais; CRUZAMENTOS CONTROLADOS: sementes híbridas; PROPAGAÇÃO VEGETATIVA: clones.

Modos de Reprodução

Reprodução Sexual

Há fertilização, contribuição materna e paterna. Envolve formação de gametas, a união desses gametas e a recombinação gênica = diversidade. HÁ VARIABILIDADE GENÉTICA.

• Alogamia (fecundação cruzada): Fecundação por pólen de plantas diferentes, garante alta variabilidade. Pólen pode ser levado pelo vento, animais. Vantagem: Por ser de fecundação cruzada não apresenta problemas no cruzamento utilizando pólen exógeno. Desvantagem: Perda da característica de interesse ao cruzar com outros indivíduos, até com outra espécie.
• Autogamia (autofecundação): Fecundação pelo pólen da própria planta. Leva à homozigose, Uniformidade. Vantagens: Maior economia reprodutiva – menor custo de polinização; Pouca variabilidade intrapopulacional; Tempo de geração curto; Adaptabilidade (pode ter dificuldade com mudanças de ambientes); Maior vigor do híbrido; Dispersão de semente de longo alcance. Desvantagem: Não há recombinação gênica (ou pouca). Ex: trigo, cevada, aveia, arroz, sorgo, feijão, ervilha, soja, linho.

Reprodução Assexual

Não há fertilização, ou seja, a progênie é exatamente igual à planta original. Pouca ou nenhuma variabilidade genética.

• Reprodução vegetativa: Ex: rizomas, colmos, estolões, bulbos, tubérculos.
• Apomixia: Ocorre formação de sacos embrionários e sementes porém sem redução do número cromossômico e sem a contribuição do gameta masculino  não há fecundação da oosfera pelo núcleo generativo do pólen. Desvantagens: Base genética estreita pode ser diminuída por uma mistura de genótipos; Escape do gene da apomixia para invasoras aparentadas; Direitos de produção através de legislação adequada; Desbalanço do endosperma, crucial em alguns casos.

Reprodução Vegetativa

Genótipos com alto grau de heterozigose. A progênie de uma planta é igual à planta mãe  permite ao melhorista explorar a heterose existente. Métodos de seleção de espécies de reprodução vegetativa são muito semelhantes entre si, guardando diferenças de acordo com a biologia da espécie (exemplo: ciclo, período juvenil, tamanho da planta). Eventualmente na falta de variabilidade genética adequada, pode-se lançar mão de melhoramento através da indução de mutações. Cultivares desse grupo são reproduzidas através de propágulos vegetativos.

Mutações

Mutações Espontâneas

• Erros na replicação do DNA: Erros na replicação podem ocorrer quando um par de nucleotídeos “ilegítimos” se forma durante a síntese.
• Transição: Purina-purina (A ou G), Pirimidina-pirimidina (C ou T).
• Transversão: Purina-pirimidina, Pirimidina-purina.
• Mutações que modificam a estrutura da leitura: Envolve a adição ou deleção de um ou mais pares de bases. Alteram a estrutura de leitura de todas as trincas de pares de bases do gene.

Mutações Induzidas (Mutagênicos Físicos)

• Radiação ionizante: Raio X, Raio gama. Muita energia – colidem com átomos de matéria – liberam elétrons – deixando radiação livres ou íons – colidem com outras moléculas liberando elétrons... “trilha”.
• Radiação não ionizante: Raios ultravioletas. Agem em purinas e pirimidinas.

Métodos de Melhoramento

• Seleção Clonal: Escolhe plantas superiores em uma população para originar uma nova cultivar. Utilizar constituição genética de outros programas. Avaliação a nível de fenótipo. Método apropriado para caracteres de alta herdabilidade – avalia linhas clonais - descarta inferiores.
• Hibridação entre Cultivares Comerciais: Utilizado em espécies nas quais a produção de sementes é viável. Vigor – segregação. Método: plantas semeadas, avaliadas individualmente como novas cultivares potenciais.
• Hibridação Interespecífica: Caráter de rusticidade: resistentes a moléstias, tolerância a estresses abióticos. Esterilidade – propagação vegetativa (não é problema). Mais utilizados para características qualitativas. Ex: Espécies ornamentais.
• Autofecundação: Vantagem: não adiciona alelos indesejáveis. Hibridação seguida de autofecundação (muito utilizado).
• Retrocruzamento: Vantagem: transferir caráter de interesse para recuperar uma cultivar desejável. Conduz à homozigose – reduz vigor.
• Apomixia: Vantagem: indivíduos são geneticamente idênticos à planta mãe – produz sementes sem fecundação.
• Indução de Mutação: Vantagem: mutação induzida para obtenção de novas constituições genéticas. Problema: presença de caracteres indesejáveis – frequência de alelos indesejáveis.
• Cultura de Tecidos: Regeneração in vitro a partir de pequenas porções de plantas. Plantas idênticas à que lhes deu origem. Elevado número de vezes que a planta passa pelo processo - Variações somaclonais – alterações genéticas ou mutações – epigenéticas ou adaptações. Importância: criar novas combinações gênicas – aumentar variabilidade genética.

Variedades Híbridas

Conceito

• Variedades híbridas são aquelas nas quais a semente F1 é usada como variedade comercial.
• As variedades híbridas são usualmente produzidas a partir da combinação de diferentes linhagens endogâmicas.
• O potencial da variedade híbrida depende do tipo de híbrido e de quais linhagens são cruzadas.
• Tipos de híbridos: Simples, Triplos e Duplos.
• De maneira geral, linhagens geneticamente mais distintas produzem os melhores híbridos (NEM SEMPRE!!).
• Uma população de polinização aberta é uma mistura complexa de híbridos (Shull, 1908).
• As plantas híbridas segregam a cada geração (Lei de Hardy-Weinberg).
• Assim East (1908) e Shull (1908) propuseram fixar os híbridos através da produção de linhagens e seus cruzamentos F1.
• A produção comercial de híbridos somente começou depois da proposição do híbrido duplo por Jones (1918).
• Na década de 30 quase a totalidade do milho cultivado nos Estados Unidos era de variedades híbridas.

Desenvolvimento de Híbridos

1. Necessidade de escolher cuidadosamente as linhagens com base no seu desempenho em combinações híbridas.
2. As linhagens se mantêm geneticamente uniformes ao longo das gerações.
3. Os híbridos derivados de linhagens são uniformes e não variam geneticamente de ano para ano ou de local para local.
4. Existem problemas econômicos relacionados com a produção de variedades híbridas.

O desenvolvimento de novas variedades híbridas pode ser dividido em três partes:

Melhoramento de Populações

• É muito importante, pois a qualidade das populações é decisiva para o sucesso na obtenção de linhagens superiores.
• É possível dividir as populações em base ampla e base estreita.
• Base ampla – grande variabilidade genética e média mais baixa, fornece a base do programa a prazo mais longo.
• Base estreita – menor variabilidade genética, geralmente produzidas a partir de cruzamentos entre linhagens elite, fornece o material para o desenvolvimento imediato de novas linhagens, curto prazo.
• Deve ocupar ao redor de 20% do esforço nos programas de melhoramento.

Desenvolvimento de Linhagens

• As linhagens são desenvolvidas através de sucessivas autofecundações usando os métodos comumente empregados em espécies de autofecundação.
• O método mais empregado é o genealógico.
• A grande diferença está no objetivo: o caráter prioritário para fazer uma linhagem superior, a qual será um genitor de híbrido, é a capacidade combinatória.
• Uma linhagem só será bem sucedida se ela apresentar excelente capacidade de combinação.
• Os demais caracteres são importantes, mas a capacidade combinatória é decisiva para a seleção de uma linhagem.
• Deve ocupar ao redor de 40% do esforço nos programas de melhoramento.

Testes de Desempenho de Novas Combinações

• A partir de S4 as novas linhagens começam a ser testadas em todas as combinações possíveis.
• DIALÉLICOS: Podem ser conceituados como todos os cruzamentos possíveis entre um determinado número de linhagens. Eles permitem estimar a capacidade combinatória das linhagens e outros parâmetros genéticos.
• Esta parte envolve muitos experimentos de campo e consome muito dinheiro (parte mais cara de um programa).
• Na prática são usados dialélicos modificados com o objetivo de reduzir o número de cruzamentos a serem testados.
• Deve ocupar ao redor de 40% do esforço nos programas de melhoramento.

Top Cross

• É definido como o cruzamento das linhas a serem testadas com um testador comum.
• O testador pode ser de base genética ampla (CGC) ou base genética estreita (CEC).
• O top cross pode ser realizado na S2 ou S3 e testa a capacidade combinatória das famílias.
• Este caráter é mantido desde cedo até as linhagens prontas.