metodos de melhoramento genetico de plantas

metodos de melhoramento genetico de plantas

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Sumário

Por; Eleandro Candido Dapont, João Paulo Maia e Jorge Luis de Melo.

MÉTODOS DE MELHORAMENTO

  1. Seleção Massal (BULK)

1.1. Seleção Massal

Na seleção massal a população original é avaliada e um número de plantas é selecionada com base no fenótipo. A semente de polinização aberta das plantas selecionadas é agrupada para dar origem à próxima geração. O ciclo de seleção pode ser repetido uma ou mais vezes para aumentar a frequência de alelos favoráveis.

Um dos principais problemas da seleção massal é que ela é baseada somente no fenótipo. Por isso, este tipo de seleção é muito influenciado pelo ambiente. O principal uso desse método é na obtenção de novas variedades em espécies vegetais que ainda não foram muito trabalhadas geneticamente ou para caracteres de alta herdabilidade. Como ocorre para plantas autógamas, a seleção massal também pode ser usada na produção de sementes para a manutenção da pureza varietal em campos de sementes. Neste caso fazemos a seleção truncada ou roughing, retirando as plantas fora do padrão (ALVES; RAMALHO; SOUZA, 2002).

A seleção massal é o método mais antigo de melhoramento de plantas e vem sendo utilizada pelos agricultores a milhares de anos. Isto ocorria quando os agricultores escolhiam as melhores espigas/plantas para darem origem à geração seguinte (COSTA; COSTA, 2003).

    1. Seleção massal estratificada

A seleção massal estratificada tem por objetivo melhorar o controle da heterogeneidade do solo (melhor controle ambiental). Isto é obtido dividindo-se a área em estratos e praticando a mesma intensidade de seleção em cada estrato. A intensidade de seleção dentro de cada estrato pode variar de 1 a 10%. Na recombinação deve ser empregado um mesmo número de sementes por planta. É utilizado bordadura para garantir que as plantas estejam submetidas ao mesmo nível de competição (COSTA; COSTA, 2003).

Araújo e Paterniani (1999) descrevem a seleção massal estratificada utilizada no programa de Melhoramento de Milho do IAPAR. Cada estrato é composto por uma linha com 10 m de comprimento (5 plantas/metro e 90 cm entre linhas), sendo composto por 50 plantas ou 9 m2. Normalmente, semeia-se um campo isolado com cerca de 100 estratos para seleção, selecionando-se 5 plantas competitivas por estrato (10% de seleção). Posteriormente, é feita a seleção de espigas, restando 2 plantas por estrato (4 % de seleção).

Esquema do método da seleção massal

1ª ETAPA: Seleção das melhores plantas

2ª ETAPA: Novo campo, nova seleção das melhores plantas

3ª ETAPA: iden

Multiplicação

DISTRIBUIÇÃO AOS AGRICULTORES

1.3 Método da população, Massal ou "Bulk"

Inicia-se com o plantio, em área suficientemente grande, de alguns milhares de plantas, de acordo com a quantidade de sementes F2 disponíveis. A densidade de plantio é a mesma dos plantios comerciais, pois não se seleciona com o rigor do método genealógico. Evita-se inclusive o plantio em espaçamentos maiores, pela tendência que os genótipos heterozigotos têm de serem mais vigorosos e exercerem maior competição com os homozigotos, produzindo maior numero de descendentes nessa condição (ARAÚJO; PATERNIANI, 1999).

A diferença básica em relação ao método genealógico é que as sementes de todas as plantas selecionadas, geralmente em número maior, são colhidas em conjunto para produzir a geração seguinte, prosseguindo-se do mesmo modo ate F6 ou F7 quando o grau de homozigose na população é consideravelmente alto. Nas primeiras gerações procura-se selecionar para os caracteres de alta herdabilidade, como porte e arquitetura de planta, e ciclo vegetativo. O método não é adequado para a maioria das hortaliças e para fruteiras, em que se exige uniformidade do produto comercial, que deve ter características bem definidas (ARAÚJO; PATERNIANI, 1999).

A partir da geração F5 ou gerações mais avançadas, plantas individuais são selecionadas e suas progênies passam a ser avaliadas em ensaios, inicialmente preliminares e posteriormente avançados, incrementando-se o número de locais e de repetições nos experimentos, para a seleção das melhores linhagens. A partir daí os procedimentos são semelhantes àqueles já descritos para o método genealógico (ARAÚJO; PATERNIANI, 1999).

Variedades escolhidas para o cruzamento

F1

F2

População BULK

F3

População BULK

F4

População BULK

F5

Plantas espaçadas

Elevado grau de

homozigose

Seleção de Plantas

Individuais

F6

Plantas em Fileira

Poucas repetições

1 Local

F7

Ensaio de Produção Preliminar Poucas repetições

2 – 3 locais

F8 a F13

Ensaios de Produção

Muitas repetições

Vários Locais

NOVA VARIEDADE

  1. Método das Populações

    1. Método da população

O método de melhoramento da população (também chamado de Método Bulk) é o método mais simples de condução de gerações segregantes. Após a hibridação artificial entre linhagens parentais selecionadas, com divergência genética, as plantas das gerações F1 até F5 são colhidas todas juntas, em bulk, retirando-se uma amostra de sementes para dar origem à próxima geração. Após 5 a 6 gerações de autofecundação, teremos uma população na qual os indivíduos serão praticamente homozigotos, mas com variabilidade genética. Nesta etapa, faremos seleção de plantas individuais baseadas na aparência da planta (BESPALHOK, 1999).

No método de condução massal existe uma grande ação da seleção natural durante a condução das populações segregantes. Quando se retira uma amostra de sementes para a próxima geração, indivíduos que produzirem mais sementes terão mais chances de passar para a próxima geração. A seleção artificial também pode ser utilizada para retirar indivíduos indesejáveis (BESPALHOK, 1999).

Uma desvantagem deste método é, que necessidade da ação da seleção natural, a condução da população segregante deve ser feita em condições de plantio, não sendo possível a utilização de casa de vegetação. Outra desvantagem é que nem todas as plantas de uma geração serão representadas na próxima geração (BESPALHOK, 1999).

Todas as evidências disponíveis, especialmente a disponibilidade de variabilidade genética, indicam a possibilidade de se continuar tendo sucesso com a seleção de plantas. É evidente, contudo, que as diferenças a serem detectadas são cada vez menores, exigindo, assim, maior eficiência dos programas de melhoramento. Entre os fatores que afetam essa eficiência está a escolha do método adequado de condução das populações segregantes em plantas autógamas. Esses métodos foram propostos no início do século, e algumas modificações ocorreram nas décadas de 50 e 60. De modo geral, foram limitadas as inovações introduzidas (BORÉM, 1997).

    1. Métodos clássicos de condução das populações segregantes

Além da escolha acertada dos genitores, e muito importante a habilidade do melhorista ao selecionar as plantas segregantes. É preciso, pois, conhecer muito bem a cultura com que se trabalha, para que se possa fazer uma avaliação visual que seja, tanto quanto possível, efetiva para os caracteres morfológicos e fisiológicos que caracterizem os bons genótipos. Essa capacidade natural de percepção não pode ser exclusiva. E conveniente proporcionar às plantas condições favoráveis para expressão dos caracteres, o que se consegue por técnicas especiais, conforme o objetivo que se tem em mente. É o caso, por exemplo, de resistência a doenças ou a raças específicas de patógenos, o que torna necessária a realização de inoculações artificiais para identificar tipos resistentes, quando a doença não ocorre naturalmente (BUENO; MENDES; CARVALHO, 2006).

Basicamente, são três os métodos de condução das populações segregantes, após o cruzamento inicial: genealógico, com suas variações massal e retrocruzamentos. Este último será estudado separadamente, em função do objetivo básico. Com que é aplicado. O mesmo será feito em relação à seleção recorrente aplicada às espécies autógamas (BORÉM, 1997).

  1. Método Genealógico (pedigree)

Neste método os melhores fenótipos são selecionados nas gerações segregantes, mantendo-se os dados das relações entre genitores e descendência. Na geração F1 os indivíduos possuem a mesma constituição genética e apresentarão alta proporção de locos em heterozigose. Essa proporção será tanto maior quanto mais diferentes forem os progenitores. Não se pode, todavia, esperar completa heterozigose porque sempre haverá alguma identidade genética entre os genitores, isto e, poderão apresentar locos em homozigose, com alelos idênticos (BUENO; MENDES; CARVALHO, 2006).

A seleção inicia-se na geração F2, procedendo-se segundo os critérios do melhorista. A maior parte das plantas segregará para um grande número de genes e todos os indivíduos em F2 serão diferentes uns dos outros. Os caracteres das famílias começam a manifestar-se em F3 e F4, quando alguns locos estarão em homozigose. Antes disso ainda existem muitos locos em heterozigose determinando diferenças dentro de cada família. Assim, nessas gerações selecionam-se as plantas melhores ou mais promissoras das famílias superiores. Em F5 ou F6 a homozigose estará presente na maioria dos locos em todas as famílias, certamente. Por esta razao a seleção se faz exclusivamente entre famílias. Algumas famílias, pela sua ascendência,

podem ser muito semelhantes, razão pela qual costuma-se conservar uma e eliminar as outras o que, inclusive, facilita o trabalho posterior do melhorista (COSTA; RODRIGUES; SUDRÉ, 2002).

O método genealógico caracteriza-se por registros sobre as relações entre plantas e

famílias e entre famílias, o que o torna, de certo modo, complicado.

Descrição do método por geração segundo Bueno; Mendes e Carvalho (2006):

GERAÇÃO F1 - Cultiva-se um número suficiente de plantas híbridas para produção

das sementes necessárias para a geração F2.

GERAÇÃO F2 - O tamanho da população depende do número de famílias F3 que o melhorista possa manejar, do tipo da cultura e dos objetivos do cruzamento. Pode variar de 2.000 a 10.000 plantas, bem espaçadas, para facilitar as avaliações. Sugere-se que a relação entre indivíduos F2 e famílias F3 esteja entre 10:1 e 100:1. A relação será tanto maior quanto mais diferirem os genitores entre si. Nesta fase o melhorista não deve selecionar um número muito grande de plantas, quando não lhe for possível trabalhar com muitas famílias F3.

GERAÇÃO F3 - As famílias são compostas por um número suficiente de plantas, geralmente em torno de 30. Esse número depende também da quantidade de sementes que as plantas de cada espécie produzem, em média. Pratica-se a seleção entre e dentro de famílias. Normalmente o número total de plantas selecionadas não é superior ao de famílias cultivadas.

GERAÇÃO F4- Conduz-se à semelhança da geração F3, porém acentuando-se a seleção entre famílias. Embora algumas famílias sejam quase homozigotas, o melhorista ainda seleciona, individualmente, plantas que se destacam em cada uma delas.

GERAÇÃO F5 - O potencial de cada família já deve estar fixado pela homozigose. Os plantios são feitos na densidade comercial. Faz-se a colheita em todas as plantas de cada família, obtendo-se, assim, quantidade suficiente de sementes para os ensaios de rendimento e avaliação da qualidade na geração F6. O sistema de plantio varia com o tipo de cultura, empregando-se fileiras simples ou parcelas com duas ou três fileiras. Ensaios preliminares de rendimento podem ser iniciados em F5, com repetições, como critério adicional de seleção. GERAÇÃO F6 (ou F6 e F7) - Também aqui se faz a seleção entre famílias, para eliminar aquelas comprovadamente inferiores. Avaliações da qualidade podem ser iniciadas nesta fase. Em outras situações o material é multiplicado para avaliação em ensaios comparativos primeiramente, e, posteriormente, em ensaios regionais, quando testemunhas comerciais podem ser incluídas nas avaliações.

GERAÇÕES SEGUINTES - Correspondem aos ensaios de rendimento, geralmente realizados em vários locais, em três ou quatro anos agrícolas. Este procedimento permite uma avaliação da interação genótipos x ambientes. São incluídas nos ensaios as variedades parentais e outras, tradicionalmente cultivadas em cada área ou região. Também se avaliam as novas linhagens quanto a qualidade, ciclo cultural, resistência ao acamamento, à degrana, etc. Gradativamente, podem eliminar-se algumas linhagens que não mostrarem superioridade em diversos aspectos, principalmente quanto à produção, em relação às cultivares parentais ou as outras linhagens.

Ao final do processo, as melhores linhagens podem originar novas cultivares melhoradas, cada linhagem dando origem a uma cultivar. Em alguns casos, quando linhagens superiores se assemelharem em caracteres agronômicos considerados de importância, suas sementes podem ser misturadas para a constituição de uma nova cultivar, desde que esse procedimento não comprometa a uniformidade exigida pelos agricultores e consumidores (BESPALHOK, 1999).

SELEÇÃO PELO MÉTODO DO PEDIGREE

Variedades escolhidas para o cruzamento

F1 Plantas espaçadas

F2 Plantas espaçadas

F3 Plantas em fileiras

F4 Famílias de plantas em fileiras

F5 Famílias de plantas em fileiras

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