Aula 24_11 para web

Genética
e
Melhoramento de
Plantas
24/11/2005
Por: Augusto Peixe
2005-2006
Melhoramento em espécies multiplicadas vegetativamente
-Dois tipos de plantas
-As que podem também reproduzir-se sexualmente
-Aquelas em que a reprodução sexual está anulada
A descendência neste tipo de plantas origina, o que designamos por
clone, indivíduo geneticamente idêntico ao progenitor.
-Objectivo do melhoramento nestas espécies: obtenção do clone ideal.
-Formas de o conseguir:
-Selecção clonal
-Qualquer outra técnica de melhoramento (cruzamento, mutação,
engenharia genética etc…)
O clone pode ser o produto final no programa de melhoramento
ou ser utilizado numa etapa intermédia deste mesmo programa.
2005-2006
Bases de um programa de
melhoramento nestas espécies
O material de partida:
-Alogamia
-Heterozigocidade
-Longo período improdutivo
-Selecção continuada para características
especificas
-Acumulação de mutações, muitas vezes
recessivas
2005-2006
Espécies auto-enraizadas
-Selecção clonal
-Mutagénese natural ou artificial
-Cruzamentos naturais ou dirigidos
-Engenharia genética
2005-2006
UM ESQUEMA DE SELECÇÃO CLONAL EM VIDEIRA
FASES
1° Fase
2° Fase
ESTADIOS
Selecção Massal
ANO
1 (-3)
Pré-multiplicação (2-6)
Candidato clone A
Material parental
ESQUEMA CAMPOS DE SELECÇÃO
. . . . . . . . . .
. . . .
. . .
.
. . . . . . . . .
. .
.
. . . . .
.
. . . .
. .
. . .
. . .
. .
1
3° Fase Pré-multiplicação (7 - 11)
Candidato clone B
a)
Material Pré-Base
3
2 3 4
5
6
7
8 9 10
5 8 10
4° Fase
Material Base
3 5 10
b)
8 10 5
3
(12-14)
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
Diversas Familias Sanitárias
Comerci- Material certificado
alização
15
Teste viroses (Planta "1" do
clone) 14 diferentes soros
Indexagem (4 index):
- Complexo GFLV
- Complexo GLRV
- Complexo deformação l.r.
- Marmoreado
- Enações
Agrobacterium
tumefaciens
10 8 3 5
8
TESTES SANITARIOS
Testes serológicos das
principais viroses
(eliminatório):
- Planta (cabeça) original
- Cand. clone no viveiro
Plantação nas regiões viticolas de acordo
com os encepamentos regionais.
Retestagem planta por planta
(ELISA 14
soros).
Retestar (ELISA), todos
5 - 8 anos.
Todos os 20 anos,
renovar o "Material Base".
Controlo no viveiro pelos
serviços estatais.
2005-2006
Mutagénese
SPOTS
e
SPURS
2005-2006
MUTAÇÃO DE UM MERISTEMA APICAL
De forma simplificada, podemos dizer
que o ápice meristemático de um
gomo, é formado por duas camadas
de células a que chamamos L1 e L2
capazes
apenas
de
divisões
anticlinais e por um centro, formado
por uma massa de células a que
chamas “corpus”, estas capazes de
se dividir em qualquer direcção.
•Da camada L1, derivam a epiderme
das folhas e o epicarpo dos frutos.
•Da camada L2, derivam os tecidos
do mesófilo, entre os quais se
encontram os órgãos sexuais e o
mesocarpo dos frutos.
•Finalmente do “corpus”, derivam os
restantes tecidos.
2005-2006
Tipo e Extensão da Mutação
Representação esquemática
das
possíveis
quimeras
resultantes da mutação de um
meristema apical:
Meristema normal (A)
Mutação total
(B)
Mutação periclinal (C)
Mutação mericlinal (D)
Mutação sectorial (E)
As mutações mais frequentes são as mericlinais (D) e as sectoriais (E).
As suas descendências agâmicas, são normalmente instáveis, tendendo ou
para o modelo genótipico e fenótipico de origem (A), (diz-se neste caso que
ocorre regressão da mutação) ou, no caso das sectoriais, uma evolução
para a mutação total (B) e no caso das mericlinais, uma evolução para a
mutação periclinal (C).
Saliente-se que, por não afectarem a camada L2, as mutações mericlinais
e periclinais, não são transmissíveis por via sexual.
2005-2006
Cruzamentos
Naturais
e
Dirigidos
2005-2006
Espécies enxertadas
Melhoramento do porta-enxerto:
-Melhorar para resistência a pragas e doenças transmitidas por
microrganismos do solo, resistência a condições edáficas adversas,
facilidade de enraizamento, vigor, compatibilidade com o enxerto.
Melhoramento do enxerto:
-Aqui interessa melhorar a quantidade e qualidade da produção
(flores, frutos, etc…), aumentar a plasticidade da espécie, interferir ao
nível do ciclo biológico.
No primeiro caso o recurso ao cruzamento como forma de
aumentar a variabilidade natural, se nela não encontrarmos a forma
procurada é uma hipótese, já no segundo caso, não é recomendável,
uma vez que se perde quase totalmente o tipo varietal que se deseja
melhorar.
2005-2006
Espécies apomiticas
Dois grandes grupos:
-Viviparidade :Transformação dos orgãos reprodutores em
vegetativos (Ex:alho).
-Agamospermia: Falha no processo de reprodução sexual,
formando-se sementes de origem assexual.
-Embrionia adventicia: Para além do embrião sexual
formam-se embriões somáticos idênticos ao progenitor feminino. (Ex.
poliembrionia em citrinos).
-Apomixia gametofitica
-Aposporia.
-Diplosporia
Apomixia obrigatória vs. Apomixia facultativa
2005-2006
Exploração do Cruzamento em Apomixia Facultativa
O grande interesse actual da apomixia: Introdução de genes de
apomixia em plantas multiplicadas sexualmente. Ex: milho híbrido
propagado pela sua própria semente.
2005-2006
Melhoramento por mutagénese
¾Mutações
Modificações que afectam pontualmente o genoma conduzindo
uma alteração na mensagem hereditária.
¾Origem da mutação
¾Naturais:
10-3 – 10-6 /gene/geração
Vários
Quimicas
¾Atificiais
Fisicas
Radiação Ionizante
Ex.: 10.000 pares de alelos – Taxa de mutação 10-2
2x10000(genes)x0,01=200 mutações em outros tantos genes
2005-2006
Dosagem (rad):
-Aplicação em doses crónicas (Ex. 100rad/dia) ou agudas (Ex. 100rad/seg.)
-Utilização para altos vs. baixos níveis de radiação
-Determinação da DL50
Factores que afectam a eficácia do agente mutante:
-Internos;
-O tipo de tecido
-O ciclo de divisão
-O número de cromossomas
-O volume nuclear
-O genótipo
-Externos;
-Temperatura
-Conteúdo em água
-Níveis de oxigénio
Mutagénese dirigida: Transposões
Hibridação em Vitis spp.
Técnica e Problemas
Hibridação em Vitis spp. Técnica e Problemas
Castração
das flores
Isolamento dos
cachos após
castração e após a
polinização
Polinização
Recolha de pólen
Exemplo de polinizações efectuadas com o objectivo de obter plantas híbridas
resistentes a fungos
Nº cachos
polinizados
Nº médio de
flores por
cacho
total de
flores
Nº
sementes
Obtidas
Touriga Nacional x
Regent
26
120
3120
234
Touriga Nacional x
Rondo
15
120
1800
223
Regent x Touriga
Nacional
33
70
2310
15
Aragonêz x Regent
19
55
1045
233
Aragonêz x Rondo
21
55
1155
84
Trincadeira Preta x
Regent
24
110
2640
985
Trincadeira Preta x
Rondo
20
110
2200
620
Vinhao x Regent
27
100
2700
1817
Total
185
16970
4211
Polinizaçoes
Isolamento das sementes híbridas
Desinfecção e escarificação das
sementes com H2SO4 (1N)
Preparação para a
estratificação a 4ºC
Estratificação durante
3-4 meses
Selecção dos híbridos
Selecção Clássica
Vs.
M.A.S.
B04
Quantificação do DNA extraído
CS25B
G17
O05
O10
Q07
S01
Selecção de Primers neste caso
procurando polimorfismos entre
‘Regent’ e Touriga Nacional’
Cont
Reg
Trinc
TxR1
TxR2
TxR3
TxR4
TxR5
Primer P02 em híbridos
de Tricadeira x Regent .
No híbrido TxR2,
aparece também a
banda polimorfica para
a casta ‘Regent’
(setas).
Primer P02 em
híbridos de Vinhão x
Regent . Num dos
híbridos das
polinizações de 2002
aparece a banda
polimorfica para a
casta ‘Regent’
(setas).