Slide - Genética Quantitativa 1

GENÉTICA QUANTITATIVA - QUADRO 3: Interação Sobredominante Aa = 5 AA = 2 aa = 1 Bb = 8 BB = 6 bb = 3 (P1) aabb x AABB (P2) 4 8 F1: AaBb 13 F2: Genótipo F Valor Genotípico AABB 1 8 AaBB 2 11 aaBB 1 7 AABb 2 10 AaBb 4 13 aaBb 2 9 AAbb 1 5 Aabb 2 8 aabb 1 4 F2 = 9,5 FREQUÊNCIA 4 5 3 2 1 FREQUÊNCIA 1 2 3 4 5 7 8 9 10 11 13 Valor Genotípico Valor Genotípico c) Ação sobredominante F1 > P1 e F̅2 < F̅1 Interações alélicas μ: média a: efeito aditivo d: efeito de dominância d = 0: ausência de dominância (interação tipo aditiva) d = a: dominância completa 0 < d < a: dominância parcial d > 1: sobredominância Resumindo .... Ação dominante F1 = P1 F̅2 < F̅1 Ação aditiva F1 = (P1 + P2)/2 F̅2 = F̅1 Ação sobredominante F1 > P1 F̅2 < F̅1 →Caracteres qualitativos: herança simples, controlados por poucos genes, de fácil avaliação visual, pequena influência do ambiente. -> Segregações conhecidas: 3:1, 1:2:1, 9:3:3:1, para 1 ou 2 locos, respectivamente. Ex: segregação 3:1 para cor do grão do milho Caracteres qualitativos avaliados por Mendel → Caracteres quantitativos: também denominados de caracteres poligênicos; herança complexa, controlados por muitos genes, a avaliação depende de mensurações quantitativas (pesos, volumes, medidas: kg, m, cm, g, m2, etc...). ➔ São muito influenciados pelo ambiente Porque?? Como cada loco (gene) é influenciado pelo ambiente, e como são muitos os genes controlando esses caracteres, a influência total do ambiente é alta. -> Devido à segregação de um grande número de genes, não há possibilidade de serem classificados em grupos fenotípicos distintos. -> Portanto, caracteres quantitativos apresentam variação contínua e se ajustam a uma curva de distribuição normal. Ex: altura da espiga de 100 plantas F2 de milho Histogram: Altura da Espiga Distribuição Normal Esperada No. de observações Altura de Espiga (cm) Diferenças na altura na mesma população, de mulheres (branco) e homens (preto) Caráter descontínuo Caráter contínuo Caracteres qualitativos Caracteres quantitativos ➢ Controlados por um ou poucos genes de efeitos pronunciados ➢ Controlados por muitos genes de efeitos menores e cumulativos ➢ Têm distribuição discreta em uma geração segregante, isto é, os indivíduos podem ser agrupados em classes fenotípicas distintas ➢ Têm distribuição contínua em uma geração segregante. Medidas individuais podem ter qualquer valor dentro da amplitude de variação ➢ São pouco influenciados pela variação do ambiente ➢ Geralmente são muito influenciados pelo ambiente ➢ A variação genética é explicável pelas leis mendelianas ➢ A variação é explicável por meio de parâmetros estatísticos Distinção entre caracteres qualitativos e quantitativos Exemplos Exemplos  cor da flor  produção de grãos  cor dos grãos  produção de açúcar  cor da pelagem  produção de látex  nanismo ou braquitismo  produção de forragem  crescimento determinado  altura da planta  caráter opaco em milho  comprimento da espiga  textura da semente de ervilha (lisa vs enrugada)  nº de ramificações do pendão  resistência vertical  resistência horizontal Qualitativos Quantitativos Número de pares de alelos Número de genótipos Número de fenótipos 1 (A, a) 3 2 2 (A,a; B,b) 9 4 : : : n 3n 2n Ex: n = 20 3.486.784.401 1.048.576 Número de genes, genótipos e fenótipos Número de genes e genótipos: gene 1 gene 4 gene 2 caráter gene 5 gene 3 gene 6 número grande de genótipos número grande de fenótipos certas dificuldades para o melhoramento caráter Um gene Valores genotípicos Frequência (%) Dois genes Valores genotípicos Frequência (%) Seis genes Valores genotípicos Frequência (%) 72 81 84 87 90 93 96 99 102 108 => A variação contínua de um caráter quantitativo é devida ao grande número de genótipos e à influência do ambiente na expressão fenotípica. => É preciso se trabalhar com populações grandes e usar parâmetros estatísticos para lidar com caracteres quantitativos. => Objetivos vão sendo alcançados gradativamente => através do acúmulo de genes favoráveis nos indivíduos nas diferentes gerações. • Interação dominância parcial 0 < d/a < 1 TIPOS DE AÇÃO GÊNICA 1) Interação aditiva Ausência de dominância => cada alelo contribui com um pequeno efeito fenotípico, que é somado aos efeitos dos demais alelos para produzirem o efeito total (fenótipo). Ex: Dois genes A e B (A1 = B1 = 30 unidades) (A2 = B2 = 5 unidades) Os efeitos dos alelos são somados: A1A1B1B1 = 30 + 30 + 30 + 30 = 120 unidades A2A2B2B2 = 5 + 5 + 5 + 5 = 20 unidades a) Média de F1: A média da geração F1 é igual à média dos pais: F1 = P1 + P2 = 120 + 20 = 70 unidades 2 2 B2B2 B1B2 B1B1 10 -a m 35 +a 60 Neste caso, d = 0 -> d/a = 0 (ação aditiva) a) Média de F1 (P1) A1A1B1B1 x A2A2B2B2 (P2) (120) (20) (F1) A1A2B1B2 (70) (F2) → A1A2B1B2 x A1A2B1B2 b) Média de F2: F2 = F1 Quadro 11.4 Genótipos da F2 com respectivas frequências e valores fenotípicos, assumindo interação alélica aditiva Genótipos Frequência (Fe) Valor fenotípico (F) Fe . F A'A'B'B' 1/16 120 7,500 A'1A'1B'2 2/16 95 11,875 A'1A'1B2B2 1/16 70 4,375 A'1A'2B'1B'1 2/16 95 11,875 A'1A'2B'1B'2 4/16 70 17,500 A'1A'2B2B2 2/16 45 5,625 A2A2B'1B'1 1/16 70 4,375 A2A2B'1B'2 2/16 45 5,625 A2A2B2B2 1/16 20 1,250 Média da F2 = 70,000 Interesse para a seleção (120+95+95+95+95)/5 = 100 d) Distribuição de F2 -> simétrica Distribuição do peso de semente (mg) com 1 gene aditivo a Frequência 50.00 45.83 41.67 37.50 33.33 29.17 24.10 20.83 16.67 12.50 8.33 4.17 0.00 Peso das sementes (mg) 179 312 445 Distribuição do peso de semente (mg) com 2 genes aditivos b Frequência 37.50 34.38 31.25 28.13 25.00 21.88 18.75 15.63 12.50 9.38 6.25 3.13 0.00 Peso das sementes (mg) 179 245 312 378 445 Distribuição do peso de semente (mg) com 4 genes aditivos c Frequência 27.34 25.06 22.78 20.50 18.23 15.95 13.67 11.39 9.11 6.83 4.56 2.28 0.00 Peso das sementes (mg) 179 212 245 278 312 345 378 411 445 Distribuição do peso de semente (mg) com 8 genes aditivos d Frequência 19.64 18.00 16.37 14.73 13.09 11.46 9.82 8.18 6.55 4.91 3.27 1.64 0.00 Peso das sementes (mg) 179 196 213 229 246 263 279 296 313 329 346 362 379 395 412 429 445 Importância para o Melhoramento => se a interação é aditiva a seleção é facilitada => um grupo de indivíduos superiores, quando selecionados, produzirão uma descendência também superior. GENÉTICA QUANTITATIVA QUADRO 2: Interação Aditiva A = 2 a = 1 B = 6 b = 3 (P1) aabb x AABB (P2) 8 -> 16 F1: AaBb 12 F2: Genótipo F Valor Genotípico AABB 1 16 AaBB 2 15 aaBB 1 14 AABb 2 13 AaBb 4 12 aaBb 2 11 AAabb 1 10 Aabb 2 9 aabb 1 8 F2 = 12 b) Ação aditiva F1 = (P1 + P2) / 2 e ̅F2 = ̅F1 2. Interação dominante ⇒ Desempenho de cada loco e não de cada alelo. AA = Aa = BB = Bb = 60 unidades aa = bb = 10 unidades. a) Média de F1: P: Genótipos: (P1) AABB × aabb (P2) Fenótipos: 120 20 F1: Genótipo: AaBb Fenótipo: 120 unidades A média do F1 pode ser igual ao valor de um dos pais: Se os pais são muito diferentes: F1 = P maior Se os pais são muito semelhantes: F1 > P maior Portanto, F1 ≥ P maior bb m BB = Bb 10 ← -a 35 → +a = d 60 a = d -> relação d/a = 1 -> dominância completa b) Média do F2:  média do F1 (F1 = 120) c) Média das progênies: Na interação alélica dominante, a seleção de indivíduos superiores não leva, necessariamente, à produção de uma descendência semelhante ao indivíduo selecionado. Ex: Seleção do indivíduo AaBB (120 unidades) AaBB x AaBB ¼ AABB: 2/4 AaBB: ¼ aaBB => média = 107,5 un. a) Distribuição do F2 → tende a ser assimétrica GENÉTICA QUANTITATIVA - QUADRO 1: Interação Dominante A_ = 2 aa = 1 B_ = 6 bb = 3 (P1) aabb × AABB (P2) 4 ↓ 8 F1: AaBb 8 F2: Genótipo F Valor Genotípico AABB 1 8 AaBB 2 8 aaBB 1 7 AABb 2 8 AaBb 4 8 aaBb 2 7 AAbb 1 5 Aabb 2 5 aabb 1 4 F̅2 = 7 a) Dominância F1 = P1 e F̅2 < F̅1 3) Interação sobredominante: a) Média de F1: O heterozigoto é superior à média dos pais (F1  P) Ex: AA = BB = 60 unidades aa = bb = 10 unidades Aa = Bb = 80 unidades (P1) AABB x aabb (P2) (120) (20) (F1) AaBb (160) bb BB Bb m 10 35 60 80 -a +a d d  a -> d/a > 1 d/a = 45/25 = 1,8 -> sobredominância b) Média de F2: F2  F1 c) Média das progênies: Pais Homozigotos → média maior que a dos pais Heterozigotos → média menor que a dos pais d) Distribuição de F2: tende a ser assimétrica Caracterizando a Herança Poligênica: a) A segregação ocorre para um grande nº de genes que controlam o caráter b) Cada gene contribui para um valor total fenotípico com uma pequena parcela c) Estes genes podem apresentar ação aditiva, dominante e sobredominante Na prática, é difícil distinguir se a interação alélica é dominante ou sobredominante, porque elas apresentam propriedades semelhantes. A seleção de indivíduos superiores não é a melhor estratégia neste caso num programa de melhoramento. O melhorista deve optar pela obtenção de híbridos. A superioridade dos híbridos ocorre devido à heterose ! Ação Gênica Caráter Quantitativo Heterose Heterose (h) ou vigor de híbrido -> medida através da superioridade do híbrido em relação à média dos pais. Ex: produção de grãos P1 = 1 t/ha P2 = 3 t/ha F1 = 4 t/ha 2 2) ( 1 1 P P F h + − = t ha h h / 2 2 )3 1( 4 = −  + = − Heterose (h) ou vigor de híbrido -> medida através da superioridade do híbrido em relação à média dos pais. 2 2) ( 1 1 P P F h + − = Heterobeltiose (hb) -> medida através da superioridade do híbrido em relação ao parental superior. hb = F1 - Ps => A heterose é devida aos locos que apresentam algum grau de dominância, pois os locos com ação gênica essencialmente aditiva não contribuem para a heterose. Procedimento: POPULAÇÃO DE PLANTAS A POPULAÇÃO DE PLANTAS B DEPRESSÃO DO VIGOR DEVIDO À ENDOGAMIA RESTABELECIMENTO DO VIGOR PELO CRUZAMENTO (HETEROSE) Parental Parental Prole híbrida Fonte: Visão Agrícola, nº 13, 2015 Foto: Gustavo V. Môro Exemplos de heterose em animais: Jumento Cavalo Pausa... continuamos na próxima aula..... Melhoramento Genético - Híbridos Híbrido simples (HS) Lin hagem A (L_A) x Linhagem B (L_B) Híbrido simples (HS_AB) ✔ Mais produtivo que os outros híbridos; ✔ Grande uniformidade de plantas; ✔ Sementes têm alto custo de produção, são produzidas a partir de linhagens, baixa produção; ✔ Mais utilizado na produção comercial, apesar do alto custo das sementes. Milho híbrido - grande uniformidade Melhoramento Genético - Híbridos Híbrido duplo (HD) Linhagem A (L_A) x Linhagem B (L_B) Hibrido (HS_AB) x Linhagem C (L_C) x Linhagem D (L_D) Hibrido (HS_CD) Hibrido duplo (HD_(AB)(CD)) ✓ Envolve quatro linhagens endogâmicas; ✓ Para a sua formação são necessárias duas gerações; ✓ Primeira geração são obtidos os dois HS (L_A x L_B) e (L_C x L_D); ✓ Fornecerão as sementes para a obtenção do HD na geração seguinte; ✓ Menor custo para produção de sementes; ✓ Utiliza-se o HS de maior produtividade como genitor feminino. Usando o método de despendoamento, como o esquema ao lado https://www.agrolink.com.br/sementes/tecnologia-sementes/producao-de-sementes-de-milho_361338.html Produção de Híbridos Duplos por macho esterilidade Semente de cruzamento único (A x B) produzida em um campo isolado Pólen estéril S rt/rt Planta de cruzamento único (A x B) Pólen de (C x D) S Rf/rf Planta de cruzamento único (C x D) A semente de cruzamento duplo (A x B) x (C x D) é produzida em um campo isolado, vendida a um fazendeiro e plantada para produzir milho duplo cruzado de alta produtividade S = Citoplasma com esterilidade masculina N = Citoplasma normal Rf = Um restaurador nuclear (supressor) de S macho estéril macho fértil Metade das sementes é de macho fértil e metade é de macho estéril Melhoramento Genético - Híbridos Híbrido triplo (HT) Linhagem A (L_A) x Linhagem B (L_B) Hibrido (HS_AB) x Linhagem C (L_C) Hibrido triplo (HT_(AB)C) ✓ São requeridas duas gerações para ser produzido; ✓ O genitor feminino será sempre o HS; ✓ Menor custo de produção das sementes; ✓ Menor heterose do que o HS. Esquema de produção dos três tipos de híbridos mais comercializados. Características de diferentes materiais genéticos de milho conforme seu grau de heterose. Genótipo Produtividade Uniformidade Estabilidade Custo HS ++++ ++++ + ++++ HT +++ +++ ++ +++ HD ++ ++ +++ ++ Variedade + + ++++ + = Intensidade (Fonte: Carvalho et al., 2003). Qual a diferença entre híbrido e variedade??? Híbrido - obtidos pelo cruzamento forçado entre duas plantas de linhagens puras diferentes, ou entre dois híbridos simples (HS) para obter o híbrido duplo (HD), ou entre um HS e uma linhagem para obter o híbrido triplo (HT). Variedade - é um conjunto de plantas que apresentam certa variabilidade, mas com características genéticas comuns. Podem ser obtidas pelo cruzamento natural entre plantas da mesma linhagem. Caracterização de Raças de Milho para fins de Conservação de Variedades Crioulas Flaviane Malaquias Costa Natália C. de Almeida Silva Rafael Vidal Elizabeth Ann Veasey Variedades locais ou variedades crioulas Mantidas por agricultores de Ibarama - RS Imagem: arquivo InterABio Uruguai 64 variedades de milho coletadas Imagens: Arquivo InterABio Imagem: arquivo InterABio →Participaram da pesquisa 279 agricultores, e identificadas 424 variedades crioulas de milho. Referência para estudo: RAMALHO, M.A.P.; SANTOS, J.B.; PINTO, C.A.B.P.; et al. (2012) Genética na Agropecuária. Lavras: Editora UFLA, 5ª Ed. Cap. 12 – Genética quantitativa