Roteiro_de_estudos_-_1_prova_-_Melhoramento_de_Plantas (1) (1)

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REVISÃO P1 MELHORAMENTO DE PLANTAS
1) Qual é o papel do MP?
O mp, busca integrar os avanços na ciência, com questões ambientais e sociais para se obter produtos que
supram às necessidades humanas e ecológicas. Visando garantir a segurança alimentar, o aumento da
produtividade das culturas (pragas, clima, solo), reduzir impactos ambientais e impactar de forma positiva na
sociedade.
2) Quais os desafios do MP?
O crescimento populacional tem ocorrido de forma mais acelerada nos países em desenvolvimento que não
possuem ciência, tecnologia e recursos adequados para atender a essas necessidades de mais alimentos; a área
de expansão agrícola é limitada, a necessidade do aumento da produtividade agrícola; a necessidade de
aumentar a sustentabilidade da produção agrícola com melhor aproveitamento do uso da água, florestas e
biodiversidade.
3) Recursos genéticos vegetais
Biodiversidade: variabilidade de organismos vivos de todas as origens (Ecossistemas)
Recurso genético: significa material genético de valor real ou potencial;
Material genético: significa todo material de origem vegetal, animal, microbiana ou outra que contenha
unidades funcionais de hereditariedade, ou seja, germoplasma.
Categorias dos recursos genéticos: cultivares melhoradas, materiais experimentais, variedades crioulas, espécies
selvagens etc.
4) Síndrome da domesticação
Uniformidade da maturação, redução do ciclo, perda da dormência da semente, perda de estruturas de proteção
e dispersão de sementes, aumento do tamanho da semente.
5) Estratégias R e K
R: plantas de ciclo curto, colonizadoras, gasto energético com a perpetuação da espécie (semente), sobrevivem
em ambientes alterados, possuem rápida maturação.
K: plantas de ciclo longo, perenes, balanceamento do gasto energético, sobrevive em ambientes estáveis.
Com a domesticação, plantas com estratégia R foram prejudicadas pela rápida dispersão das sementes. Já as
plantas K, passaram a ser cultivadas por mais tempo, tiveram suas sementes guardadas e utilizadas
posteriormente.
6) Para o melhoramento de plantas, por que é importante conhecer o sistema reprodutivo das
plantas?
A forma de reprodução é de fundamental importância na escolha dos métodos que serão utilizados para o
melhoramento de determinada espécie.
7) Como é a divisão do sistema de reprodução das espécies cultivadas, do ponto de vista do
melhoramento de plantas?
Formas de reprodução (assexuada ou sexuada);
Assexuada: Não ocorre a produção de gametas e fusão de gametas (meiose e fecundação). As novas plantas são
obtidas pela divisão celular (mitose) a partir de vários órgãos vegetativos.
Sexuada: autógamas, alógamas ou mistas.
Autógamas: autopolinização, que é a transferência do pólen de uma antera para o estigma da mesma flor ou de
outra flor da mesma planta, resulta na ausência de incompatibilidade em autofecundação. As espécies
autógamas são constituídas por uma mistura de linhas homozigotas. Mesmo quando a fecundação cruzada
ocorre na população, a heterozigose desaparece com as sucessivas autofecundações.
Alógamas: fecundação cruzada (união de gametas de plantas diferentes). Ao contrário das espécies autógamas,
as populações de espécies alógamas são caracterizadas pela grande heterogeneidade. Cada indivíduo na
população é altamente heterozigótico e distinto dos demais.
8) Cite seis espécies cultivadas autógamas, seis alógamas e seis que se reproduzem por propagação
assexuada.
Autógamas: Feijão, Arroz, Soja, Tomate, Cevada e Fumo.
Alógamas: Milho, Girassol, Cana-de-açúcar, Abacate, Goiaba, Manga.
Assexuada: Batata, Alho, Mandioca, Plantas ornamentais, Espécies frutíferas, Espécies florestais.
9) O que é reprodução assexuada? Quais as vantagens e desvantagens desse modo de reprodução?
Não ocorre a produção de gametas e fusão de gametas (meiose e fecundação). As novas plantas são obtidas pela
divisão celular (mitose) a partir de vários órgãos vegetativos.
Vantagens: Identificação do genótipo superior → este pode ser propagado; fixa o efeito genético de todos os
caracteres: uniformidade das lavouras; Melhoramento relativamente mais fácil e rápido.
Desvantagens: Alto custo dos propágulos: mudas etc.; Lavouras e florestas com um único clone → redução
drástica de variabilidade (vulnerabilidade genética)
10) Com relação estrutura genética, como são as espécies com reprodução assexuada?
Maioria são alógamas, geralmente são altamente heterozigóticas, os filhos apresentam melhor desempenho do
que a média dos pais (heterose), multialelismo, alta carga genética e depressão por endogamia (diminuição do
vigor, devido à presença de alelos desfavoráveis em homozigose), muitos são poliploides.
11) O que é reprodução sexuada?
Ocorre a produção de gametas e fusão de gametas (meiose e fecundação), GERAR VARIABILIDADE (se houver
locos heterozigotos nos genitores), MIGRAÇÃO GÊNICA
12) Com relação estrutura genética, como são as espécies autógamas?
A autogamia conduz à homozigose, as plantas são independentes quanto à reprodução, não ocorre troca de
genes entre as plantas, a descendência por autofecundação de uma planta homozigota constitui uma linha pura,
linhagem ou linhagem endogâmica (genótipos homozigóticos), uma população de uma espécie autógama é
formada por uma linhagem ou uma mistura de linhagens.
13) Com relação estrutura genética, como são as espécies alógamas?
Cruzamento: troca de genes entre plantas da mesma população → partilham mesmo conjunto gênico, a
alogamia mantém a variabilidade genética, para cada loco há um equilíbrio entre heterozigose e homozigose, os
indivíduos são diferentes entre si e da planta mãe.
14) Quais os mecanismos favorecem a autogamia? Explique como funcionam esses mecanismos. Dê
exemplos de espécies que possuem esses mecanismos.
CLEISTOGAMIA: fecundação antes da antese (maturação da flor) – Soja e Feijão.
MECANISMOS ESTRUTURAIS: Morfologia floral que desfavorece a polinização por insetos ou vento – Tomate e
girassol.
15) Quais os mecanismos favorecem a alogamia? Explique-os. Dê exemplos de espécies que possuem
esses mecanismos.
MONOICIA: flores unissexuais na mesma planta – milho e abobrinha
DIOICIA: os sexos são separados em indivíduos diferentes – araucária e kiwi.
DICOGAMIA: amadurecimento da parte feminina (gineceu) e da parte masculina (androceu) em momentos
diferentes.
PROTANDRIA: amadurecimento primeiro da parte masculina - cebola e cenoura.
PROTOGINIA: amadurecimento primeiro da parte feminina - abacate e manga.
MACHO-ESTERILIDADE: Planta com ausência de grãos de pólen, flores masculinas ou estames malformados e
não funcionais, com anteras indeiscentes (não liberam pólen, mesmo que este seja perfeito) – Sorgo
AUTOINCOMPATIBILIDADE: É a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu
próprio pólen.
16) Relacione os diferentes tipos de cultivares usados/recomendados na agricultura com o sistema
reprodutivo das espécies.
Quanto as espécies alógamas: Cultivar melhorada obtida por cruzamento ao acaso→ Variedade de polinização
aberta (VPA), cultivar melhorada obtida por cruzamento artificial/dirigido→ Híbrido.
Quanto as espécies autógamas: Linhagens ou mistura de linhagens, Híbridos: algumas autógamas com
cruzamento dirigido.
17) Caracterize os seguintes tipos de cultivares quanto à homogeneidade/heterogeneidade genética e
grau de homozigose/heterozigose: a) clone; b) linhagem pura; c) variedade de polinização aberta; d)
híbrido simples.
Clone: Homogeneidade genética e baixo grau de heterozigose.
Linhagem pura: Homogeneidade genética e baixo grau de heterozigose.
Variedade de polinização aberta: Heterogeneidade genética e equilíbrio entre homozigose e heterozigose.
Híbrido simples: Heterogeneidade genética e alta heterozigose
18) Demonstre porque a autogamia conduz à homozigose e a alogamia mantém heterozigose nas
populações.
Pois a autofecundação sucessiva leva a homozigose,
Pois a alogamia está relacionada com a fecundação cruzada
Nas plantas autógamas os gametas que se unem provemda mesma planta e são geneticamente
idênticos, produzindo por consequencia plantas homozigotas,
Já nas plantas alogamas, há uma recombinação genica constante, já que os gametas se unem ao de
outras plantas, mantendo assim um nivel de heterozigose.
19) Quais as estratégias possíveis para determinar a forma de reprodução das espécies?
Exame da estrutura floral, Exame da polinização, Produção de sementes de plantas isoladas, Autofecundação
artificial, Marcadores moleculares.
20) O que são caracteres quantitativos e qualitativos? Dê dois exemplos de caracteres de importância
agronômica que são quantitativos e dois qualitativos.
Quantitativos: controlados por vários genes, altamente influenciados pelo ambiente, não possuem classes
fenotípicas distintas, Distribuição contínua - Produtividade de grãos e Teor de nutrientes dos alimentos.
Qualitativos: Controlados por um ou poucos genes (monogênicos), pouco influenciados pelo ambiente – Cor do
grão e Altura da planta.
21) Esquematize o método de retrocruzamento para transferência de alelos dominantes.
22) Esquematize o método de retrocruzamento para transferência de alelos recessivos.
23) Em que a transferência de alelos recessivos por retrocruzamento difere da transferência de alelos
dominantes?
Deve-se intercalar uma autofecundação e um teste de progênie, para possibilitar a identificação dos indivíduos
possuidores do alelo recessivo desejado.
24) Comente sobre o uso de marcadores moleculares para auxiliar em programas de retrocruzamentos.
Possibilita a identificação de plantas portadoras dos alelos diretamente pelo genótipo. Elimina necessidade de
autofecundação na transferência de alelos recessivos.
25) O que é o “Speed Breeding”? Como essa técnica pode ser útil ao melhoramento de plantas? Em quais
estratégias de melhoramento (condução de populações segregantes) essa técnica pode ser utilizada?
É uma estratégia para reduzir o ciclo de melhoramento, por meio do rápido avanço da geração. Estratégia de
retrocruzamentos.
26) O que é “linkage drag”? Qual estratégia utilizar para quebrar as ligações gênicas, quando possível?
A transferência de DNA adicional ligado ao gene de interesse e em transferência denomina-se arrasto devido à
ligação. O método não transfere apenas o gene, mas um segmento cromossômico. Sucessivos retrocruzamentos
podem ajudar na quebra das ligações gênicas, no caso de associações indesejáveis, aumentar o tamanho da
população para aumentar a probabilidade de recombinação.
27) Conceitue transgenia.
Introdução de genes oriundos de diferentes espécies vegetais, animais ou microrganismos de maneira
controlada no genoma vegetal receptor, de forma independente da fecundação.
28) Quais as etapas para obtenção de plantas transgênicas?
1°- Identificação e caracterização do gene de interesse; 2º - Construção do cassete de expressão e clonagem; 3º -
Transferência do cassete de expressão para a célula vegetal → transformação: Agrobacterium tumefaciens;
Biobalística. 4º - Regeneração e seleção de plantas transformadas; 5º - Transferência do para cultivares
comerciais (métodos de melhoramento). 6º - Protocolos legais (Lei 11.105 de 2005) para liberação comercial.
29) Comente suscintamente sobre as técnicas de transformação genética em plantas: Agrobacterium
tumefaciens e Biobalística.
Agrobacterium tumefaciens, uma bactéria que possui o plasmídio Ti e que infecta muitas espécies de interesse
agronómico, induzindo-as à formação de tumor na região hipocotiledonar, onde se processa a transformação.
O sistema de biobalística envolve a aceleração de micropartículas impregnadas de DNA, que penetram nas
células de tecidos intactos. Os microprojéteis podem ser acelerados com uma descarga de gás hélio comprimido
ou descarga elétrica. O DNA aderido às micropartículas é solubilizado no interior das células e incorporado ao
DNA da planta receptora.
30) Qual a importância dos genes marcadores de seleção e genes repórteres na transformação de
plantas?
Facilitar a seleção. São utilizados para possibilitar a discriminação entre células transformadas e não
transformadas, e consequentemente a seleção das transformadas. Repórteres: Codificam proteínas que são
facilmente detectáveis. Gene GUS → Enzima β-glucoronidase → Precipitado azul facilitar a visualização.
31) O que é edição gênica? Qual a vantagem da edição gênica em relação à transgenia?
é a capacidade de induzir mutações no genoma com grande precisão. A edição de genoma é uma técnica muito
poderosa que tem a capacidade de aumentar a variabilidade genética e gerar plantas mais produtivas, nutritivas
e tolerantes a diferentes estresses bióticos e abióticos e, consequentemente, contribuir para a segurança
alimentar ao redor do globo. Uma das vantagens é que a edição gênica nem sempre é considerada transgenia,
facilitando o comercio e outra é que a edição genica simula algo que poderia acontecer naturalmente.
32) De acordo com a legislação brasileira, o material (planta) obtido via edição gênica é considerado
transgênico ou não? Explique os diferentes cenários.
Não, no Brasil é necessária a presença de material genético heterólogo no produto final para que este seja
classificado como um transgênico.
33) Demonstre porque o cruzamento entre linhagens puras divergentes gera grande variabilidade
genética a partir da geração F2.
Devido as modificações causadas pelo ambiente, mutações e cruzamentos naturais.
34) Comente os critérios para escolhas de genitores a serem cruzados em um programa de
melhoramento de uma espécie autógama.
Deve ser feita com base em informações e procedimentos científicos, visando maximizar a chance de obtenção
de cultivares superiores; e considerar aspectos legais ao utilizar o germoplasma desenvolvido por outras
instituições.
35) Quais os métodos de melhoramento de autógamas sem hibridação? Nesses casos, qual a origem da
variabilidade genética?
Linhas Puras, Seleção Massal e seleção genealógica. A origem da variabilidade genética se dá pelo fato de que a
autofecundação leva à homozigose e não a homogeneidade, pelas causas ambientais, por misturas de sementes,
mutações e cruzamentos naturais com outras espécies.
36) Quais são os genitores potenciais para os programas de melhoramento?
Cultivares comerciais em uso: boa produtividade associada a outros caracteres de importância agronômica.
Linhagens elite: materiais em fase final de avaliação.
Linhagens com características específicas: exemplo – soja para produção de tofu (conteúdo de proteína,
tamanho do grão, grãos esféricos).
Cultivares exóticos: cultivares de outras regiões ou países.
Parentais silvestres: espécies relacionadas.
Acessos de Banco de Germoplasma: cautela, pois estes apresentam caracteres indesejáveis aos cultivares.
37) Quais os tipos de cruzamentos possíveis no melhoramento de plantas? Por que é importante realizar
cruzamentos (hibridações) no melhoramento?
CRUZAMENTO SIMPLES (BIPARENTAL)
CRUZAMENTO DUPLO
CRUZAMENTO TRIPLO
RETROCRUZAMENTO
CRUZAMENTOS COMPLEXOS (MÚLTIPLOS).
É importante para fundir características de interesse humano numa cultivar só, visando sempre ser melhor que a
cultivar antecedente.
38) Na escolha de um método de melhoramento de espécie autógama há opção de iniciar a seleção na
geração F2 ou em gerações mais avançadas (F5 a F7). Qual a vantagem de cada opção?
39) Esquematize e comente o método genealógico (pedigree).
Princípio do método: seleção individual de plantas na população segregante com a avaliação de cada progênie
(conjunto de descendentes) separadamente.
40) Esquematize e comente o método da população (bulk).
Seleção natural para identificação de indivíduos superiores nas fases iniciais e Ambiente: condições
edafoclimáticas representativas de onde o novo cultivar será plantado.
41) Esquematize e comente o método da semente única (SSD).
Avançar gerações até um nível satisfatório de homozigose, tomando uma única semente de cada planta para
estabelecer a geração seguinte
42) Compare os métodos da populaçãoe SSD, destacando as diferenças de procedimento e as
consequências práticas destas diferenças.
Modificações do Bulk: Seleção de plantas superiores em F2;
A última geração em bulk é com o plantio mais espaçado, deve ser feito em ambientes que imitam as condições
de campo.
Bulk: Seleção natural para a identificação dos superiores nas fases iniciais;
SSD: As seleções (natural e artificial) só iniciam após a obtenção das linhagens homozigotas, pode ser feito fora
do ambiente ideal.