Exercício Melhoramento de Plantas

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Exercício Melhoramento de Plantas
Aluno: Carlos Henrique Pereira
 1. O que caracteriza uma planta autógama, quais os mecanismos que favorecem a autogamia? O que caracteriza uma planta alógama, quais mecanismos determinam a alogamia? Por que saber isto é importante para o melhoramento. Descreva detalhadamente.
 Espécies autógamas são aquelas nas quais tanto o sexo feminino quanto o masculino estão presentes no mesmo indivíduo, na autogamia, verifica-se a fusão de gametas masculino e feminino em um mesmo indivíduo. Nesses casos, a espécie em questão, principalmente plantas, são consideradas hermafroditas. Cleistogamia: Mecanismo que pertite a autofecundação. A polinização é feita antes de ocorrer a abertura da flor.
As espécies alógamas são caracterizadas pela heterozigose, apresentando heterose e endogamia. Existem vários mecanismos que incentivam ou determinam a alogamia (fecundação cruzada), Dioicia; protrandria; Protogenia.
O melhoramento de autógamas trabalha com a obtenção de linhas puras superiores (indivíduos superiores) enquanto o melhoramento de alógamas trabalha com o melhoramento de populações. Como base para entender o melhoramento das espécies alógamas.
2. Diferencie Seleção massal de seleção com teste de progênie. DETALHADAMENTE.
Seleção massal ou fenotípca individual: seleção para caracteres de alta herdabilidade (efeito genotípico maior que o ambiental - herdabilidade > 50%) Deve-se usar camada de bordadura para que haja competição completa. As plantas que não estiverem com competição completa devem ser eliminadas.
As plantas selecionadas são multiplicadas, obtendo-se um número maior de plantas/clone. Já podem ser feitos experimentos com repetição. Seleciona-se para caracteres de herdabilidade mediana (entre 40 e 50%). É uma seleção mais precisa. Avalia-se caracteres de baixa herdabilidade, com parcelas de tamanho adequado. Isso porque já existe um número bem maior de plantas/clone. A seleção ainda é feita em um só local. A pressão ou intensidade de seleção não pode ser muito alta. Ex: 40% melhores.
Seleção para caracteres de baixa herdabilidade. Ensaios em diversos locais (ambientes). Seleção com base nas médias dos diversos locais.O número de tratamentos ainda é grande, pôr isso a seleção não é totalmente precisa.
O número de genótipos a serem avaliados é pequeno. O número de repetições experimento é alto. O número de locais (ambientes) é elevado. Cultivares comerciais padrões são utilizados como testemunha. Elevada intensidade de seleção (10% melhores). Seleciona-se o genótipo superior (pode ser mais de um).
Seleção de plantas individuais com teste de progênie.:Primeiramente seleciona-se plantas de uma população para serem usadas como genitoras. As sementes de cada planta genitora são plantadas, produzindo uma progênie cada. As progênies são multiplicadas diversas vezes, selecionando-se para caracteres de herdabilidade alta e intermediária. Depois que foram selecionadas as melhores progênies são feitos ensaios comparativos utilizando testemunhas, permitindo que se identifique o genótipo superior da população. Esta progênie selecionada será multiplicada para a distribuição aos produtores.
3. Descreva as características do método de bulk; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
Método da população (Bulk):
Seleção Massal
As plantas são submetidas a estresse. As sementes das plantas sobreviventes são misturadas e plantadas para a geração seguinte.
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.
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.
4. Descreva todos os passos envolvidos na execução de um programa de melhoramento em uma espécie autógama utilizando a metodologias “Pedigree”, também conhecida como “Seleção genealógica’.
Seleção de plantas individuais a partir da geração F2 são colhidas isoladas e semeadas em linha na geração F3, quando ocorre a seleção das melhores famílias e dos melhores indivíduos dentro destas famílias.
O processo se repete até que a maioria dos locos esteja em homozigose, quando as melhores linhagens identificadas irão participar de experimentos regionais de competição de cultivares.
As melhores plantas são identificadas visualmente e colhidas individualmente, dando origem às linhas F2:3.
Seleciona-se entre e dentro de linhas. A planta selecionada é colhida individualmente, dando origem a uma linha na geração seguinte. Plantas selecionadas numa mesma linha dão origem a famílias.
Idem à geração F2:3. Seleção entre famílias, linhas e plantas. 
Idem a geração F3:4
Seleciona-se entre e dentro de famílias. A planta selecionada é colhida individualmente originando uma família F6:7
Nivel de homozigose desejado dentro das famílias, as sementes colhidas de cada família são misturadas para serem avaliadas em experimentos com repetição.
5. Descreva as características do método de retrocruzamento; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
É a transferência de genes que controlam caracteres quantitativos. Cruza-se de forma sucessiva um material com a mesma variedade. Usado quando surge uma nova doença sobre uma variedade comercial. Uma variedade comercial sucetível a uma determinada doença é cruzada com uma variedade resistente à doença. Depois são feitos cruzamentos sucessivos com a variedade comercial, submetendo as plantas ao agente causador da doença, até se recuperar a variedade comercial com o gene de resistência.
VANTAGENS
-Pode dispensar os testes finais dos novos cultivares obtidos.
-O cultivar já é conhecido tendo passado o período de testes pelo agricultor.
-O programa de retrocruzamento pode ser conduzido fora da região onde o cultivar é utilizado.
-É um método com alto nível de previsibilidade de resultado, pois apenas o caráter em transferência precisa ter herdabilidade alta.
-Confere características de excelência a genótipos excepcionais.
 DESVANTAGENS
-A liberação de genótipos excepcionais, obtidos por outros métodos de melhoramento, pode tornar o parental recorrente ultrapassado.
-O tempo gasto para obter o novo genótipo pode tornar obsoleto este cultivar.
-É um método muito trabalhoso e mais adequado para transferência de um ou poucos genes.
6. Descreva as características do método de SSD; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
Atualmente é o método mais utilizado pelos melhoristas de plantas autógamas.
Vantagens
A seleção natural não influencia as populações, a não ser que os genótipos não produzam pelo menos uma semente;
O cultivo das populações segregantes pode ser feito em qualquer ambiente.
 Desvantagens
Quando é realizada a seleção artificial em gerações segregantes, a mesma é baseada no fenótipo de plantas individuais e não no desempenho da progênie.
7. Defina, conceitue e diferencie claramente(DETALHADAMENTE)
a) Milho Híbrido Duplo; Milho Híbrido Triplo; Milho Híbrido Simples Modificado
Milho Híbrido duplo – Geração F1 do cruzamento entre dois híbridos simples
				[(LA x LB) x (LCx LD)]
Milho Híbrido triplo – Geração F1 do cruzamento entre um híbrido simples e uma linhagem
 				[(LA x LB) x LC)]
Milho Híbrido simples modificado – Geração F1 do cruzamento entre uma linhagem e o híbrido entre duas linhagens irmãs
 				[(LA x LA’) x LB]
8. Qual o tipo de testador no que concerne à estrutura genética, deve ser utilizado para se testar linhagens endogâmicas (‘inbreeds’) quanto à Habilidade (capacidade) Combinatória Geral? E quanto à Habilidade Combinatória Especifica?
Dê um exemplo do que pode ser considerado um testador para cada caso. Explique sua importância para o melhoramento.
Atualmente, em programas de melhoramento comercial, têm sido utilizadas linhagens elite como testadores, porque dessa forma acredita-se ser possível identificar um híbrido simples comercial por um teste de top cross. Atualmente a produção de híbridos simples requer o uso de linhagens com maior superioridade agronómica, vigorosas e produtivas, buscando dar maior ênfase na performance das linhagens per se em combinações para determinar seu fundamental uso em híbridos, por causa da pobre relação entre linhagens per se e a performance dos híbridos. 
Com os avanços progressivos na área da genética, os programas de melhoramento dispõem de diversas ferramentas que podem servir de suporte ao melhoramento convencional. A técnica da dihaploidização é um bom exemplo disso. Com ela é possível obter linhagens endogâmicas em menor tempo que o do melhoramento convencional. 
9. Defina heterose e cite as teorias que tentam explicar a sua base genética.
A heterose é o incremento de vigor de uma planta (ou animal) oriunda de um cruzamento, de tal modo que se diferencie da média dos pais (Destro). Pode ser observada em vários caracteres como altura da planta, produtividade, até outras menos evidentes, como tamanho de células, vigor, competitividade.
A heterose ou vigor de híbrido é definida como a expressão genética dos efeitos benéficos da hibridação (Ronzeli). É um processo inverso à endogamia. Pode ser observada também em espécies autógamas (feijão, soja, trigo, tomate) nos quais não sofrem prejuízos com a endogamia.
Endogamia e heterose são fenômenos relacionados, embora opostos.
A explicação do tipo de ação gênica responsável pela heterose ainda é controversa entre especialistas. Existem duas teorias mais comumente citadas para explicar a heterose.
Teoria da dominância: proposta por Bruce (1910). Heterose é devida a existência de dominância parcial ou total nos genes envolvidos e que o acúmulo de heterozigotos de F1 expicaria a heterose.
AA BB CC dd + aa bb cc DD
 Valor 10+12+10+5 = 37 5 + 7 + 8 + 10 = 30
F1 Aa Bb Cc Dd
Valor 10+12+10+10 = 42
Objeções: não é possível encontrar linhas endogâmicas tão produtivas como os híbridos. Resposta: probabilidade disto acontecer é muito pequena.
 
Teoria da sobredominância: proposta por Shull (1908). Heterose ocorre porque o heterozigoto adquire um valor acima de qualquer dos homozigotos.
AA BB CC dd + aa bb cc DD
 Valor 10+12+10+5 = 37 5 + 7 + 8 + 10 = 30
F1 Aa Bb Cc Dd
Valor 11+13+11+11 = 46
São muitos os casos em que se detectaram a ação gênica da dominância, e muitos poucos casos da ocorrência de sobredominância.
Utilização: grande utilização = desenvolvimento de cultivares híbridos.
Atualmente são produzidas sementes híbridas em várias outras espécies como cebola, sorgo, repolho, tomate, pimentão, berinjela, beterraba e algumas curcubitáceas.
10. Descreva as características do método para obtenção de variedades sintéticas; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
Recentemente verificou-se que a esterilidade masculina permite que os métodos de milho híbrido sejam estendidos, com as modificações apropriadas a outras espécies permitindo que esterilidade masculina seja estendida a um grande número de espécies alógamas. Contudo deve ser constatado que várias espécies não possuem aptidão na formação de sementes F1 de origem híbrida, permitindo valor viável de coAs sementes sintéticas foram propostas por Hayes e Garber (1919), em que chegaram a seguinte conclusão ao melhorar linhagens de milho “A obtenção de variedades melhoradas através da recombinação de várias linhagens endógamas apresenta uma vantagem, tanto sobre o híbrido simples como sobre o híbrido duplo, no sentido de que o agricultor pode utilizar a sua própria semente da produção anual, sendo que os cruzamentos anuais não precisam ser feitos.mercialização. Assim a formação de sementes sintética é uma alternativa viável.
A principal vantagem na utilização de variedades sintéticas está na utilização da heterose de plantas alógamas em que as estruturas florais dificultam a polinização controlada, isto tem sido amplamente utilizado no melhoramento de forrageiras.
Desvantagens:
- Linhagens de alta capacidade de combinação são, teoricamente, mais eficientes que as na produção de um bom sintético, mesmo quando os números de linhagens é baixo.
- O aumento do número de linhagens melhorará a produtividade do sintético, até certo ponto.
- A baixa produtividade constitui um empecilho real na obtenção de variedades produtivas. Sendo o uso de linhagens não endógamas ou endogamia limitada pode evitar esta dificuldade.
11. Descreva as características do método para obtenção de variedades de polinização livre; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
Variedades de polinização aberta - importante no passado, mas pouco utilizada atualmente 
- Híbridos - quase totalidade sementes comercializadas e plantadas atualmente 
Conjunto de genótipos (plantas) que possuem características próprias bem definidas e sofrem acasalamento ao acaso – mantêm suas características; 
Vantagens - Semente com baixo custo; - Menor sensibilidade aos efeitos ambientais; - Possibilidade de produção da própria semente.
12. Descreva as características do método de Seleção recorrente; sua importância, aspectos negativos e positivos do método.
Seleção Recorrente: é uma seleção sistemática de indivíduos desejáveis de uma população seguida pela recombinação dos indivíduos selecionados para formar uma nova população. Objetivo: é o aumento gradual da frequência de genes favoráveis através de um procedimento de seleção cíclica.
Pode ser:
Intrapopulacional, quando visa melhorar uma população
Interpopulacional, quando visa melhorar duas populações, buscando a heterose entre elas (também chamada de S.R. RECÍPROCA).
13. O que é Biotecnologia? O que é um organismo geneticamente modificado?
A Biotecnologia apresenta várias definições de acordo com o olhar a ela lançado, mas de uma forma bem simples, é um conjunto multidisciplinar de conhecimentos que visa o desenvolvimento de métodos, técnicas e meios associados a seres vivos, macro e microscópicos, que originem produtos úteis e contribuam para a resolução de problemas.Em relação à agricultura, temos o desenvolvimento de plantas transgênicas que podem ser mais nutritivas, que necessitem de menos agrotóxicos e que sejam mais resistentes às pragas, reduzindo o uso de inseticidas.
Organismos geneticamente modificados (OGM) são aqueles que tiveram seu material genético manipulado. Esse tipo de processo é utilizado para preservar ou modificar alguma característica do organismo, os organismos geneticamente modificados também são chamados de transgênicos.
14. Quais as etapas para obtenção dos transgênicos? Quais as fases da transgenia que existem? Em qual estamos atualmente?
A obtenção de plantas transgênicas baseia-se em três etapas.
A primeira é a obtenção do gene a ser incorporado, o qual é normalmente encontrado na natureza e deverá ser isolado dos demais genes do organismo doador. Ele deve ser então incorporadoem vetor para se processar a transformação.
A Segunda etapa consiste na técnica de introdução do gene na planta receptora. Três são os principais métodos a transformação via Agrobacterium, biobalística e eletroporação.
Finalmente a terceira e última etapa é dependente do poder de regeneração da célula em uma nova planta, por meio de cultura de tecidos. Talvez esta última seja o fator mais limitante, pois, de nada valeria se obter o gene e incorporá-lo na célula receptora sem contudo estabelecer a regeneração da planta. As pesquisas com reguladores de crescimento e cultura de tecidos vegetais, tem avançado consideravelmente, conseguido fazer regenerar um número cada vez mais crescente de espécies via cultivo in vitro, possibilitando a transformação genética.