Desenvolvimento de variedades hibridas, milho

Desenvolvimento de variedades híbridas:
Acolhida - Introdução ao tema;
Endogamia;
Heterose ou vigor híbrido;
Produção comercial de híbridos.

1. Centro de Ciências Agrárias e Biológicas – CCAB Curso: Agronomia Setor de Estudo: Melhoramento e Biotecnologia Vegetal Desenvolvimento de variedades híbridas Profa: Eveline Nogueira Lima [email protected]

2. Aula anterior Aspectos organizacionais de um programa de melhoramento: ORGANIZAÇÃO DE UM PROGRAMA DE MELHORAMENTO

3. Aula de Hoje Desenvolvimento de variedades híbridas: Acolhida - Introdução ao tema; Endogamia; Heterose ou vigor híbrido; Produção comercial de híbridos.

4. INTRODUÇÃO AO TEMA Início do século XX; Apenas linhagens (único genótipo homozigoto ou da mistura entre este); Exaustão da variabilidade genética; Os fenômenos da endogamia e heterose foram essenciais; Endogamia X Heterose.

5. INTRODUÇÃO AO TEMA 1909 – Shull - esquema básico para produção de sementes de milho híbrido; 1918 – Jones - híbrido duplo; 1939 – primeira híbrido duplo produzido no Brasil por Krug (IAC).

6. INTRODUÇÃO AO TEMA Variedade híbrida? É a progênie de um cruzamento entre dois genitores geneticamente diferentes. As plantas híbridas F1 serão idênticas no genótipo e uniformes. Ex: milho Nesta espécie os híbridos são obtidos a partir de linhagens endogâmicas .

7. ENDOGAMIA Definida como qualquer sistema de acasalamento que aumente a homozigose (BUENO et al., 2006); Os principais sistemas de acasalamento que conduzem a homozigose são: Autofecundações; Retrocruzamentos; Irmãos completos; Meio irmãos.

8. No geral, as principais consequências da endogamia na estrutura genética das populações são: 1 . Aumento progressivo da homozigose, que leva a fixação dos caracteres; 2. Alteração das frequências genotípicas; 3. Manifestação de características indesejáveis e anomalias; 4. Depressão endogâmica nas espécies alógamas; 5. Reorganização da variância genética, com aumento da variância genética entre linhas e redução dentro delas.

9. Em programas de melhoramento a obtenção de linhagens; É bastante explorada para produção de híbridos ou linhagens; Posteriormente nas alógamas restaure-se o vigor explorando o vigor híbrido ou heterose. ENDOGAMIA

10. HETEROSE OU VIGOR HÍBRIDO Definida como a outra face da endogamia, tida como qualquer sistema de acasalamento entre indivíduos não aparentados.

11. População geneticamente divergentes

12. A heterose ocorre quando o caráter avaliado no híbrido é maior ( heterose positiva ) ou menor ( heterose negativa ) do que a média dos genitores. Do ponto de vista comercial, a heterose é tida com superioridade do híbrido em relação ao melhor genitor, termo cunhado de heterobeltiose em 1944, por Whaley. Podemos estima-la:

13. Existem inúmeras hipóteses explicativas sobre a heterose, as principais são: Dominância, devido à supressão dos efeitos deletérios do genes recessivos pela presença do alelo dominante; Sobredominância, devido a presença de alelos contrastantes que ativam rotas bioquímicas, estas somadas resultariam em desempenho superior aos locos em homozigose; Epistasia, interação complexa entre os produtos gênicos dos diferentes locos.

14. A heterose vem sendo explorada na maioria das espécies, até em autógamas , sendo mais comum em alógamas; Comercialmente sua utilização ainda é restrita em algumas culturas onde a emasculação é mais dispendiosa.

15. PRODUÇÃO COMERCIAL DE HÍBRIDOS O híbrido é a descendência de um cruzamento entre no mínimo dois genitores geneticamente diferentes; Atualmente, com o avanço das pesquisas em genética e melhoramento avalia-se melhor os genitores para potencializar a expressão do vigor; Os métodos para desenvolvimento de híbridos vão depender, da cultura, do objetivo do programa de melhoramento, dos recursos disponíveis e do público-alvo.

16. POR QUE OBTER HÍBRIDOS? Reunir caracteres que estão em pais diferentes; Aproveitar a heterose; Produtos uniformes; Controle do mercado de sementes. E EM AUTÓGAMAS, VALE PENA? Depende do nº de sementes por cruzamento e da heterose Ex: Tomate Híbrido Apolo

17. COMO ELES SÃO OBTIDOS? Obtenção de linhagens; Cruzamento de linhagens não relacionadas aos pares para produzir híbridos com muitos loci em heterozigose; Produção de semente do híbrido para distribuição para os agricultores.

18. COMO AS LINHAGENS SÃO OBTIDAS E SELECIONADAS PARA A PRODUÇÃO DE HÍBRIDOS? Autofecundação por vários ciclos; Fixação de genótipos em espécies alógamas; Seleção para caracteres de interesse agronômico.

19. MÉTODOS PARA OBTENÇÃO DE LINHAGENS MÉTODO PADRÃO S emelhante ao método genealógico de condução de populações segregantes MÉTODO DA COVA ÚNICA Cada  progênie é representada por uma única cova com três plantas, em vez de uma linha com várias plantas Vantagem - redução de área - número maior de progênies semelhante ao SHD (“Single Hill Descendent”) em autógamas MÉTODO GENEALÓGICO Novas linhagens partindo-se de um F2 resultante do cruzamento entre duas linhagens que se combinem bem Autofecundação é semelhante ao do método padrão

20. RETROCRUZAMENTO Transferência de um ou poucos genes (características qualitativas); Progenitor recorrente e não-recorrente. MELHORAMENTO CONVERGENTE F1 é retrocruzado com ambos progenitores (linhagens). SELEÇÃO GAMÉTICA A unidade de melhoramento é o gameta; Cruzar uma linhagem elite com uma amostra ao acaso de pólen de uma variedade de polinização aberta; As plantas F1 são autofecundadas e cruzadas com um testador comum (genitor feminino); Qualquer top Cross mostrando melhor performance que o controle terá recebido um gameta superior da variedade. MELHORAMENTO DE LINHAGENS  

21. DEFINIÇÃO É a habilidade de uma linhagem autofecundada em transmitir uma performance desejada para uma progênie híbrida; Paralelamente ao processo de autofecundação, as linhagens devem ser testadas quanto à sua capacidade de combinação; Capacidade Geral de Combinação (CGC) e Capacidade Específica de Combinação (CEC). CAPACIDADE DE COMBINAÇÃO O QUE É E PORQUE ELA É IMPORTANTE?

22. CAPACIDADE GERAL DE COMBINAÇÃO (CGC ) Testadores de base genética ampla, como cultivares de polinização aberta; Linhagens estão em S2 ou S3; Eliminar precocemente as linhagens que apresentam comportamento médio desfavorável.

23. CAPACIDADE ESPECÍFICA DE COMBINAÇÃO (CEC) Testadores de base genética estreita (híbrido simples ou linhagem pura); Realizada quando as linhagens já apresentam alto grau de homozigose, por volta de S5; Feito em dialélicos; Fornece o resultado dos híbridos simples.

24. GRUPOS HETERÓTICOS São grupos de linhagens com composição genética similar; Linhagens relacionadas por ancestrais comuns geralmente caem dentro de um mesmo grupo heterótico; Híbridos são obtidos com o cruzamento de linhagens de grupos heteróticos diferentes.

25. TIPOS DE HÍBRIDOS DE LINHAGENS Híbrido Simples Híbrido Simples Modificado Híbrido Triplo Híbrido Triplo Modificado Híbrido Duplo

26. Híbrido Simples

27. Híbrido Simples Modificado

28. Híbrido Triplo

29. Híbrido Triplo Modificado

30. Híbrido Duplo (A x B) x (C x D)

31. COMO SÃO SELECIONADOS E PRODUZIDOS OS HÍBRIDOS? PREDIÇÃO DE HÍBRIDOS Número de linhagens parentais e sua correspondência com o número possível de diversos tipos de híbridos.

32. Jenkins (1934) sugeriu quatro métodos de predição de híbridos duplos a partir de médias observadas em híbridos simples: A) o comportamento médio de seis híbridos simples possíveis entre um grupo de quatro linhagens endogâmicas; B) o comportamento médio dos quatro híbridos simples não parentais; C) o comportamento médio das quatro linhagens em um série de híbridos simples; D) o comportamento médio de um grupo de quatro linhagens avaliadas em TOP CROSS. Resultado: método B foi mais eficiente.

33. A produtividade espera dos híbridos duplos de acordo com o Método B de Jenkins será:

34. PRODUÇÃO DE SEMENTE HÍBRIDA

35. PRODUÇÃO DE SEMENTE HÍBRIDA

36. Produção de Híbridos HS 1:2 ou 1:3 (3 campos de cruzamento) HT 1:2 ou 1:3 (5 campos) HD 1:6 (7 campos) Custo da semente x produtividade Genitor feminino Coincidência da floração Pendões removidos: Manual Macho esterilidade Distância de 300 m Intervalo de 20 a 30 dias

37. ESTERILIDADE GENÉTICO CITOPLASMÁTICA Como eliminar o processo de despendoamento em milho ( alógama )? É possível a produção de híbridos de arroz ( autógama )? MS descrita por Rhoades em 1933; Não há necessidade de despendoamento manual: Mão-de-obra Despendoamento diminui produtividade; Citoplasma T foi amplamente empregado para a produção de híbridos nos EUA até o final da década de 60 Macho-esterilidade T foi praticamente extinta USA: Helmintosporiose ( Helminthosporium maydis )

38. MILHO Figura 1: Detalhes de plantas férteis e macho-estéreis. A: Plantas macho-estéreis em fase de florescimento (pendões fechados, sem pólen). B: Detalhe do pendão de planta machoestéril (pendão fechado, sem pólen). C: Detalhe do pendão de planta fértil (pendão com anteras liberando pólen). Fonte: Sílvia Neto Jardim Belicuas e Lauro José Moreira Guimarães. Disponível em: http://www.agrolink.com.br/culturas/milho/ArtigoDetalhe.aspx?codNoticia=11650 7

39. ESTERILIDADE GENÉTICO CITOPLASMÁTICA Sistema A-B-R A=Macho estéril B=Mantenedora R=Restauradora

40. Girassol O girassol é uma espécie alógama Girassol: Híbrido x variedade Fonte: Claudio Guilherme Portela de Carvalho, 27º. Encontro sobre temas de Genética e Melhoramento – Piracicaba/SP – 05/10/2010

41. Cebola Produção de sementes híbridas de cebola só se tornou economicamente viável a partir da identificação e caracterização de sistemas de macho-esterilidade do tipo genética citoplasmática (CMS); CMS-S (amplamente utilizado em programas de melhoramento e produção de sementes) CMS-T. Hortic . bras., v. 30, n. 3, jul - set. 2012 CEBOLA HIBRIDA ANDROMEDA F1

42. Arroz O arroz é uma espécie autógama; China: cultivo comercial de híbridos de arroz desde 1976; 2006: 50% da área = 15 milhões ha 103,5 milhões de ton ano; 6.900 kg/ha R. Bras. Agrociência, Pelotas, v. 12, n. 3, p. 257-264, jul -set, 2006

43. BIBLIOGRAFIA Araújo PM e Paterniani E (1999) Melhoramento de plantas alógamas. In: Destro D e Montalván R (Ed.) Melhoramento genético de plantas. Editora UEL, Londrina, p. 299-341. Borém A e Miranda GV (2013) (6ed.) Melhoramento de plantas. Editora UFV, Viçosa, 523p. (Cap. 12 e 24) Souza Junior CL (2001) Melhoramento de espécies alógamas. In: Nass LL et al (ed.) Recursos genéticos e melhoramento - plantas. Editora Fundação MT, Rondonópolis, p. 159-200.

44. PRÓXIMA AULA Métodos de melhoramento de plantas de propagação assexuada.

45. Dúvida? Bons Estudos [email protected]

46. Exercício de fixação do conhecimento