Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas

Transcrição

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS - FACULDADE DE AGRONOMIA ELISEU MACIEL
Departamento de Fitotecnia
Melhoramento Vegetal
www.microsatellite.org/aulas/
Maia, Luciano Carlos da
Prof. Adjunto
Dep. de Fitotecnia
FAEM-UFPel
1. Introdução
Importância para o Melhoramento
A distinção do sistema reprodutivo é primordial para o
melhoramento de uma espécie, pois, todos os métodos destinados a
condução de populações segregantes e para a seleção de plantas
superiores (nestas populações), dependem da base genética de cada
espécie.
Cada um dos sistemas reprodutivos resultam em dinâmicas
gênicas e fenotípicas contrastantes, sendo que, o conhecimento
acumulado destas dinâmicas permitiram que durante muitos anos
métodologias tenham sido validadas experimentalmente originando
os diferentes Métodos de Melhoramento Vegetal, utilizados
atualmente.
1. Introdução
Importância para a Agronomia
Cultivos
agricolas
de
espécies
com
diferentes
sistemas
reproduditvos, possuem direferenças agronomicas inerentes aos diferentes
tipos de variedades/cultivares formados em cada sistema reprodutivo.
Por exemplo: O sistema de produção de sementes, implantação,
cultivo, manutenção e comercialização de uma lavoura de arroz (autógama)
é diferente de um sistema de produção de milho crioulo (alógama) e ambos
são diferentes de um sistema de produção de cana-de-acucar (assexuada).
1. Introdução
Importância para o melhoramento
O conhecimento do modo de reprodução e da estrutura floral é decisivo na
escolha do método para a condução de um programa de melhoramento.
Modo de reprodução influencia:
• Estrutura genética da população
Δ nível da variabilidade genética (intra e interpopulacional)
Δ nível da heterozigosidade (intra e interpopulacional)
Δ dentro e entre gerações após o cruzamento inicial
• Escolha do método de melhoramento
• Tipo de variedade/cultivar a ser obtido
• Forma de conduzir os campos de produção de sementes
2. Modos de reprodução das plantas
2.1) REPRODUÇÃO SEXUADA
• Alógamas
• Intermediárias
• Autógamas
2.2) REPRODUÇÃO ASSEXUADA
• Reprodução vegetativa
`
• Apomixia
2.1) REPRODUÇÃO SEXUADA
• Alógamas
• Autógamas
2.1. REPRODUÇÃO SEXUADA
Alógamas
A fecundação é obtida apartir da polinização cruzada, isto é, a flor de uma planta é
polinizada pelo pólen produzido por outra planta.
De maneira geral, nas populações de plantas alógamas, todas as plantas são
altamente heterozigotas e, quase sempre, a autofecundação forçada, que resulta no
aumento da homozigose é seguida da perda do vigor e aparecimento de efeitos
negativos adversos que geralmente são deletérios. Este efeito é chamado de
depressão endogamica.
Na primeira estratégia para melhoramento genético de espécies alógamas a
heterozigose e o equilibrio da população deve ser mantida durante o processo de
melhoramento e tambem após a liberação da variedade.
A segunda estratégia, consiste na autofecundação de alguns individuos até altos
níveis de homozigose e ao final deste processo produzir hídridos oriundos do
cruzamento entre dois indivíduos homozigotos, explorando a heterose.
2.1. REPRODUÇÃO SEXUADA
Autógamas
A fecundação é obtida a partir da auto-polinização, isto é, nestas espécies as flores são
protegidas de forma que os dois orgãos (androceu e gineceu) se encontram juntos,
ocorrendo desta forma a produção de pólen e polinização dentro da mesma flor.
Ao contrário das plantas alógamas, de maneira geral cada planta de uma população
natural é homozigota, decorrente de muitos ciclos de auto-fecundação. Neste grupo
de plantas as espécies suportam a homozigose, não ocorre perda de vigor e também
não ocorre o aparecimento de características deletérias.
A primeira estratégia de melhoramento consiste na seleção de vários indivíduos com
características fenotípicas parecidas, cada um dos indivíduos sendo homozigoto e
diferentes entre si, formando uma população de “linhas puras”.
A segunda estratégia, consiste na seleção de um indivíduo superior (agronomicamente
melhor) e a partir deste indivíduo multiplicar muitas e muitas vezes a quantidade de
sementes oriundas de um único genótipo, resultando numa população de uma mesma
planta.
2.2) REPRODUÇÃO ASEXUADA
• Reprodução vegetativa
• Apomixia
2.2. REPRODUÇÃO ASEXUADA
REPRODUÇÃO ASSEXUADA
Durante a evolução e/ou domesticação muitas espécies perderam a capacidade de
produzir pólen, flores ou sementes. Entretanto o homem verificou que o re-plantio de
parte de algumas destas plantas dava origem a novas plantas idênticas as plantas
originais.
O primeiro grupo de plantas assexuadas são decorrentes de algum evento de mutação ou
poliploidização que resultam na deficiência dos sistemas de produção de pólen, ou flores,
ou sementes ou em qualquer parte do do sistema de reprodução. Em algumas destas
espécies a totipôtencia possibilita a propagação vegetativa, isto é, o cultivo será feito
através do plantio de partes da planta (clones). Estas são as espécies propriamente ditas
como ASSEXUADAS.
O segundo grupo de plantas assexuadas são decorrentes de algum evento de mutacao
que resulta na deficiência da fecundação cruzada, isto é, as plantas produzem pólen,
fazem a polinização, entretando, não ocorre a fecundação sendo que as sementes
produzidas são identicas a planta mãe. Este mecanismo é conhecido como apomixia.
Nestas espécies a variabilidade genética é decorrente de mutações acumuladas e/ou por
hidridações com intervenção do homem
3. Sistemas reprodutivos
REPRODUÇÃO SEXUADA
3.1- Estrutura de uma flor perfeita
PÉTALA
ESTAME
ANTERA
ESTIGMA
ESTILETE
FILAMENTO
OVARIO
ANTERA – GRÃOS DE PÓLEN
sinérgidas(n)
ÓVULO
oosfera(n)
núcleos polares (n)
SACO
EMBRIONÁRIO
antipodas (n)
SÉPALA
PISTÍLO
3.1- Macroesporogênese, microsporogênese, polinização, fecundação e formação da semente
Formação de gametas
Tegumento
Oosfera(n)
endosperma
sinergidas(n)
n
n
n
coleoptilo
n
plúmuta
meristema
apical
antipodas(n)
radicula
cotilédone
coleorriza
3.1- Semente como fonte de propagação
3.1- Semente como fonte de propagação
3.2- Classificação quanto ao tipo de polinização e fecundação
Classificação quanto a taxa de fecundação cruzada:
• Autógamas: as plantas se reproduzem predominantemente por
autofecundação, e apresentam até 5% de fecundação cruzada (95% de
autofecundação).
Ex: feijão, trigo, soja, aveia, alface, arroz.
• Alógamas: as plantas se reproduzem predominantemente por
intercruzamentos, e apresentam mais até 5% de autofecundação (95%
de fecundação cruzada).
Ex: Milho...
• Intermediarias: apresentam mais que 5% de autofecundação e
tambem apresentam mais que 5% de fecundação cruzada.
Ex: Sorgo, pimenta vermelha, algodão, fava.
AUTÓGAMAS
3.3- Cleistogamia – o mecanismo responsavel pela autogamia (auto-fecundação)
CLEISTOGAMIA
A auto-polinização, seguida da auto-fecundação é caracteristica
das autógamas.
A cleistogamia é o mecanismo responsável por este fenômeno.
Na cleistogamia as flores permanecem fechadas mesmo após o
amadurecimento do gineceu e do androceu, neste estádio de
desenvolvimento com a permanencia da flor fechada o pólen será
depositado no estigma da mesma flor determinando a autofecundação.
Ocorre em plantas Planta Hermafroditas com flores Monóclinas,
ou seja, plantas com flores perfeitas.
Flor aberta, permite a polinização por pólen vindo de outra planta.
Neste caso não ocorre a cleistogamia.
Hibiscus rosa-sinensis
3.3- Cleistogamia – o mecanismo responsavel pela autogamia (auto-fecundação)
CLEISTOGAMIA, Exemplos:
Aveia (Avena sativa)
California oatgrass (Danthonia californica)
3.4- Autógamas – caracteristicas
CARACTERISTICAS DAS ESPÉCIES AUTÓGAMAS
95% ou mais de auto-fecundação
auto grau de endogamia
em gerações avançadas de autofecundação (F6 a F8) os genótipo das plantas filhas são
iguais aos genótipos dos genitores, entretanto, genótipos portadores de recombinações
terão fenótipos diferentes (estas são alvo da seleção)
pequena taxa de fecundação cruzada na população selecionada, o que garante a
uniformidade genética e fenotípica
para obtenção de novos genótipos e aumento da variabilidade genética é necessário
a hibridação artificial (cruzamentos dirigidos)
Ausencia de Genes deletérios (carga genética)
CARACTERISTICAS DAS ESPÉCIES AUTÓGAMAS - HIBRIDAÇÃO
SEGREGAÇÃO EM AUTÓGAMAS
AA x aa
PAIS
100% Aa
F1
25% aa
25% AA
F2
F3
F4
F5
F6
25% AA
37,5% AA
43,75% AA
46,87% AA
48,44% AA
50% Aa
12,5% AA
12,5% aa
⊗
25% Aa
6,25% AA
6,25% aa
⊗
12,5% Aa
3,12% AA
1,57% AA
⊗
6,25% Aa
3,13% Aa
3,12% aa
1,57% aa
25% aa
37,5% aa
43,75% aa
46,87% aa
48,44% aa
VANTAGENS DA AUTOFECUNDAÇÃO
Após seleção - manutenção de genótipos bem adaptados
Produção de sementes na ausência de polinizadores
População pode iniciar a partir de um único indíviduo
DESVANTAGENS DA AUTOFECUNDAÇÃO
Redução ou estabilização da variabilidade genética da população
População, em geral, não consegue se adaptar as mudanças ambiente
Populações são mais bem sucedidas a curto prazo do que a longo prazo
Desvantagem evolutiva
ALÓGAMAS
3.5- Mecanismos responsáveis pela alogamia (fecundação cruzada)
CARACTERISTICAS DAS ESPÉCIES ALÓGAMAS
As plantas alógamas se reproduzem pela fecundação cruzada, isto é, o pólen
produzido na flor de uma planta fecunda a flor de outra planta.
A fecundação cruzada não é exclusiva, pois, em uma espécie alógama também
pode ocorrer simultaneamente uma taxa a autofecundação, dependendo das
caracteristicas reprodutivas desta espécie.
Plantas heterozigotas.
Genomas mantem genes deletérios em seus genomas (carga genética)
Tipos de flores
Tipos de plantas na população da espécie
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
♂
♀
Monóclinas (bisexuada)
hermafroditas
♂
♀
♂
♀
♂
♀ ♂
♀
Monóicas (flores masculinas e femininas)
Díclina (unisexuada)
Dióicas (flores masculinas ou femininas)
♂
♀
♂
♀
Tipos de flores
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
♂
♀
Flor do maracujá
hermafroditas
♂
♀
Flor da pereira
♂
♀
♂
♀
♂
♀
Tipos de flores
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------Monóicas (flores masculinas e femininas)
♀
♂
♂
♀
Dióicas (flores masculinas ou femininas)
♂
♀
♂
♀
3.5.1-ADAPTAÇÕES MORFOLÓGICAS
• • SEPARAÇÃO TEMPORAL DE PARTE DOS ORGÃOS REPRODUTIVOS
PROTOGINIA
PROTOANDRIA
• • SEPARAÇÃO ESPACIAL DE FLORES MACULINAS E FEMININAS
MONOICIA
DIOICIA
3.5.2-ADAPTAÇÕES BIOQUIICAS
• • INCOMPATIBILIDADE GENÉTICA
AUTOINCOMPATIBILIDADE GAMETOFITICA
AUTOINCOMPATIBILIDADE ESPOROFIICA
•• MACHO-ESTERELIDADE
MACHO ESTERILIDADE NUCLEAR
MACHO ESTERILIDADE CITOPLASMÁTICA
MACHO ESTERILIDADE NUCLEAR-CITOPLASMÁTICA
Tipos de flores
------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hermafroditas (flores perfeitas)
♂
♀
♂
♀
AUTÓGAMAS
cleistogamia
ALÓGAMAS
protoginia
protoandria
auto-incompatibilidade
macho esterilidade
♂
♀
Monóicas (flores imperfeitas)
uma planta contém flores masculinas e femininas separadas
ALÓGAMAS
possível % de autofecundação
♂
♀
♂
♀
Dióicas (flores imperfeitas)
uma planta contém apenas flores masculinas e outra femininas
ALÓGAMAS
impossível autofecundação
Monóica
♂
♂
♀
No milho as flores masculinas e
femininas estão separadas espacial
e temporalmente.
Pendão (estames)
Pois além das flores crescerem
separadas (espacial), nesta espécie
também ocorre
protoandria
(temporal), isto é, o “pendão” fica
fisiologicamente pronto antes da
“espiga (estigmas)”
♀
Pendao fica pronto 1-5 dias antes da
boneca
Boneca (estigmas)
Monóica
♂
♀
Flor masculina
Flor feminina
Melancia (Citrullus lanatus)
Dioicia
Araucaria angustifolia
♀
♀
♂
♂
Dioicia
Kiwi - Actinidia chinensis
♀
♀
♂
♂
3.5.1-ADAPTAÇÕES MORFOLÓGICAS
•• SEPARAÇÃO TEMPORAL DE PARTE DOS ORGÃOS REPRODUTIVOS
(DICOGAMIA)
PROTOGINIA
em plantas monóicas ou hermafroditas, os orgãos femininos tem o
desenvolvimento fisiologicamente completo antes dos orgãos
masculinos
PROTOANDRIA
em plantas monóicas ou hermafroditas, os orgãos masculinos tem o
desenvolvimento fisiologicamente completo antes dos orgãos
femininos
** nas espécies que tem estas caracteristicas, mesmo que numa mesma flor, ou
mesma planta ocorra a producao de flores femininas e masculinas a polinização é
impossibilidatada pelo desencontro temporal na produção do pólen e na
receptividade do estigma
**nestas condiçoes ocorre a fecundação cruzada.
Protoginia – primeiro o estigma fica maduro
FLOR 1º DIA
FLOR 2º DIA
Estigmas não
receptivos
Estigmas
receptivos
Anteras
pré-antese
Anteras
em antese
Protoandria
FLOR 2º DIA
FLOR 1º DIA
Estigmas
fechados
Anteras
em antese
Estigmas
abertos
Pólen já foi
liberado
• • SEPARAÇÃO ESPACIAL DE FLORES MACULINAS E FEMININAS
MONOICIA
…plantas monóicas possuem flores masculinas e femininas dispostas
separadamente numa mesma planta. Este fato faz com que as flores
masculinas tenham uma produção de pólen liberada para ser levada pelo vento
…as flores femininas tem estruturas abertas para poderem receber o pólen
produzido nas flores dispostas em outros pontos da mesma planta
…durante o periodo de produção de pólen e periodo receptivo das flores
(estigmas) ocorre a entrada de pólen produzido na mesma planta, bem como
pólen produzido em plantas vizinhas…ou pólen de plantas distantes,
traduzidos pelo vento ou insetos
>>>isso faz com que
fecundação cruzada
essas
espécies
tenham
predominantemente
de
DIOICIA
pelo fato de sempre ter a produção de pólen numa planta e a fecundação em
outra, sempre ocorrera a fecundação cruzada
>>>somente fecundação cruzada
3.5.2-ADAPTAÇÕES BIOQUIMICAS
• • INCOMPATIBILIDADE GENÉTICA
Auto-Incompatibilidade (AI)
É a incapacidade de uma planta hermafrodita fértil produzir um zigoto após
a auto-polinização e/ou polinizacao de aparentados.
Resulta do fracasso dos grãos de pólen aderirem ou germinarem no estigma ou
no fracasso dos tubos polínicos de penetrarem ou crescerem através do estigma
da mesma planta
A auto-incompatibilidade (SI = Self-incompatiblily), é de controle genético oriundo
das interações de uma sério de alelos S.
Existem dois tipos principais de AI:
Auto-Incompatibilidade Gametofítica (AIG)
Auto-Incompatibilidade Esporofítica (AIE)
• • Auto-Incompatibilidade (AI)
Auto-Incompatibilidade Gametofítica (AIG) – ALELO DO PÓLEN
Na auto-incompatibilidade gametofítica, a especificidade do pólen é determinado pelo
genótipo-S do gametófito (pólen).
Em muitos sistemas estudados, esse tipo de incompatibilidade é controlado por um
único locus-S multialélico.
A ocorrência de um alelo no pólen, idêntico aos alelos do tecido diplóide da flor,
impedem a fertilização.
-tubo polínico só crescerá se o alelo (pólen) não esteja presente no genótipo da flor feminina.
Existem três situações possíveis:
1-Incompatibilidade completa
2-Compatibilidade parcial
3-Compatibilidade total
Ex.: Nicotiana, Solanum, Petunia, Lycopersicon, Trifolium e Prunus, Malus, etc...
Polinização cruzada
Auto-polinização
Incompatibilidade completa
Alelos Pólen
S1S2
Compatibilidade parcial
Compatibilidade completa
S3S4
S2S3
Alelos Flor
(estigma)
S1S3
S2S3
S1S3
S2S3
S1S4
S2S4
Flor
♀
codifica
receptor
Pólen♂
codifica
Sinal
Resultado INTERAÇÃO
S1S2
S1 e S2
S1S2
S1 (1) = Sim (signal transdution)
S2 (2) = Sim(signal transdution)
S1S2
S1 e S2
S2S3
S3 (3) = Não
S1S2
S1 e S2
S3S4
S3 (3) = Não
S4 (4) = Não
Incompatibilidade
• • Auto-Incompatibilidade (AI)
Auto-Incompatibilidade Esporofítica (AIE) – TECIDO DIPLOIDE
Na AIE, a especificidade do pólen é determinada pelo genótipo diplóide do esporófito,
isto é, da planta mãe.
Portanto, o que determinará a ocorrência ou não de AI não será o alelo que o pólen
carrega, mas sim os alelos presentes no tecido diplóide da planta (antera da mãe).
Se no tecido 2n, do pólen, oriundo da antera da planta mãe, existir um alelo parecido
com um dos dois alelos presentes no tecido 2n da flor polinizada, ocorrera a
paralização do crescimento do tubo polinico.
-tubo polínico só crescerá se todos os alelos do pólen forem diferentes dos alelos da
flor polinizada
A grande diferença da AIE e AIG é que neste tipo de incompatibilidade existe
dominancia completa
Ex: Brassicaceae (repolho, a couve, o nabo)...
Polinização cruzada
Auto-polinização
Alelos tecido 2n
do esporófito
S1
S1S2
S1S2
S1S2
S2
S1
S1-S1
S2
S1
S2
S1-S1
S2-S2
Alelos tecido 2n
da Flor
S1
S2
Incompatível
S1
S3
Incompatível
S3
S4
Compatível
SP11 penetrates the papilla cell wall and binds SRK. This binding induces the autophosphorylation of SRK, triggering a signaling
cascade that results in the rejection of self-pollen. The signaling cascade downstream of SRK is a effectors to MLPK and ARC1.
MLPK. ARC1, an E3 ubiquitin ligase, binds to the kinase domain of SRK in a phosphorylation-dependent manner and may target
unknown substrates for ubiquitination. The proteasomal degradation of these substrates could result in pollen rejection.
Auto-Incompatibilidade Esporofitica (AIE)
Flor ♀
S1S2
codifica
receptor
Pólen♂
codifica
Sinal
Resultado INTERAÇÃO
S1 e S2
S1S2
S1 (1) = Sim (signal transdution)
S1S2
S1 e S2
S2S3
S3 (3) = Não (mas aborta pela inetaracao
S2)
S1S2
S1 e S2
S3S4
S3 (3) = Não
S4 (4) = Não
Incompatibilidade
• • MACHO-ESTERELIDADE
Produção de pólen inviavel, isto é, pólen não funcional.
Dentro de algumas espécies com flores hermafroditas ou espécies
monóicas (com flores masculinas e femininas separadas) alguns
individuos apresentam alterações genéticas que resultam na machoesterilidade.
Plantas macho-estereis necessitam da fecundação cruzada para a
reprodução.
Podem ser:
MACHO ESTERILIDADE GENÉTICA
MACHO ESTERILIDADE CITOPLASMÁTICA
MACHO ESTERILIDADE GENÉTICA-CITOPLASMÁTICA
MACHO ESTERILIDADE GENÉTICA
RFRF
rf rf
RF rf
Gene-Alelos Recessivos
Restore fertility
Gene-heterozigoto
Restore fertility
Macho esteril
Gene-Alelos Dominantes
Restore fertility
Macho Fertil
Macho Fertil
Controlada por um gene (2 alelos) nuclear, com heranca mendiana simples. Isto é,
segrecação de 3:1 com dominancia pra macho-estéril.
MACHO ESTERILIDADE CITOPLAMÁTICA
CMS
Gene-Dominante
Cytoplasmic Male Sterility
Macho esteril
cms
Gene-Recessivo
cytoplasmic male sterility
Macho Fertil
Controlada por um gene com heranca materna, isto é, presente no
citoplasma da célula (mitocondria). Isto é, não existe segrecação, toda vez
que a planta mãe for portadora desde gene na mitocondria, ele será
transmitido para a progênie.
rf rf
RFRF
RF rf
CMS
CMS
(DOMINANTE)
+
Restore fertility
Macho esteril
CMS
(DOMINANTE)
+
Gene-heterozigoto
Restore fertility
(DOMINANTE)
+
Restore fertility
Macho Fertil
Macho Fertil
Neste caso ocorre a interação dos do gene do núcleo e o gene citoplasmático.
Geralmente é usada para produção de híbridos, onde deve ser feito um sistema para
restaurar a fertilidade….
rf rf
cms
(recessivo)
+
Restore fertility
Macho Esteril
RF rf
cms
(recessivo)
+
Gene-heterozigoto
Restore fertility
RFRF
cms
(recessivo)
+
Restore fertility
Macho Fertil
Macho Fertil
Neste caso ocorre a intercação do gene do nucleo e do gene citoplasmático.
Geralmente é usada para producao de hibridos, onde deve ser feito um sistema para
restaurar a fertilidade….
Tipos de flores
------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hermafroditas (flores perfeitas)
♂
♀
♂
♀
AUTÓGAMAS
cleistogamia
ALÓGAMAS
protoginia
protoandria
auto-incompatibilidade
macho esterilidade
♂
♀
Monóicas (flores imperfeitas)
uma planta contém flores masculinas e femininas separadas
ALÓGAMAS
possível % de autofecundação
♂
♀
♂
♀
Dióicas (flores imperfeitas)
uma planta contém apenas flores masculinas e outra femininas
ALÓGAMAS
impossível autofecundação
3.5- Alógamas – caracteristicas
VANTAGENS DA FECUNDAÇÃO CRUZADA
Aumento da variabilidade genética
Grande potencial evolutivo
Adaptação mais fácil à mudanças ambientais
Populações bem sucedidas a longo prazo
DESVANTAGENS DA FECUNDAÇÃO CRUZADA
endogamia, em geral, leva a redução no vigor
Genótipos bem adaptados podem ser perdidos de uma geração para outra
Como a fecundação depende de, no mínimo, dois indivíduos, populações
naturais dependem de condições efetivas de polinização cruzada e dispersão de
sementes
Necessário grande numero de indivíduos para que não ocorra a depressão
pela homozigose ou polinização por aparentados
4. Reprodução Assexuada
REPRODUÇÃO VEGETATIVA
4- Reprodução assexuada
CARACTERISTICAS
Cuidado com diferenças entre PLANTAS COM:
REPRODUÇÃO ASSEXUADA
+
PROPAGAÇÃO ASSEXUADA
+
PROPAGAÇÃO ASSEXUADA
CARACTERISTICAS
Forma de multiplicação ou reprodução que não envolve a fusão
de gametas.
• Totipotência: Fenômeno pelo qual uma célula é potencialmente capaz
de originar um indivíduo semelhante àquele de onde ela foi retirada.
• Genótipo igual à planta mãe, e tem como conseqüência alta
uniformidade genotípica;
• Formas = propágulos vegetativos e propágulos florais (apomixia)
CARACTERISTICAS
Propágulos vegetativos:
• Bulbos: cebola e alho;
• Tubérculos: batatinha, batata-doce;
• Raízes modificadas: batata doce;
• Rizoma: banana, gramas forrageiras;
• Estolões: morango;
• Gemas vegetativas: cana-de-açúcar;
• Enxertia: união de partes de plantas diferentes;
• Haste: mandioca;
• Cultura de tecidos: totipotência celular.
VARIABILIDADE GENÉTICA EM POPULAÇÕES DE
PLANTAS REPRODUZIDAS ASSEXUADAMENTE
Indivíduos com alto grau de heterozigose;
Na mesma população nenhuma ou pouca variabilidade genética,
formação de clones;
Diferenciação genética é entre populações.
Manutenção de carga genética.
População 1
População 2
População 3
Reprodução sexuada e assexuada
CANA-DE-ACUCAR (Saccharum officinarum L)
MELHORAMENTO (sexuado)
CULTIVO (assexuado)
HIBRIDAÇÃO
CULTIVO
Reprodução sexuada e assexuada - Mandioca
4. Reprodução Assexuada
APOMIXIA
APOMIXIA
Apomixia (Propágulos florais)
Na apomixia órgãos reprodutivos produzem sementes sem fusão de gametas.
As sementes são formadas, mas contêm embriões que são produzidos
independentemente da fertilização, em conseqüência, os embriões são
geneticamente idênticos ao genitor feminino.
>>CLONES
Forma o chamado “embrião apomítico.”
A apomixia pode ser facultativa
produção de descendentes tanto de origem sexual e/ou apomítica,
ex.: citrus e mangueira.
Ou obrigatória (não existe a reprodução sexual)
ex.: alho.
Tipos de Apomixia:
Aposporia - células somáticas do óvulo dão origem, por divisões mitóticas, a um saco
embrionário não reduzido;
Diplosporia – a célula mãe de megásporo não entra em meiose, ou esta é incompleta, e,
por mitoses, dá origem a um saco embrionário não reduzido;
Embrionia adventícia - células 2n do óvulo, tegumentos, ou parede do ovário formam o
saco embrionário.
Partenogênese: Um embrião haplóide desenvolve-se da oosfera haplóide.
Androgênese: Um embrião haplóide desenvolve-se do núcleo espermático haplóide.
Semigamia: O núcleo espermático haploide penetra a oosfera mas não se funde com o
núcleo haplóide da oosfera. Cada núcleo divide-se independentemente, criando um
embrião haplóide que contem setores de origem masculina e feminina.
Pseudogamia: A polinização serve como estímulo para o desenvolvimento do embrião
mas a oosfera e o núcleo espermático não se fundem. Uma fusão dos núcleos polares
com um dos núcleos espermáticos pode ocorrer.
APOMIXIA
Panicum maximum
Rubus spp.
APOMIXIA
Formação de gametas APOMITICO
POLEN
Oosfera(2n)
n
Tegumento
endosperma
n
sinergidas(2n)
n
n
coleoptilo
embrião (2n)
plúmuta
meristema
apical
Formação normal
antipodas(2n)
radicula
Oosfera(n)
cotilédone
sinergidas(n)
coleorriza
n
n
n
n
antipodas(n)
5. Determinação do sistema reprodutivo
Determinação do Sistema Reprodutivo de uma Espécie
Determinar se a espécie é de autopolinização ou polinização
cruzada:
1º) Exame da estrutura floral: plantas dióicas evidenciarão alogamia;
Determinar se a espécie é de autopolinização ou polinização cruzada:
2º) Isolar plantas individuais e observar se há produção de sementes;
Se não há produção de sementes
Se há produção de sementes
a espécie é alógama.
a espécie é autógama, ou com
alguma porcentagem de autofecundação.
neste caso, devemos repetir este passo para verificar o impacto
da homozigose (autofecundação)
Determinar se a espécie é de autopolinização ou polinização cruzada:
3º) Verificar o efeito da endogamia:
- Colher
sementes
das
plantas
individuais
isoladas
autofecundadas e avaliar sua progênie (semear novamente);
- Ausência de efeitos da depressão endogâmica: autógama.
- Aparecimento de efeitos da depressão endogâmica: alógamas.
e
Determinar taxa de fecundação cruzada:
4º) Verificar porcentagem de autofecundação e fecundação zruzada:
- escolher plantas com um marcador morfológico presente em
somente uma das plantas e semear junto com a outra que não
contenha esta caracteristica
-Verificar nas duas progenie a porcentagem de plantas que
apresentam o marcador morfológico presente na outra planta
Conclusão
1-Evolução criou tres grupos de plantas superiores
ASSEXUADAS
VEGETATIVA/APOMIXIA
SEXUADAS
HERMADROFITAS
MONÓICAS
DIÓICAS
-
AUTOGAMAS/ALOGAMAS)
AUTOGAMAS/ALOGAMAS
ALOGAMAS
2-MECANISMOS DA AUTOGAMIA
CLEISTOGAMIA
3-MECANISMOS DA ALOGAMIA
MONOICIA/DIOICIA
DICOGAMIA/AUTO-INCOMPATIBILIDADE/MACHO ESTERILIDADE
4-MECANISMOS DA ALOGAMIA
MONOICIA/DIOICIA
DICOGAMIA
AUTOINCOMPATIBILIDADE/MACHO ESTERILIDADE
5-As diferenças reprodutivas resultam em diferentes dinamicas genéticas como
capacidade melhor desenpenho produtivo frente a homozigose, heteroze e depressão
endogamica
6-Estas diferentes caracteristicas orientam os métodos de melhoramento genético e os
métodos de agronomicos para cultivo.
!!!
??
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Sistemas Reprodutivos das Plantas Cultivadas

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