RECURSOS GENTICOSProfa Amanda R. Godoy
Migrao de espcies Intercmbio de espcies
desenvolvimento da agricultura atividade importante no so nativas do Brasil
Milho, soja, feijo, caf e arroz
1) Centros de Diversidade das Plantas Cultivadas
Nicolai Ivanovich Vavilov genetecista russo Primeiro trabalho Quantificao e distribuio das espcies no mundoo
Fonte: Smith, B.D. (1995)
Expedies de levantamento e coleta mundo
diversas regies do
A origem, variao, imunidade e melhoramento
de plantas cultivadas (Vavilov, 1926) Identificou desertos regies isoladas por montanhas, plancies ou grande diversidade de espcies Centro de
origem de plantas cultivadas
Aps Vavilov
expedies pelos 5 continentes mais de 20 expedies variabilidade do
Entre 1928 e 1980 gnero Solanum
Pesquisadores provaram a hiptese de VavilovInterior do centro de origem Periferia dos centros acmulo de alelos dominantes
alelos recessivos
1 Chins 2 Indiano 2a - Indo-Malaio 3 Asitico Central 4 Oriente Prximo 5 Mediterrneo 6 Abissnio ou Etope 7 Mexicano do Sul e CentroAmericano 8 Sul-Americano 8a - Chilo
Figura 1: Localizao dos centros de diversidade das espcies cultivadas
8b Brasil e Paraguai
1.1) Espcies identificadas nos centros de diversidade
Espcies identificadas em um centro podem ser encontradas em outro Centros primrios Centros secundrios centro primrioExemplo: MilhoPrimrio Secundrio Mxico China
maior diversidade da espcie surgiram de tipos que migraram do
Centro de origem x centro de diversidadeCentro de origem regio onde o ancestral silvestre de
uma espcie distribui-se em estado nativo
Centro de diversidade
regio geogrfica que contm
uma concentrao da diversidade gentica de uma ou mais espcies.
1.2) Eroso gentica
Dcada 1940
centro de origem
fontes ilimitadas de
variabilidade gentica Segunda Guerra Mundial agricultura sofreu mudanas base gentica
Cultivares com elevado potencial gentico
muito estreita (aparentados) e ocupando grandes reas de plantio risco para agricultura Vulnerabilidade gentica
1.3) Vulnerabilidade gentica
Centros de diversidade e Bancos de Germoplasma caractersticas
introduzir
Importncia dos centros de diversidade tornou-se mais evidente substituio das nativas pelos cultivares Exemplo
Cultivares de trigo desenvolvidos pelo CIMMYT equilbrio entre oferta e demanda crioulo Disseminao cultivares na ndia e Paquisto de um grande grupo de cultivares Causando aumento da produtividade Uniformidade gentica e insetos vulnervel a epidemias de doenas substituio perda de germoplasma
2) USO E MANUTENO DO GERMOPLASMA
Germoplasma
todo material hereditrio de uma espcie
ou, ainda, todo patrimnio gentico de uma espcie Acesso amostra de germoplasma representativa de um
indivduo ou de vrios indivduos de uma populao. Exemplo: uma plntula, uma maniva) Os recursos genticos podem ser classificados em seis categorias:
a) b) c) d) e) f)
Espcies silvestres do mesmo gnero da cultivada Variedades nativas ou crioulas Linhas puras e cultivares de polinizao aberta Cultivares obsoletos Cultivares em uso Outros produtos dos programas de melhoramento ou estudos genticos
2.1) Bancos de Germoplasma
uma coleo viva de todo o patrimnio gentico de uma espcie H 2 mtodos para conservao do germoplasma:ex situ in situ
2.1.1) Conservao ex situUma amostra da variabilidade gentica de uma espcie conservada em condies artificiais, fora do hbitat da espcie
SementesOrtodoxas
TC e umidade baixasadaptam-se bem ao armazenamento no so conservadas por esse mtodo (cacau e caf)
Recalcitrantes
Atividades dos bancos de germoplasmaLevantamento Aquisio Explorao e coleo Manuteno Multiplicao e rejuvenescimento Caracterizao Avaliao Documentao Distribuio Intercmbio
Figura 2: Estratgia de gerenciamento de banco de germoplasma
Curador do bancograu de importncia diversidade
prioridades de coleta
funo
risco de extino dos acessos
Os Bancos devem possuir:Coleo base Coleo ativa preservada no longo prazo preservada no mdio prazo
Coleo ativaPossuir n reduzido de acessos (< 2000) detalhadas Deve ser representativa da coleo base Fonte de variabilidade Programas de melhoramento caractersticas
Acessos distribudos pelo Banco de Germoplasma
Coleo baseMaior nmero possvel de acessos S utilizada coleo ativa no apresenta acessos com as
caractersticas desejadas
2.1.2) Conservao in situGermoplasma preservado no seu habitat, em reservas cujo ambiente similar ao da espcie Reserva biolgica, parque natural, etc. monitorados Exemplo140.000 ha da Serra de Manantlan (Mxico) biolgica Zea diploperennis parente silvestre do milho reserva
recursos genticos
2.1.3) Preservao in vitroEspcies propagadas vegetativamente
Espcies com sementes recalcitrantes
Bancos de germoplasma em diferentes pases acessos
1.000.000
Amostra de acessos preservados em bancos de germoplasma
Germoplasma mantido na forma de semente:facilidade de manuseio pequeno espao longevidade em condies ideais
Viveiros de germoplasma de espcies propagao vegetativa custo alto
2.2) Utilizao da diversidade gentica dos Bancos de Germoplasma
Utilizao da diversidade gentica documentados Melhorista Melhoramento Bancos informatizados informaes
acessos caracterizados e
identificar os teis
Programa de
catlogos
ou
bancos
Identificar acessos com caractersticas especficas (Ex: reao a doenas)
O germoplasma de uma espcie pode ser dividido em trs grupos gnicos: Primrio inclui as espcies cultivadas e silvestres que
apresentam caractersticas potencialmente teis e podem ser transferidas imediatamente para um programa de
desenvolvimento de cultivares
Secundrio
inclui as espcies silvestres que podem doar
genes para as espcies cultivadas, dentro de certas restries
Tercirio
abrange os acessos geneticamente mais
distantes da espcie de interesse. A transferncia de caractersticas requer tcnicas especiais
2.2.1) Desenvolvimento de cultivaresCultivar adaptado x cultivar adaptado Cultivar superior x cultivar superior Qdo a variabilidade no satisfatria gentipo extico ou bancos de germoplasma grupo gnico primrio Cultivares silvestres apresentam caractersticas indesejveis Desenvolvimento de cultivar a partir de tipos silvestres vrios ciclos de seleo e retrocruzamentos
Grupo gnico secundrio e tercirio de genes
no so fonte direta
desenvolvimento de cultivares
Utilizado quando o gene no est no grupo primrio Melhorista para usar esses grupos estudar o tempo de
transferncia gnica e a eliminao de caractersticas indesejveis
3) OUTRAS FONTES DE VARIABILIDADE
Variabilidade
princpios da vida e do reino vegetal
A variabilidade pode ser adicionada ao germoplasma atravs:3.1) Mutaes 3.2) Recombinaes gnicas 3.3)Transformaes via tcnicas do DNA recombinante 3.4) Mutaes somaclonais
3.1) Mutaes a variao herdvel de um gene ou de uma estrutura de um cromossomo Material gentico DNA milhes de combinaes de
bases pricas (A e G) e pirimdicas (C e T) Mutaes espontneas e aleatrias na natureza ou em
funo de fatores ambientais Mudana no DNA sinaliza o mRNA aminocido
diferente se liga a cadeia protica
Frequncia mutaes espontneas Frequncia aumentada para 10-3 tratamentos fsicos As mutaes podem ser:teis Detrimentais Neutras
10-6 por gerao agentes qumicos e
3.1.1) Agentes mutagnicosMutagnicos fsicosRaios ultravioletas Radiaes ionizantes (raios X e gama)
Mutagnicos fsicos
mais eficientes
obteno mutantes
cobalto-60 (5,3) e csio-137 (30)
fontes de raios gamas
Todas as partes da planta podem ser irradiadas Sementes e plen muitos ambientes fcil manipulao irradiadas em
Drogas qumicas Exemplos: gs
mutaes mostarda, etilenimina, dimetilsulfato,
dietilsulfato, etilmetanossulfonato Uso de mutgenicos qumicosa concentrao durao do tratamento temperatuta
considerar:
3.1.2) Induo de mutaes no melhoramento de plantasDesenvolvimento de cultivares de: soja, feijo, arroz, trigo, cevada, alface, tomate e citros O nmero de cultivares pequeno Atualmente da espcie desenvolvidos por mutao
hibridao e seleo caracterstica que no existe no germoplasma
3.2) Recombinao gnicaCombinao de alelos provenientes de diferentes genitores variabilidade Exemplo: 2 genitores diferem em 2 pares de genes no ligados e um
deles dominante, o resultado da segregao : P1 (AAbb) x P2 (aaBB) F1 (AaBb)
F2 (16 indivduos e 9 gentipos) 1 AABB - Novo gentipo 2 AABb - Novo gentipo 1 AAbb - Novo gentipo 2 AaBB - Gentipo parental 4 AaBb - Novo gentipo 2 Aabb - Novo gentipo 1 aaBB - Gentipo parental 2 aaBb - Novo gentipo 1 aabb - Novo gentipo
P1 (AAbb) x P2 (aaBB)Para n pares de genes O nmero de gametas em F1 2n 22 = 4 (AB, Ab, aB, ab) No acasalamento ao acaso 32 = 9 O nmero de indivduos a serem obtidos para que todos os gentipos se manifestem dado por 4n 42 = 16 3n gentipos na gerao F2
Se os genitores diferem em 20 pares de genes Nmero de gentipos na gerao F2? 320 = 3,5 bilhes de gentipos O nmero de indivduos a serem obtidos para que todos os gentipos se manifestem ? 420 = 1,1 trilho de plantas Soja (400.000 plantas/ha) a gerao F2 Concluso cultivares variabilidade alta desenvolvimento de rea de 2,7 bilhes de ha para
3.3) Transformao gnicaDcada de 1970 Atualmente desenvolvimento da biologia molecular isolar genes de um organismo clon-los
itroduzi-los em outros organismos Tcnicas utilizadas na transformao gnica:DNA recombinante Biobalstica Eletroporao Microinjeo
DNA recombinante
isolamento de um gene, sua
clonagem e transferncia para o organismo receptor por intermdio de um vetor (plasmdio) Biobalstica acelerao de micropartculas impregnadas
de DNA, que penetram nas clulas atravs de microprojteis Eletroporao formao de poros temporrios nas
membranas celulares atravs de descargas eltricas Essas tcnicas conjunto de genes inacessveis
Uso em: tabaco, milho, alfafa, algodo, tomate, trigo, sorgo e soja
3.4) Variao SomaclonalPlantas regeneradas de culturas in vitro geneticamente idnticas Dependendo: meio de cultura, idade das clulas, gentipo, efeito da luz e da temperatura observados tipos diferentes podem ser fenotpica e
variao somaclonal tipo de variabilidade proveniente do
Variao somaclonal cultivo in vitro
Variabilidade de plantas regenaradas de cultura de tecidos: Fisiolgicaocorrem em resposta a um estmulo, mas desaparecem quando esse removido
Epigenticasrelacionadas com regulao gnica, persistem aps a remoo do estmulo, mas no so herdadas pela prognie
Genticasherdveis e material de interesse para o melhorista
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