retrocruzamento no melhoramento de plantas
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Método dos retrocruzamentos
Eng. Agr. Mestrando Elesandro Bornhofen
Melhoramento de plantas
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Maior facilidade de aplicação, quando o caráter a ser transferido pode ser facilmente identificado por inspeção visual ou por testes simples;
• O retrocruzamento pode ser conduzido em qualquer ambiente que permita o desenvolvimento do caráter em transferência;
• Um caráter de alta herdabilidade pode ser mais facilmente transferido por retrocruzamento, do que um caráter de baixa herdabilidade;
• Ele fornece a solução ideal para utilizar as propriedades únicas de um germoplasma não adaptado;
http://passel.unl.edu/pages/animation.php?a=BXbreed.swf&b=990818773Animação RC:
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Transferência de um alelo recessivo:
– Quanto maior a divergência genética entre os dois parentais, maior o número de retrocruzamentos necessários para recuperar as qualidades do recorrente;
– Em geral, seis gerações de retrocruzamentos são suficientes para recuperar o genoma do parental recorrente;
– Teoricamente, 99,22% das características do recorrente são recuperadas com seis retrocruzamentos;
– A transferência de um alelo recessivo é necessária quando o material comercial adaptado apresentar uma característica indesejável (controlada por um gene dominante);
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• O progenitor doador será o recessivo e geralmente é tomado como o progenitor masculino;• Na primeira etapa, ocorre a cruza do “dominant x recessive” e sementes F1 são coletados;• Na segunda etapa, o F1 é cultivado e retrocruzado com o genitor recorrente (dominante) e as
sementes BC1 (Backcross) são coletadas;• Na terceira etapa, o BC1 é cultivado e autopolinizado para produzir sementes BC1F2;• Na quarta etapa, o BC1F2 é cultivado, as plantas dominantes são eliminadas e as outras são
selecionadas e cruzadas com o progenitor recorrente para produzir o BC2;• Na quinta etapa, o BC2 é cruzado com o pai recorrente para produzir a geração BC3;• Na sexta etapa, o BC3 é cultivado; autopolinizado e as sementes BC3F2 são coletadas;• Na sétima etapa, o BC3F2 é cultivado, as plantas dominantes são eliminados e outras são
selecionados. Sementes BC4 são coletadas das plantas selecionadas;• Na oitava etapa, as plantas BC4 são cultivadas e autopolinizadas para produzir as sementes
BC4F2;• Na nona etapa, BC4F2 é cultivado e plantas recessivas são selecionadas e a descendência será
a linhagem desejada do progenitor recorrente com o gene recessivo a partir do progenitor não recorrente.
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• O método será diferente por necessitar uma geração de autofecundação e um teste de progênies após cada retrocruzamento de numeração ímpar;
Com cada nova geração de retrocruzamento, uma maior proporção dos genes não-alvo recorrentes permanecem junto com gene de interesse do doador.
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• No programa de retrocruzamentos, a homozigose é atingida na mesma proporção da autofecundação e é calculada pela fórmula:– *100
– Onde: m = número de retrocruzamentos; n = número de locos heterozigotos;
– Proporção do genótipo homozigoto =
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Exemplo:– A proporção de homozigose para cada individuo após o primeiro
retrocruzamento será igual a: = 0,5
– A proporção de genótipos homozigotos para o caráter a ser transferido na população, supondo que esse será controlado por dois locos independentes, é de : para no RC1F1 e é de ou 94% para o RC5F1.
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Para estimar o número de plantas necessário em cada etapa de retrocruzamento usa-se a expressão:
– Onde: K = número de plantas a serem cultivadas; p = probabilidade de ocorrência do evento (95 ou 99%); q = frequência de indivíduos com o genótipo desejado;
Exemplo: para se obter pelo menos um individuo com o genótipo cuja frequência é ¼ com 95% de probabilidade será necessário cultivar K=10,4 ou, aproximadamente, 11 plantas.
Germinação ??? : 80% = 11/0.8= 13.75 = 14 plantas
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Using breeding to stack multiple traits into a single line:– Muitas vezes, em um programa de desenvolvimento de variedades,
o melhorista quer adicionar mais do que um gene em uma variedade. Isto é conhecido como piramidismo.
– É possível introduzir vários caracteres diferentes no decurso de um programa de retrocruzamento. Normalmente, os outros caracteres a serem adicionados já devem ter sido introduzidos no progenitor recorrente em outros programas de retrocruzamento.
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
Exemplo: objetivando introduzir duas características (rust and bunt) na cultivar de trigo Baart 38 realizou-se retrocruzamentos desta cultivar com um doador resistente a “rust” e paralelamente, retrocruzas de Baart 38 com o doador resistente a “bunt”. Após obter Baart 38 resistente a “rust” e Baart 38 resistente a “bunt” foi então cruzado os dois materiais e posteriormente selecionado o que possuía as duas características de resistência.
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Gene stacking:– BB: elite line containing BT gene developed from backcrossing;– RR: some line containing Roundup ready gene developed by
backcrossing;
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Modificações: – Uso de vários genitores recorrentes em programas de
retrocruzamentos:– Uso de marcadores enzimáticos e moleculares;
• Sem marcador: 6 gerações;• Com marcador: 2 a 3 gerações;
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
• Atualmente, retrocruzamento é muitas vezes usado para desenvolver “pools genéticos” melhorados ou populações de seleção, sem tentar voltar completamente para o fenótipo do pai recorrente;
• Em alguns casos, a variedade tem um bom fenótipo e o melhorista quer melhora-lo sem ter uma característica claramente definida (por exemplo, o rendimento);
• A fim de atingir esse objetivo, o melhorista pode usar diferentes números de retrocruzamentos (1 a 6) para adicionar tanto ou tão pouco do pai recorrente como ele acha que é necessário;
• O retrocruzamento de uma população (A x (A x B)) é preferido por muitos melhoristas a uma simples cruza de três materiais (A x (B x C)), que pode ter muita variação. Neste caso, A, B, e C representam linhas de elite ou variedades;
MÉTODO DOS RETROCRUZAMENTOS
– A limitação do método de retrocruzamento é que o processo é trabalhoso e não resulta na melhoria dos outros caracteres;
– Adequadamente executado, o método de melhoramento por retrocruzamento permite que todas as características desejáveis do progenitor recorrente possa ser recuperada;
– Ponto fraco:• Yield lag (atraso de rendimento): o método do retrocruzamento define um
limite superior, o qual é igual ao fenótipo do progenitor recorrente. Esse limite é muitas vezes menor que o progresso possível com outros métodos de melhoramento.
Além desses, há várias considerações e outros requisitos para se levar em conta na elaboração de um programa de
retrocruzamento para garantir um resultado final bem sucedido.
University of Minnesota