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SISTEMAS REPRODUTIVOS DE PLANTAS CULTIVADAS

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  1. SISTEMAS REPRODUTIVOS DE PLANTAS CULTIVADAS

  2. O tipo de reprodução é de fundamental importância na escolha dos métodos que serão utilizados para o melhoramento de determinada espécie.

  3. TIPOS DE REPRODUÇÃO • Existem dois modos de reprodução de plantas: • Reprodução sexual: se caracteriza pela formação de gametas (meiose), fusão dos gametas masculino e feminino (fertilização) para formação de um embrião e posteriormente da semente.

  4. TIPOS DE REPRODUÇÃO • Reprodução assexual ou vegetativa:novas plantas são formadas através de órgãos vegetativos especializados.

  5. A reprodução assexual não envolve a fusão de gametas. • As novas plantas são obtidas pela divisão celular (mitose) através de vários órgãos vegetativos tais como: tubérculos, estolões, colmos, manivas, rizomas, rebentos, estacas, borbulhas ou por cultura de tecidos.

  6. Maioria das plantas superiores se reproduz sexualmente através da união de um gameta feminino (célula-ovo) com um gameta masculino (núcleo espermático). • Meiose, responsável pela redução no número cromossômico dos gametas, seguida da fertilização, propiciam a recombinação gênica e a conseqüente liberação de variabilidade genética.

  7. Em muitas espécies de plantas, porém, a meiose e a fertilização não estão envolvidas na formação da semente; esta é formada por um processo assexual denominado apomixia, e a progênie destas plantas é, então, constituída por réplicas exatas da planta mãe*.

  8. Apomixia: Processo de reprodução assexuada das plantas que se assemelha a uma reprodução sexuada normal, mas em que o embrião é formado sem que ocorra meiose nem fusão de gametas. • Não há fertilização por pólen e o desenvolvimento embrionário inicia-se por divisão de uma célula diplóide.

  9. A apomixia pode ser facultativa ou obrigatória. Na apomixia facultativa: a planta produz descendentes tanto de origem sexual bem como de origem apomítica. Exemplos: Citrus e as mangueiras.

  10. Na apomixia obrigatória: não existe a reprodução sexual, como no alho.

  11. As principais espécies forrageiras cultivadas no Brasil, Brachiaria e Panicum, são apomíticas.

  12. Melhoramento de espécies propagadas vegetativamente • Visa obter clones (genótipos) superiores. • Quando clones superiores são identificados, esses são multiplicados vegetativamente, tornando-se uma nova variedade.

  13. Fazer seleção de clones superiores em progênies vindas de cruzamentos (que tem alta segregação) ou através de propagação de mutantes que podem aparecer naturalmente. • A variedade de uva Rubi, que tem casca com coloração rosada, foi selecionada de uma mutação natural que ocorreu na uva Itália (que tem casca verde/amarelada).

  14. MUTAÇÃO

  15. PLANTAS DE REPRODUÇÃO SEXUAL • Envolve a formação (por meiose) e fusão de gametas (fertilização). * • As plantas que se reproduzem por reprodução sexual podem ser classificadas em autógamas, intermediárias (autógamas com freqüente alogamia) e alógamas.

  16. Plantas Autógamas • São aquelas que realizam preferencialmente autofecundação(> 95%). • A autofecundação ocorre quando o pólen (gameta masculino) fertiliza um óvulo (gameta feminino) da mesma planta.

  17. Apesar de preferencialmente realizarem autofecundação, pode ocorrer uma baixa taxa de fecundação cruzada nas espécies autógamas. • Esta freqüência depende da população de insetos polinizadores, intensidade do vento, temperatura e umidade.

  18. As plantas autógamas são caracterizadas pela homozigose. • Uma população de plantas autógamas é representada por uma ou várias linhas puras.

  19. Linha pura: é uma linha resultante da autofecundação de uma única planta homozigota. Uma planta que esteja em homozigose, não segregará na formação de gametas e produzirá descendentes com o mesmo genótipo se for multiplicada por autofecundação.

  20. As plantas descendentes serão idênticas geneticamente à planta original, podendo apresentar diferenças fenotípicas entre as plantas em função de efeitos ambientais que interfiram em seu metabolismo ou expressão gênica.

  21. Como exemplos de espécies autógamas podem citar: arroz, aveia, cevada, feijão, fumo, soja, tomate, trigo, pessegueiro, nectarina • Elas são formadas por apenas um genótipo. • Lado positivo: são muito uniformes. • Lado negativo: uniformidade pode levar a uma maior vulnerabilidade ao ataque de doenças.

  22. Mecanismos que favorecem a autofecundação • Na soja ocorre a cleistogamia, ou seja, a polinização do estigma ocorre antes da abertura do botão floral ou antese.

  23. Mecanismos que favorecem a autofecundação • No feijoeiro, a cleistogamia está associado à quilha, que envolve o estigma e os estames numa estrutura em forma de espiral, facilitando a autofecundação.

  24. No tomateiro, os estames formam um cone envolvendo o estigma, de tal forma que a autopolinização é quase garantida.

  25. Plantas Intermediárias • São aquelas que possuem porcentagem de fecundação cruzada entre 5 e 95%. • Entre as espécies intermediárias podemos citar o algodão, café, sorgo, etc.

  26. Plantas Intermediárias • Os métodos utilizados para o melhoramento são os mesmos utilizados para as espécies autógamas. • Entretanto, por possuírem taxas consideráveis de polinização cruzada, deve-se tomar cuidado no isolamento destas espécies tanto durante a fase de melhoramento como na produção de sementes.

  27. Plantas Alógamas • São aquelas que realizam preferencialmente polinização cruzada (acima de 95%). • Neste caso, a fertilização ocorre quando o pólen de uma planta fertiliza o óvulo da flor de outra planta. • As espécies alógamas são caracterizadas pela heterozigose, apresentando heterose e endogamia.

  28. Tipo de flor • As alógamas são divididas em três grupos: • Flores hermafroditas: a flor é completa, possuindo os dois sexos. Exemplo: abacate, cebola, cenoura, centeio, maracujá.

  29. Tipo de flor • Plantas monóicas: com flores unissexuais femininas e masculinas na mesma planta. Exemplo: abóbara, mamona, melancia, melão, milho, pepino e seringueira.

  30. Tipo de flor • Plantas dióicas: plantas com flores masculinas e plantas com flores femininas: araucária, mamão, tâmara, kiwi, erva mate. Flor feminina Flor masculina

  31. Mecanismos que incentivam a alogamia • Dicogamia (espécies com flores hermafroditas):amadurecimento da parte feminina (gineceu) e da parte masculina (androceu) em momentos diferentes.

  32. Mecanismos que incentivam a alogamia • Protandria: anteras tem os grãos de pólen maduros mas os estigmas não estão receptivos. Ex: abacate, cenoura e milho.

  33. Mecanismos que incentivam a alogamia • Protoginia: estigmas receptivos mas anteras não completaram o amadurecimento. Algumas variedades de abacate, anonáceas (pinha, atemóia, etc.)

  34. As barreiras mecânicas também favorecem a polinização cruzada • O exemplo clássico é a alfafa, que tem uma membrana sobre o estigma que impede a fecundação do grão de pólen da própria flor.

  35. A fecundação só ocorre quando a barreira é rompida por insetos polinizadores, que trazem pólen de outras plantas.

  36. - Monoicia: (separação na mesma planta das inflorescências masculinas e femininas) é também um mecanismo de incentivo à Sistemas reprodutivos de plantas alogamia. EX: milho

  37. Mecanismos que determinam a alogamia Dioicia: flores masculinas numa planta e flores femininas em outra. Neste caso a autofecundação é impossível. Exemplos: araucária, kiwi.

  38. kiwi

  39. Mecanismos que determinam a alogamia Incompatibilidade: “Insucesso de certos cruzamentos em produzir descendentes”. A auto-incompatibilidade (AI) é a incapacidade de uma planta fértil formar sementes quando fertilizada por seu próprio pólen.

  40. Letra S (Self-Incompatibility) - Série alélica S - Incompatibilidade Gametofítica - Incompatibilidade Esporofítica

  41. Sistema gametofítico Base molecular: glicoproteína no estigma da flor. Cada alelo da série alélica produz uma glicoproteína específica. Glicoproteínas = União de Dímeros Analogia: Glicoproteína no pólen –antígeno; Glicoproteína no estigma –anticorpo.

  42. Incompatibilidade Gametofítica “No sistema gametofítico, o fenótipo do pólen para a reação de incompatibilidade é determinado pelo alelo S que ele possui.” Ocorrência: Fumo e várias fruteiras (família Rosaceae – maçã, morango e pêra ).

  43. - Sempre haverá aborto do pólen quando houver alelos comuns nos genitores masculino e feminino. Autofecundação –100% aborto

  44. - Quando os genótipos dos genitores não possuem alelos comuns serão produzidos todos os descendentes; • Quando existe alelo comum nos genitores, nunca será possível recuperar o genótipo materno;

  45. OBSERVAÇÃO: • os tubos polínicos só irão crescer e só irá ocorrer fecundação se o alelo presente no grão de pólen não estiver presente no tecido diplóide do estilete. • Exemplo: abacaxi, centeio e maçã.

  46. Sistema esporofítico: neste caso o que determinará a ocorrência ou não a incompatibilidade não será o alelo que o pólen carrega, mas sim os alelos presentes no tecido diplóide da planta mãe.

  47. Sistema esporofítico Exemplo em que o alelo S1 é dominante sobre S2, S3, S4 e S5. Este tipo de incompatibilidade é muito freqüente nas brássicas, tais como o repolho e o brócolis.