UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR - CCTA UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS - UAGRA CAMPUS DE POMBAL – PB Pombal – PB 06 de Fevereiro de 2013 Equipe: Diego Chianca Emanuel Abrantes Kellymara Marques Prof.: Prof.: Rolando Enrique Rolando Enrique Rivas Castellón Rivas Castellón
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA AGROALIMENTAR - CCTA
UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS - UAGRACAMPUS DE POMBAL – PB
POLYPLOIDY AND ITS IMPACT ON THE ORIGIN AND EVOLUTION OF WILD AND CULTIVATED PLANTS
Melhoramento de Melhoramento de PlantasPlantas
POLIPLOIDIA E SEU IMPACTO NA ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS PLANTAS
SILVESTRES E CULTIVADAS
SCHIFINO-WITTMANN, Maria T. SCHIFINO-WITTMANN, Maria T. 11
1 Bióloga, Dr., Prof. Adjunto, Departamento de Plantas Forrageiras e Agrometeorologia Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
Recebido para Publicação em 02/09/2003, Aprovado em 12/12/2003Recebido para Publicação em 02/09/2003, Aprovado em 12/12/2003
O QUE É O QUE É POLIPLOIDIAPOLIPLOIDIA??
Poliploidia é a condição hereditária de possuir mais de dois conjuntos
completos de cromossomos, ou seja, a existência de mais de dois
genomas no mesmo núcleo SCHIFINO-WITTMANN (2004) e Van de Peer
& Meyer (2005).
O QUE É O QUE É POLIPLOIDIAPOLIPLOIDIA??
Poliploidia é a condição hereditária de possuir mais de dois conjuntos
completos de cromossomos, ou seja, a existência de mais de dois
genomas no mesmo núcleo SCHIFINO-WITTMANN (2004) e Van de Peer
& Meyer (2005).
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Os tipos de poliplóides são divididos de acordo com o número
de conjuntos de cromossomos, presentes em seu núcleo, em:
TRIPLÓIDE (três conjuntos; 3x) - por exemplo, melancia sem sementes ,
comum no filo Tardigrada;
TETRAPLÓIDES (quatro conjuntos, 4x) - por exemplo Salmonidae peixe;
PENTAPLÓIDES (cinco conjuntos; 5x) - por exemplo Kenai Vidoeiro (Betula
papyrifera var. kenaica);
HEXAPLÓIDE (seis conjuntos; 6x) - por exemplo, trigo ,kiwis;
OCTAPLOIDE (oito conjuntos; 8x) - por exemplo Acipenser (gênero de
esturjão peixe);
DECAPLOIDE (dez conjuntos, 10x) - por exemplo, certos morangos.
TRIPLÓIDE (três conjuntos; 3x) - por exemplo, melancia sem sementes ,
comum no filo Tardigrada;
TETRAPLÓIDES (quatro conjuntos, 4x) - por exemplo Salmonidae peixe;
PENTAPLÓIDES (cinco conjuntos; 5x) - por exemplo Kenai Vidoeiro (Betula
papyrifera var. kenaica);
HEXAPLÓIDE (seis conjuntos; 6x) - por exemplo, trigo ,kiwis;
OCTAPLOIDE (oito conjuntos; 8x) - por exemplo Acipenser (gênero de
esturjão peixe);
DECAPLOIDE (dez conjuntos, 10x) - por exemplo, certos morangos.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Século XX, possibilidade de utilização da POLIPLOIDIA na
agricultura.
Século XX, possibilidade de utilização da POLIPLOIDIA na
agricultura.
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
Últimos 10 / 15 anos – Origem e Evolução Últimos 10 / 15 anos – Origem e Evolução
Nesta revisão serão abordados rapidamente os aspectos gerais da poliploidia e sua
aplicação prática, e enfatizados os conhecimentos mais recentes sobre origem e
evolução de poliplóides em plantas silvestres e cultivadas.
CONHECIMENTOS CONHECIMENTOS GERAISGERAIS
As estimativas de ocorrência de POLIPLOIDIA nas plantas com flores
encontradas na literatura são variáveis;
Até as mais recentes que sugerem que 95% das pteridófitas e até 80
% das angiospermas sejam poliplóides (LEITCH & BENNET, 1997).
A ocorrência de POLIPLOIDIA é rara nas gimnospermas e altamente
variável nas angiospermas;
Sendo que 43% das dicotiledôneas (principalmente das famílias
Rosaceae, Rubiaceae e Compositae)
E 58% das monocotiledôneas (principalmente das famílias Iridaceae e
POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO E MELHORAMENTOE MELHORAMENTO
A domesticação é um processo evolucionário conduzido pelo homem visando adaptar plantas e animais às necessidades humanas.
Os principais fatores genéticos envolvidos no processo de domesticação das plantas são: mutação; hibridação interespecífica; poliploidia; e seleção artificial.
Poliploidia Induzida – Efeito poliploidizante da colchicina. Poliploidia Induzida – Efeito poliploidizante da colchicina.
No melhoramento, a indução de poliploidia pode ser utilizada de três
maneiras básicas:
Por poliploidização na espécie (efeito “gigas”);
Por poliploidização de um híbrido (Fertilidade);
Como uma ponte para transferir genes de interesse entre níveis de
ploidia diferentes (intra ou interespecíficos).
No melhoramento, a indução de poliploidia pode ser utilizada de três
maneiras básicas:
Por poliploidização na espécie (efeito “gigas”);
Por poliploidização de um híbrido (Fertilidade);
Como uma ponte para transferir genes de interesse entre níveis de
ploidia diferentes (intra ou interespecíficos).
POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO E MELHORAMENTOE MELHORAMENTO
POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO POLIPLOIDIA, DOMESTICAÇÃO E MELHORAMENTOE MELHORAMENTO
O Triticale, um alopoliplóide de trigo e centeio, e única espécie criada
pelo homem, é um exemplo de POLIPLÓIDE ARTIFICIAL relativamente
bem sucedido.
O Triticale, um alopoliplóide de trigo e centeio, e única espécie criada
pelo homem, é um exemplo de POLIPLÓIDE ARTIFICIAL relativamente
bem sucedido.
A. Espiga de trigo panadero (Triticum aestivum); B. Espiga de centeno (Secale cereale); C. Triticale (Triticale).
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Poliploidias antigas são especialmente difíceis de detectar pois o tempo apaga os sinais de duplicação;
Alguns fatores obscuram a diploidia;
O reconhecimento de que muitas espécies vegetais diplóides seriam na realidade poliplóides antigos ou residuais, não é um fato novo (STEBBINS, 1980)
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
À medida que os dados das análises com marcadores moleculares, mapeamento genômico, e a verificação da extensão da duplicação gênica, foram se acumulando, o número de casos em que a poliploidia antiga foi demonstrada vem aumentando, como em diversas espécies de Brassica e Sorghum (SOLTIS & SOLTIS,1999), e até mesmo Arabidopsis (WOLFE, 2001), espécie muito utilizada na pesquisa genética, por, entre outras características, possuir um genoma pequeno.
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Exemplo de poliploidia
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?DIPLÓIDES OU POLIPLÓIDES?
Evolução para poliplóide
Seguindo esta linha de raciocínio chegar-se-ia à conclusão de a maioria das angiospermas, senão todas, seriam poliplóides (MURRAY, 2002).
Quanto mais voltarmos no tempo geológico e ampliarmos o grupo de estudo, chegaremos à conclusão de que todos os seres vivos atuais surgiram por ciclos de poliploidia
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
Os poliplóides surgiram pela UNIÃO DE GAMETAS NÃO
REDUZIDOS
Surgimento de espécies poliplóides por DUPLICAÇÃO SOMÁTICA,
estas são raríssimas
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
TRIPLÓIDES tiveram um papel importante na origem dos Poliplóides.
Certamente a descoberta mais revolucionária quanto à origem
dos poliplóides, foi:
ORIGENS MÚLTIPLAS
A idéia tradicional era de que, após o evento de poliploidização, a
população, ou ESPÉCIE NOVA, teria se expandido e colonizado
novos espaços.
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
ORIGEM ÚNICA
Ex.: O exemplo mais interessante de uma provável ORIGEM ÚNICA:
S. Maritima 2n=60 cromossomos
Espécie da América do Norte, S. alterniflora, com 2n=62 cromossomos
1870 - um híbrido estéril, S. townsendii (2n=61).
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
Por POLIPLOIDIZAÇÃO deste híbrido surgiu, em torno de 1880, S.
anglica, espécie fértil com 2n=122 cromossomos, que rapidamente
expandiu-se suplantando, e quase extingüindo, a espécie nativa.
Spartina anglica
Os novos fenótipos, que freqüentemente surgem com a
formação de poliplóides, podem contribuir para seu sucesso
na natureza ou para sua seleção para uso na agricultura
(OSBORN et al., 2003).
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS POLIPLÓIDES NA NATUREZAPOLIPLÓIDES NA NATUREZA
História Evolutiva do Trigo: alopoliplóide natural
Então, Então, QUAL O EFEITO DA QUAL O EFEITO DA POLIPLOIDIA?POLIPLOIDIA?
Fertilidade dos poliplóides;
Efeitos fisiológicos também são demonstrados nos poliplóides
Nos TETRAPLÓIDES há um aumento significativo de componentes
químicos em relação ao correspondente DIPLÓIDE.
Ex.: A beterraba açucareira em que o teor de açúcar é substancialmente
maior no tetraplóide (Peto e Boyer, 1940), e em repolho Newcomer
(1943) encontrou maior quantidade de vitamina C.
Ex.: Seringueira (Taraxacum kok-seghiz) cujo tetraplóide é mais rico em
látex do que o diplóide.
Então, Então, QUAL O EFEITO DA QUAL O EFEITO DA POLIPLOIDIA?POLIPLOIDIA?
A formação do genoma POLIPLÓIDE em plantas
cultivadas Dois processos envolvem:
HIBRIDAÇÃO INTERESPECÍFICA SEGUIDA DA POLIPLOIDIZAÇÃO
Avena sativa
autoalohexaplóide – 7 cromossomos
Família Poaceae, Sub-família PoideaTribo Aveneae Gênero Avena
30 diferentes espécies que estão
agrupadas em diplóides,
tetraplóide e hexaplóide
Genomas podem ser identificados por
AA, CC, AABB, AACC e AACCDD
que são encontrados na natureza.
A formação do genoma POLIPLÓIDE em plantas
cultivadas
As espécies com genoma A foram Avena strigosa, Avena brevis,
Avena nudbrevis, Avena hirtula e Avena weissi.
HÍBRIDOS ESTÉREIS
O genoma C proveio das espécies Avena clauda e Avena eriantha,
entretanto ambas as aveias evoluíram da Avena ventricosa.
As origens dos genomas B e D são desconhecidas
O QUE OCORRE OU OCORREU NOS O QUE OCORRE OU OCORREU NOS GENOMAS APÓS A GENOMAS APÓS A POLIPLOIDIZAÇÃO?POLIPLOIDIZAÇÃO?
A POLIPLOIDIA parecer ser um processo muito mais dinâmico
e em andamento nas plantas do que em outros organismos (RAMSEY
& SCHEMSKE, 2002).
Um comportamento comum aos POLIPLÓIDES estabelecidos é
sua DIPLOIDIZAÇÃO
COMPORTAR-SE COMO DIPLÓIDES
O genoma do poliplóide é reestruturadoe passa a comportar-se como diplóide.
EFEITOS FENOTÍPICOS DE EFEITOS FENOTÍPICOS DE POLIPLÓIDESPOLIPLÓIDES
Formação de órgãos vegetativos gigantes;
Formação de órgãos reprodutivos gigantes e de melhor
qualidade;
Fator de incorporação de resistência a doenças e outras
qualidades desejáveis.
TRIPLÓIDES (3n)
Exemplo: Melancia sem semente, TRIPLÓIDES (Japão)
• Cruzamento de plantas DIPLÓIDES (2n) com TETRAPLÓIDES (4n), e