Determinação do coeficiente de herdabilidade e do progresso esperado na seleção

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Determinaçãodocoeficientedeherdabilidadeedoprogressoesperadona seleção

AUTHOR: RolandVencovsky

ABERRACOES

MUTAGAO GENICA

9. I'solando-se plantas do extremo superior da distribui¢do Fz do meio da curva e do extremo inferior, autofecundando-se estas plantas e estudando-se o caráter nas progênies separadamente, temse um teste adicional sobre o tipo de ação gênica predominante. Por quê? Como deveriam comportar-se estas progênies nos dois casos apresentados, tanto para a média do caráter como para a sua variabilidade? (Ver Herskowitz, 1965 e Allard, 1971.)

10. Suponha que duas linhagens diferem em 15 pares de genes e que a diferença entre elas seja de 100 centímetros para um dado caráter. Suponha também que os genes têm uma ação completamente aditiva (sem dominância e sem epistase) e que cada loco contribui igualmente para a expressão do caráter. Quantas classes genotípicas devem ser esperadas em F, se não houver variação ambiental alguma? Qual a diferença genotípica entre as sucessivas classes, em centímetros? Supondo agora que a variação ambiental existe, provocando uma oscilação de 3 cm para mais e para menos em cada classe genotípica, explicar a origem da variação contínua.

Bibliografia citada

Allard, R. W., Princípios do melhoramento genético das plantas, São Paulo, Edgard Bliicher Ltda,, 1971, 381 p.

Burton, G. W., Quantitative Inheritance in Pearl Millet (Pennisetum glaucum) , Crop Science, 43:409-417, 1951.

Herskowitz, 1. H., Genetics, 2 ed., Boston, Little, Brown & Co., 1965, 554 p.

Paterniani, E., Genética e melhoramento de plantas , in Pavan, C.e A. B. da Cunha, Elementos de Genética, Sio Paulo, Comp. Ed. Nacional ¢ Editora da Universidade de Sio Paulo, 1966, p. 549-653.

srb, A. M., Owen, R. D., General Genetics, San Francisco, W. H. Freeman & Co., 1957, 435 p.

28. DETERMINAGAO DO COEFICIENTE DE HERDABILIDADE E DO PROGRESSO ESPERADO NA SELECAO

A seleção de genótipos de comportamento superior e sua posterior multiplicagio são duas tarefas importantes do geneticista. Para que um processo de seleção possa ser eficiente é preciso que a população a ser selecionada apresente variação para O caráter em estudo. No exercício anterior, sobre variação contínua, foi mostrado que um caráter pode variar mesmo numa população

geneticamente homogénea. Para a selegdo, no entanto, o que importa é a variação devida às diferengas genotipicas entre os individuos. Percebe-se, pois, ser altamente importante analisar a varia- d ção fenotípica de um caráter para descobrir quanto dela é apro- : veitável para a seleção.

São muitos os processos para decompor a variação fenotípica,. / e em geral eles dependem: .

a) do delineamento experimental usado para obter os dados' fenotípicos; b) da presença ou não de segregação, o que por sua vez é função da espécie estudada (se alógama, autógama ou de reprodução vegetativa); c) do processo de seleção a ser adotado. Em muitos casos, é suficiente decompor a variação fenotípica numa componente genotípica e numa componente ambiental. Isto é feito em vegetais quando, na seleção, os descendentes têm o mesmo genótipo que as respectivas plantas-mãe; isto é, quando não há segregação (como na autofertilização de plantas homozigó- ticas ou na reprodução assexuada que leva à formação de clones). *

Quando, no processo de seleção, os descendentes não têm necessa- * riamente o mesmo genótipo que os genitores, isto é, quando há segregação, a variação genotípica precisa ser ainda decomposta numa componente aditiva é numa componente não aditiva (do- minante, por exemplo). Isto é feito em plantas panmiticas, animais e plantas autógamas tornadas heterozigóticas e que, autofecunda- das, dão progênies segregantes.

A seguir serão discutidos dois exemplos de decomposição de variação fenotípica bem como sua importância na seleção. S

O material consta de observações feitas em progênies de plan- tas, ensaiadas em experimentos com duas repetições (2 blocos). : Em cada repetição, cada progénie foi disposta numa fileira que constituiu uma parcela. Em cada parcela foram, tomadas medidas fenotípicas em mais de uma planta. Este tipo de delineamento pode ser considerado padrão para estudos genéticos de caracteres quantitativos. O número de progênies dado neste exercício, con- ' vêm lembrar, é artificialmente pequeno para fins de seleção, mas é suficiente para expor a metodologia.

1. Progênies de feijão de 10 plantas-mãe homozigóticas. Cada progénie é uma linhagem pura. Os dados referem-seao número de sementes colhidas por planta-filha (Tabela 1). -

1

Número de sementes por planta em dez progênies de feijão.. Experimento com dois blocos e observações em cinco plantas por parcela (experimento artificialmente redu-

Heranga quantitativa e genética de populagies 117 zido para simplificagdo).

2. Progénies de tnilho de 15 plantas-mie. Cada progénie corresponde a uma espiga produzida por polinizagdo livre ou aberta.

Trata-se, pois, de progénies de plantas meias-irmis entre si, pois a planta-mie é uma só, em cada progénie, mas o pdlen proveio de várias plantas diferentes. Os dados referem-se à produgio de sementes (em gramas) colhidas, em cada planta-filha (Tabela 2).

Exercicios prdticos de Genética

TABELA 2

Produgdo de grãos por planta em 15 progénies (de meias-irmds) em milho. Experimento com 2 blocos e observagdes feitas em 4 plantas por parcela. (Dados artificialmente reduzidos para simplificagdo, cortesia do Eng.º Agr.º José Branco de Miranda Filho.) .

1. A anilise da varidncia para os dois casos deve ser realizada .segundo o esquema dado & Tabela 8, O processo de andlise (obtenção das somas de quadrados) é dado por Steel e Torrie (1960).

TABELA 3

Esquema de andlise da varidncia para ensalos com progénies em blocos o acaso com mals de uma observação por parcela.

Blocos r =1 Sy Q

Progénies s=1 Sy Q ¢3+ne? +nred

Erro de parcelas (r=1) (s=1) S3 Q o2+no?

Dentro das parcelas s (n=1) 5 Q ?

Total - rsn 1 Sg

B r ¢ nimero de rÁpetíções ou blocos; S s :: número de progênies; n : número de plantas por parcela. *

2. Os componentes da variação genotípica são estimados como segue:

variação dentro das parcelas: variação ambiental entre parcelas:

variação genética entre progênies:

52=Q õ 2 = () (Q Q) o = (Q

8. Para o exemplo do feijão, toda a variação genotipica ocorre entre progénies e nenhuma dentro das progénies; neste caso, pois, o2 =o% (0§ = varidncia genotipica). Para o exemplo do milho h4 variagdo genotipica tanto entre como dentro das progénies, e neste caso, 02 = o3 (¢} = varidncia genética aditiva). p A B 4

4, A variação fenotípica o3 é dada por: ¢} =0 + o + o}

5. O coeficiente de herdabilidade (h?) é obtido por:

29. exemplo do feijdo: h? = % a2 exemplo do milho: h2= %o (Ver também Vencovsky, 1969.)

6. Considerando estas estimativas como representativas de um ensaio real, pode-se estimar o ganho ou progresso esperado na seleção (Ag).

No exemplo do feijão, a seleção recairia sobre as melhores progênies, e então -

Ag =

l/ºâ + % 4 ,02 l/ Q r nr nr, Ag é dado, no caso, em número de sementes por planta.

No exemplo do milho o geneticista poderá escolher as melhores progénies e em seguida as melhores plantas dentro das melhores progénies, para o cardter em questdo. Assim

h (1/8) o2 " ks (3/8) 02 (

Este Ag mede a superioridade das plantas da geração seguinte, obtidas por seleção, em relação às plantas da população original, para o caráter estudado. Assim, se T, é o número médio de sementes das 100 plantas de feijdo analisadas, entãoT, + Ag é o número médio de sementes esperado nas plantas apés a seleção, num plantio das sementes selecionadas. Em geral, o progresso é apresentado em porcentagem média original, isto ¢, em termos de (ag/F,) . 100.

7. Os coeficientes k são as intensidades de seleção e são obtidos de tabelas, em função da porcentagem de individuos ou progénies mantidos na selegdo. Assim, tem-se:

Estes valores são vilidos quando o número de individuos entre os quais se pratica a seleção ¢ maior do que 50. Quando este niimero ¢ menor do que 50, deve-se consultar Falconer (1964), capitulo 11. O coeficiente k, refere-se 4 seleção entre progenie e k,, 4 seleção dentro das progénies.

Perguntas

L. Qual o coeficiente de herdabilidade para o numero de se- mentes de feijio neste exemplo?

2. Em situagbes reais poder-se-iam selecionar 10% das progé- nies de feijão e descartar as 90% restantes; qual seria o progresso esperado com esta selegio? (Tomar k

=1,76 para simplificação.) '

3. Qual seria a média esperada nas plantas de feijdo nascidas das sementes selecionadas, para o dado cardter? Qual seria o pro- gresso esperado em porcentagem da média observada antes da seleção?

4. Qual o coeficiente de herdabilidade sementes de milho, neste exemplo?

para a produção de

5. Selecionando-se 209, das progênies de milho e escolhendo-se, dentro destas, 10% das melhores plantas (sempre com base na maior produção), qual seria o progresso esperado? (Tomar k, = 1,40 e k,=1,76 para simplificação.)

6. Qual seria a média esperada das plantas num plantio das. sementes selecionadas neste caso? Qual seria este progresso em porcentagem da média antes da seleção?

7. Discuta os resultados.

Bibliografia citada

Falconer, D. S., Introduction to Quantitative Genetics, Nova York, The Ronald Press Co., 1964, 365 p.

Steel, R. G. D. e Torrie, J. H., Principles and Procedures of Statistics, Nova York, McGraw-Hill Co. Inc., 1960, 481 P Vencovsky, R., Genética Quantitativa , in Kerr, W. E., Melhoramento e Ge- nética, São Paulo, Edições Melhoramentos e Editora da Universidade de São Paulo, 1969, p. 17-38.

29. PREDIGAO DE MEDIAS DE CARACTERES QUANTI- TATIVOS EM POPULACOES OBTIDAS POR CRUZA. MENTO

Uma das contribuigdes mais importantes da genética é quando O geneticista eventualmente consegue predizer o que resultard de um certo cruzamento, de uma autofertilizagio ou antever o que