UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOLOGIA EVOLUTIVA
RENATA MUSSOI GIACOMIN
ESTABILIDADE GENÔMICA EM TRITICALE: RELAÇÃO ENTRE COMPORTAMENTO MEIÓTICO E ANORMALIDADES MITÓTICAS
Guarapuava 2014
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E AMBIENTAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOLOGIA EVOLUTIVA
RENATA MUSSOI GIACOMIN
ESTABILIDADE GENÔMICA EM TRITICALE: RELAÇÃO ENTRE COMPORTAMENTO MEIÓTICO E ANORMALIDADES MITÓTICAS
Dissertação de Mestrado apresentada ao programa de Pós-Graduação em Biologia Evolutiva da Universidade Estadual do Centro-Oeste em associação com a Universidade Estadual de Ponta Grossa, como parte dos requisitos para a obtenção do título de Mestre em Ciências Biológicas (Área de Concentração em Biologia Evolutiva).
Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Da Silva. Co-orientadores: Profa
. Dra. Sandra Patussi Brammer. Prof. Dr. Carlos Egydio Carvalho.
Guarapuava 2014
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Catalogação na Publicação
Biblioteca Central da Unicentro, Campus Cedeteg Giacomin, Renata Mussoi
G429e Estabilidade genômica em triticale: relação entre comportamento
meiótico e anormalidades mitóticas / Renata Mussoi Giacomin. – – Guarapuava, 2014
x, 44 f. : il. ; 28 cm
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual do Centro-Oeste, em associação ampla com a Universidade Estadual de Ponta Grossa, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas, área de concentração em Biologia Evolutiva, 2014
Orientador: Paulo Roberto da Silva
Co-orientadores: Sandra Patussi Brammer, Carlos Egydio Carvalho Banca examinadora: Paulo Roberto da Silva, Sandra Patussi Bremmer, Eleniza de Victor Adamowski Chiquetti
Bibliografia
1. Ciências Biológicas. 2. Biologia evolutiva. 3. Triticosecale. 4. Meioses. 5. GISH. 6. Viabilidade polínica. 7. Translocações cromossômicas. I. Título. II. Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas.
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AGRADECIMENTOS
Após seis anos de UNICENTRO, mais uma etapa está chegando ao final na minha vida. É normal e esperado que ao final do mestrado muitos sentimentos estejam envolvidos, e comigo não poderia ser diferente. Durante todos esses anos eu tive a oportunidade de conhecer pessoas incríveis, as quais me proporcionaram não somente um amadurecimento científico como também crescimento pessoal. A todos vocês que simplesmente me fizeram sorrir e passaram de alguma forma pelo meu caminho, deixo registrado aqui a minha sincera gratidão.
Às minhas verdadeiras referências:
GIACOMIN, T.; GIACOMIN, N.M. Pai e Mãe. Me educaram para estudar e sempre me ensinaram a seguir em frente. Pelo esforço para que eu pudesse me dedicar exclusivamente ao Mestrado.
GIACOMIN, M.M. Minha Sis. Apesar da distância, esteve sempre pronta para me orientar, aconselhar e apoiar.
DA SILVA, P.R. Meu Orientador. Sem palavras. Pela orientação, compreensão, paciência, amizade, apoio na distância e também pelas broncas construtivas, necessárias para a minha educação científica.
BRAMMER, S.P. Minha co-orientadora. Obrigada pela recepção, pelas oportunidades, pela compreensão e por sempre acreditar em mim.
CARVALHO, C.E. Meu co-orientador. Obrigada por me receber de braços abertos em Saskatoon, por compreender minhas ausências para escrever, por me encaminhar a uma nova área da ciência e pelo convívio.
URBAN, C.W. “O meu melhor amigo é o meu amor”. Pela paciência em aturar minha ausência, meu stress, a saudade e chororô. Por todo incentivo e ajuda durante as etapas práticas, aplicando conhecimentos de Eng. Agrônomo para ajudar na minha pesquisa.
DE ASSIS, R. Me fez sentir um pouco como é ser orientadora. Obrigada Rafa pela ajuda imensurável nas análises.
TRAVA, B.M.; GOBATTO, C.R. Amigas que estiveram sempre comigo em momentos de dedicação e comemoração.
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LGBMV. Amigos do Laboratório, pelos incansáveis dias de muito trabalho e risadas (ou o contrário).
FAGUNDES, B.S. Pelos anos de amizade e ajuda nas atividades de laboratório. EMBRAPA-TRIGO. Obrigada a todos pela recepção, ensinamentos, e ajuda nas análises.
USASK. “Não importa o tempo que se passe com alguém, mas sim a intensidade com que as coisas acontecem.” Obrigada mesmo, a todos que participaram deste período em Saskatoon, especialmente a minha “nova” amiga Aricia, por me ensinar que por trás da seriedade sempre existe a oportunidade de rir.
ALLEGRETI-FRAZÃO, L.; COSTA, M. Obrigada por serem minha família, pelas risadas, pelo carinho, pela ajuda incontável nas análises da dissertação e pelas madrugadas no office para cumprir prazos. Sentirei Saudades.
DEAGRO; Ao Professor Marcelo Cruz e ao Alex por disponibilizarem local e auxiliarem na implantação da parte agronômica da pesquisa.
CAPES; ELAP; Pelo apoio financeiro para realização da pesquisa e do intercâmbio.
Resumo
Estabilidade genômica em triticale: relação entre comportamento meiótico e anormalidades mitóticas
O Triticale (X Triticosecale Wittimarck) é um híbrido intergenérico oriundo do cruzamento entre o trigo e o centeio. É amplamente utilizado como alimento energético em rações animais e para fabricação de pães e biscoitos. O triticale pode apresentar numero cromossômico n=42 (hexaplóides) ou n=56 (octaploides). Por ser um alopoliploide recentemente criado pode apresentar instabilidades durante o processo meiótico, o que pode acarretar na perda da fertilidade da planta. O objetivo deste trabalho foi a análise citogenética de genótipos de triticale pertencentes a quatro gerações P1, P2, F1, F2, RC1 e RC2, oriundos do Programa de Melhoramento
Genético da Embrapa Trigo. Estes genótipos foram plantados em Guarapuava-PR. Para análise do comportamento meiótico foram coletadas espiguetas em fase inicial de desenvolvimento e fixadas em Carnoy. As lâminas foram preparadas pela técnica de esmagamento, coradas com Carmim Propiônico 1% e analisadas em microscópio ótico. Foram analisadas 100 células de cada fase da meiose, de seis plantas de cada genótipo. O índice meiótico foi calculado e a viabilidade polínica determinada utilizando Carmim Acético 1%. As análises de GISH foram realizadas segundo o padrão apresentado na literatura utilizando DNA genômico de centeio como sonda e de trigo como bloqueio. Todos os genótipos apresentaram instabilidade durante a meiose. Os retrocruzamentos RC1 e RC2 apresentaram a menor média de
anormalidades nas fases meióticas e o maior índice meiótico, demonstrando maior estabilidade. As anormalidades mais comuns foram cromossomos em ascensão precoce, cromossomos retardatários, a presença de aderências e pontes cromossômicas, e micronúcleos. O IM foi abaixo do normal para todos os genótipos. Em geral, todos os genótipos apresentaram alto índice de viabilidade polínica, o que pode inferir que a instabilidade durante a meiose não está afetando a fertilidade das plantas analisadas. A GISH evidenciou uma possível translocação cromossômica no genótipo utilizado como progenitor, Embrapa 53. Porém, sugere-se estudos posteriores para constatar em que cromossomo se encontra e se esta translocação pode estar interferindo da estabilidade genômica da cultivar.
Palavras-chave: Triticosecale; Meiose; GISH; viabilidade polínica; translocações cromossômicas.
Abstract
Genomic Stability in triticale: relation between meiotic behavior and mitotic abnormalities
Triticale (X Triticosecale Wittimarck ) is an intergeneric hybrid derived from a cross between wheat and rye. It is widely used as food energy in animal feed and for making breads and biscuits. Triticale can present chromosome number n = 42 (hexaploid) or n = 56 (octaploides). Being a newly created allopolyploid, it may present instabilities during the meiotic process, which may result in loss of fertility. Cytogenetic analysis of meiotic behaviour, pollen fertility and genomic stability are important tools used to assist plant breeding programs to select stable genotypes. The objective of this study was to analyze the cytogenetic of triticale genotypes belonging to four generations P1, P2, F1, F2, RC1 and RC2, developed in the Genetic
Improvement Program of Embrapa Trigo. The genotypes were cultivated in the experimental station of the Universidade Estadual do Centro Oeste, Brazil. For the cytogenetic analysis of meiotic behaviour, spikelets were collected during an early stage of development. The collected material was fixed in Carnoy and kept in 70% alcohol. Slides were prepared by crushing and staining spikelets with 1 % propionic carmine and analyzed by optical microscopy. 100 cells from each stage of meiosis were analyzed, obtained from six plants of each genotype. The meiotic index was calculated using the following formula: number of normal tetrads/total number of tetrads x 100. To analyze pollen viability the same technique was used, but with 1 % acetic carmine dye. GISH analyses were performed according to the pattern found in the literature using genomic DNA as a probe of rye and wheat as blocking. In general all genotypes presented instability during meiosis, with variation within genotypes. The backcrosses RC1 and RC2 showed the lowest average of abnormalities in meiotic stages and the largest meiotic index demonstrating high stability. The most common chromosome abnormalities were early rise chromosome, laggard chromosome, adhesions and bridges, and the presence of micronuclei. It was also shown a high rate of pollen viability in all analyzed genotypes, which means that the instability during meiosis is not affecting the fertility of plants analyzed. Through GISH analysis, it was identified the presence of a chromosomal translocation in one of the genotypes analyzed: Embrapa 53. However further investigations on the possibility of this translocation be interfering in the cultivar genomic stability are suggested.
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Key-words: Triticosecale ; Meiosis; GISH; pollen viability; chromosomal translocations.
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 01. Anormalidades observadas nos genótipos de triticale oriundos do Programa de Melhoramento Genético da Embrapa Trigo. a, b) Metáfase I com cromossomos em ascensão precoce; c) Anáfase I com cromossomos retardatários; d) Anáfase I com pontes cromossômica; e) Telófase I com pontes cromossômica f, g) Prófase II com aderência cromossômica; h) Metáfase II com cromossomos em ascensão precoce; i, j) e k)Anáfase II com cromossomos retardatários; l) Tétrade com micronúcleos. Barra = 5 um...23
FIGURA 02. Diferentes padrões apresentados pelos grãos de pólen dos genótipos de Triticale oriundos do Programa de Melhoramento Genético da Embrapa-Trigo: a) grão de pólen viável indicado pela cabeça de seta e grãos de pólen inviável indicado pela seta; b) grãos de pólen de diferentes tamanhos. Barra = 5 um...24
FIGURA 03. Hibridização genômica in situ (GISH) em célula de triticale (2n = 6x = 42), genótipo BRS Minotauro, usando DNA de centeio como sonda (verde) e de trigo como bloqueio. Os cromossomos foram contra-corados com DAPI (azul). Em seguida, os mesmos foram corados com FITC. As setas representam os 14 cromossomos derivados do centeio...26
FIGURA 04. Hibridização genômica in situ (GISH) em célula de triticale (2n = 6x = 42), genótipo Embrapa 53, usando DNA de centeio como sonda (verde) e de trigo como bloqueio. Os cromossomos foram contra-corados com DAPI (azul). Em seguida, os mesmos foram corados com FITC. A seta representa uma possível translocação cromossômica entre cromossomos de trigo e centeio...26
LISTA DE TABELAS
TABELA 01. Porcentagem de células que apresentaram irregularidades nas fases da meiose dos genótipos de triticale oriundos do Programa de Melhoramento Genético de triticale da Embrapa Trigo...21
TABELA 02. Teste F de Fisher para as medias de anormalidades encontradas nas fases da meiose para cada genótipo. Nesta tabela estão representados apenas os valores que apresentaram diferença significativa (P>0.05)...22
TABELA 03. Porcentagem de grãos de pólen viáveis dos seis genótipos analisados oriundos do Programa de Melhoramento Genético de triticale da Embrapa Trigo. A tabela apresenta os valores calculados pela média das seis repetições analisadas para cada geração...24
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO...01
1.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...02
1.1.1 Triticale: Origem e Evolução...02
1.1.2 Distribuição geográfica, Produtividade e Utilização...03
1.1.3 Citogenética...05
1.1.4 Citogenética Aplicada ao Melhoramento Genético...08
1.1.5 Hibridização in situ ...10 2. OBJETIVOS...13 2.1 Objetivo Geral...13 2.2 Objetivos Específicos...13 3. MATERIAL E MÉTODOS...14 3.1 Material Vegetal...14
3.2 Obtenção de Material para as Análises Citogenéticas...15
3.3 Análises Citogenéticas...16
3.3.1 Comportamento meiótico...16
3.3.2 Viabilidade Polínica...16
3.3.3 Hibridização in situ...17
3.3.3.1 Extração de DNA para sonda e bloqueio...17
3.3.3.2 Clivagem do DNA bloqueio...17
3.3.3.3 Marcação da sonda...17
3.3.3.4 Germinação das sementes, coletas e pré-tratamento...18
3.3.3.5 Preparação das lâminas...18
3.3.3.6 Tratamento das lâminas...19
3.3.3.7 Hibridização in situ...19
3.3.3.8 Captura das imagens...20
3.4 Análises Estatísticas...20 4. RESULTADOS...21 4.1 Comportamento Meiótico...21 4.2 Viabilidade Polínica...24 4.3 Hibridização in situ...25 5.DISCUSSÃO...27 5.1 Comportamento Meiótico...27 5.2 Viabilidade Polínica...30 5.3 Hibridização in situ...31 6. CONSIDERAÇÕES FINAIS...33 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...35
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1. INTRODUÇÃO
O Triticale (X Triticosecale Wittmack) é um híbrido criado artificialmente pelo homem com o objetivo de unir as características mais favoráveis de cada espécie parental, o trigo e o centeio. O trigo (Triticum sp.), seu parental masculino, contribui com a alta capacidade de produção e o centeio (Secale cereale), seu parental feminino, contribuiu com a rusticidade e elevado nível proteico. Este cereal foi criado em 1888 e desde então tem apresentado importante crescimento de seu cultivo no mundo. O triticale pode apresentar número cromossômico n=42 (hexaplóides) e n=56 (octaploides). O triticale pode ser utilizado na alimentação humana como farinha para confecção de biscoitos e pães, mas sua maior utilização está voltada para a alimentação animal, tanto na forma de forragem como na forma de ração.
O triticale é um alopoliploide originado da hibridação de duas espécies. Embora muitos alopoliploides cultivados sejam férteis, adaptados e geneticamente estáveis, os poliploides mais recentes, naturais ou artificiais, podem apresentar alta instabilidade meiótica, esterilidade e alta frequência de aneuploides em suas progênies. Estas anormalidades podem prejudicar a fertilidade polínica, acarretando em baixa produção. Uma das possíveis causas para a presença de anormalidades no processo meiótico é que o genoma do Triticale é composto pelo genoma completo dos seus dois parentais, porém o genoma do centeio apresenta um processo mais rápido de divisão celular, causando desequilíbrio no ciclo de divisão meiótico do Triticale. Essa instabilidade pode levar a anormalidades genéticas e/ou aberrações cromossômicas resultando na formação de plantas atípicas, macho-estéreis ou incapazes de produzir grãos de pólen.
Como a demanda por alimentos vem crescendo no mundo e o triticale conquistando seu espaço dentro das culturas utilizadas na alimentação, é necessário que programas de melhoramento genético atuem produzindo cultivares, mais estáveis e com melhores características agronômicas. Para tanto uma importante ferramenta a ser utilizada é a citogenética. Nos Programas de melhoramento genético vegetal a citogenética permite verificar a presença de anormalidades meióticas, analisar o nível de esterilidade polínica e inferir sobre a estabilidade genômica em cultivares e linhagens de forma simples, e com baixo custo. Para o melhorista estes dados são essenciais para o planejamento de cruzamentos a fim de obter cultivares estáveis.
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entendimento das bases evolutivas deste híbrido artificial criado pelo homem e que está ainda adaptando a sua estrutura genética.
1.1 REVISÃO DE LITERATURA
1.1.1 Triticale: Origem e Caracterização
O Triticale (X Triticosecale Wittmack) é o primeiro híbrido intergenérico resultado do cruzamento artificial entre duas espécies pertencentes a gêneros diferentes: trigo (Triticum spp.) como parental masculino e o centeio (Secale cereale) como parental feminino. É considerado o primeiro híbrido artificial, pois obteve sucesso em unir os principais atributos das duas espécies parentais: alta produtividade e valor energético do trigo, e resistência a estresses ambientais e elevado nível proteico do centeio (OETLLER, 2005).
O primeiro registro na Sociedade de Botânica de Edimburgo deste híbrido foi dado em 1875 na Escócia por Alexander Stephen Wilson, porém a primeira referência existente sobre triticales férteis foi encontrada datada de 1888 por Wilhelm Rimpau (RIMPAU, 1891). Lelley (1992) cita que as análises citogenéticas realizadas no primeiro híbrido de triticale, produzido por Rimpau, revelou que este era octaploide e apresentava 56 cromossomos (2n=8x=56), derivado do cruzamento de uma espécie de trigo hexaploide com uma de centeio diplóide.
Com relação a nomenclatura da nova espécie vários pesquisadores sugeriram diferentes nomes: Wittmack (1899) sugeriu a combinação dos gêneros parentais. Porém somente em 1971 Baum sugeriu que o nome correto para o híbrido intergenérico deveria ser Triticosecale Wittmack e assim foi registrado no Código Internacional de Nomenclatura Botânica. Como nome comum, Oehler (1931) recomentou “triticale”, designação aceita e utilizada até hoje em todo mundo.
A realização de vários cruzamentos entre trigo e centeio visando a obtenção de novos híbridos, resultou na formação de triticales com diferentes níveis de ploidia. Com relação a citotaxonomia, o triticale é classificado em octaploides, hexaploides e tetraploides. Os triticales octaploides são originados do cruzamento de trigo hexaploide (2n=6x=42) e centeio diploide (2n=2x=14), resultante em um híbrido com número cromossômico igual a 56 (2n=8x=56; AABBDDRR). Os híbridos hexaploides
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(2n=6x=48; AABBRR) são resultado do cruzamento entre trigos tetraploides (2n=4x=28) e centeios diploides (2n=4x=14). Híbridos com número cromossômico igual a 28 também foram desenvolvidos experimentalmente, porém não apresentaram boas características agronômicas em relação aos outros níveis de ploidia. Baum (1971) sugeriu a classificação dos triticales hexaploides em primários e secundários. Triticales primários são resultados imediatos do cruzamento de trigo e centeio. Porém estudos de comportamento realizados com estes genótipos mostraram que não apresentavam um bom rendimento agronômico, pois a falta de interação entre os genomas do trigo e centeio influencia na expressão fenotípica do triticale (OETTLER et al., 1991; LELLEY, 1992). São considerados triticales secundários os genótipos resultantes do cruzamento de genótipos de triticales primários com trigo ou centeio. Estes cruzamentos são realizados com o objetivo de eliminar algumas características apresentadas pelos triticales primários, como alta instabilidade durante o processo meiótico e baixa produtividade (WOLSKI, 1990).
O triticale apresenta características fenotípicas similares ao trigo e ao centeio e podem apresentar hábitos de crescimento de inverno ou primavera. Normalmente as espigas apresentam uma cerosidade que confere uma coloração arroxeada (ROYO, 1992).
Quanto à forma de reprodução o triticale é considerado como uma espécie de autopolinização, porém considerando que é originado do cruzamento de uma espécie com autopolinização e outra com polinização cruzada, pode apresentar diferentes níveis de polinização cruzada (OETLLER, 2005).
1.1.2 Distribuição geográfica, produtividade e utilização
A evolução do triticale como um cereal comercial é considerada lenta até 1980. Desde então a média anual de produção mundial era de 150.000 toneladas por ano, chegando a apresentar 11 milhões de toneladas em 2002. Neste mesmo ano, outros cereais como sorgo, aveia e centeio apresentaram aproximadamente 21 milhões de toneladas. No entanto, quando comparado ao triticale estes cereais apresentaram um decréscimo na produção nos últimos quinze anos (FAO, 2003).
A área cultivada com triticale no mundo expandiu-se consideravelmente: o que até 1980 era de aproximadamente 638.042 ha, expandiu-se para 3.356.778 ha em 2004 (KULEUNG et al., 2006). Em 2002 aproximadamente 88% do triticale era
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produzido na Europa, principalmente na Alemanha, Polônia e França, 9% na Ásia e 3% na Oceania (FAO, 2003). No entanto, a partir disso, iniciou-se um crescimento de produção nas Américas. Dados da FAO (2009) mostram que em 2008 a produção mundial chegou a 12,7 milhões de toneladas, sendo a área plantada aproximadamente 3,7 milhões de hectares atingindo valores de 14 milhões de toneladas em 2012 (FAO 2013). A Europa destaca-se como principal região de cultivo, com produção superior a 1,8 milhões de toneladas. O principal produtor é a Polônia com 4,1 milhão de hectares colhidos, sendo que os seis maiores países produtores, com área superior a 300 mil hectares colhidos, contabilizam juntos, cerca de seis milhões de hectares. O Brasil encontra-se na 12a posição (FAO, 2013). No Brasil o cereal foi introduzido em 1961, pelo Instituto de Pesquisas e Experimentação Agropecuárias do Sul (IPEAS), através de uma pequena coleção de triticales octaploides (2n=56), originária do Canadá. As plantas apresentaram desenvolvimento vigoroso e resistência às doenças foliares, porém eram muito tardias, altas e estéreis. O cultivo de triticale difundiu-se primeiro no planalto do estado Rio Grande do Sul (RS) em 1982, em pequena área de 30 hectares, depois, no centro e no sul dos estados de Santa Catarina (SC) e do Paraná (PR). A partir de então a área aumentou substancialmente, ultrapassando os 130 mil hectares em 2004 (NASCIMENTO JUNIOR et al., 2005), sendo cultivado também nos estados do Mato Grosso do Sul (MS), São Paulo (SP), Minas Gerais (MG) e Goiás (GO).
No Brasil, no período compreendido entre os anos de 2000 e 2004 houve estabilização em torno de 109 a 126 mil hectares, com um máximo registrado no ano de 2005 com 134.868 hectares efetivamente colhidos. A partir de 2007 a área no Brasil decresceu para abaixo de 100 mil hectares, tendo em 2008 a menor safra dos últimos oito anos contabilizando 75.640 hectares. O destino do grão colhido sofreu alterações nesse mesmo período. Inicialmente, exclusivamente utilizado para a alimentação animal, foi aos poucos sendo utilizado na alimentação humana (CONAB, 2010).
Mais recentemente o cultivo de triticale está sendo deslocado das regiões tradicionais (frias) para as novas fronteiras agrícolas dos cerrados do sudeste do País. O Paraná e São Paulo são principais estados produtores seguidos pelo Rio Grande do Sul e Santa Catarina.
O triticale está se tornando mais importante na agricultura global, para a alimentação humana e animal e mais recentemente, para a produção de
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biocombustível (etanol) e o entendimento de sua diversidade genética é essencial para o melhoramento (KULEUNG et al., 2006) e de modo geral, a base genética de triticale disponível deve ser ampliada (DARVEY, 1986).
Conforme Royo (1992) o triticale pode ser usado para a alimentação humana na forma de pão, biscoitos ou massas alimentícias. Já o uso animal, na forma de grão de duplo propósito. Porém, de acordo com Pérez e colaboradores (2003) em geral o triticale não é uma boa matéria-prima para produção de pães. Conforme Peña (2004) o uso de triticale na produção de pães parece mais plausível em misturas de farinha de trigo-triticale, pois pães fermentados, com atributos de qualidade bastante aceitáveis, podem ser preparados com mesclas de farinha de trigo-triticale contendo até 40% de triticale (LORENZ & ROSS, 1986; BAKHSHI et al., 1989; PEÑA & AMAYA, 1992; NAEEM et al., 2002).
O triticale é usado principalmente, como ração animal, uma vez que é produzido no inverno, período de baixa disponibilidade de forragem. É, portanto utilizado como fonte para produzir carne, leite e ovos, dando aos produtores à possibilidade de adicionar valor a produção da sua propriedade. O consumo de grão para ração no Brasil tem sido à base de milho (97%). O triticale possui três a quatro vezes mais proteína bruta que o milho, o que permite ao produtor reduzir outras fontes proteicas, como farinha de soja na formulação da ração, reduzindo assim os custos de produção animal (NASCIMENTO JUNIOR et al., 2004; WHEELER & SAUNDERS, 2009).
1.1.3 Citogenética
A Citogenética é o estudo da morfologia, organização, variação e evolução dos cromossomos e heranças genéticas por meio de análises citológicas. A princípio seus objetivos eram voltados para o estudo de bases cromossômicas e moleculares que explicam os fenômenos da hereditariedade e suas alterações aplicadas á medicina, pecuária e agricultura. Atualmente se tornou fundamental para estudos de outros campos como a taxonomia, a bioquímica e em programas de melhoramento animal e vegetal (ROBERTIS, 2003).
O estudo da Citogenética baseia-se nos eventos de mitose e meiose. Pode-se definir mitose como sendo o evento de divisão celular, onde uma célula forma duas outras idênticas. A meiose ocorre nos organismos de reprodução sexuada, no qual
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em animais uma célula gamética dá origem a quatro gametas haploides, com o número cromossômico reduzido a metade. Já em plantas uma célula mãe de esporos dá origem por endomitose a quatro gametas haploides, com número cromossômico reduzido.
A meiose é um processo de divisão celular, que compreende uma série de eventos envolvendo o pareamento de cromossomos homólogos, permuta gênica, formação de quiasmas e segregação cromossômica. Todo o processo é regulado por vários genes, porém a sequência dos eventos envolvidos na meiose pode ser interrompida pela ação de alelos mutantes que interferem alterando o comportamento dos cromossomos e o produto final da meiose (JUNQUEIRA FILHO et al., 2003, RISSO-PASCOTTO et al., 2003, TOMÉ, 2004).
Nas angiospermas a meiose ocorre em células específicas: nas anteras ocorre nas células mãe de pólen e nos ovários nas células mãe de micrósporos. Estas células sofrem duplicação do DNA e duas divisões seguidas: a meiose I e a meiose II. A meiose I compreende as fases: prófase I, metáfase I, anáfase I, telófase I. Na prófase I, dividida em outras cinco fases, os cromossomos tornam-se condensados, podendo ser visualizados na forma de bivalentes. Nesta fase ocorre a permuta gênica, ou crossing-over, que amplia e diversifica a variabilidade genética entre indivíduos da mesma espécie. A meiose II também é dividia em quatro fases: na prófase II ocorre a condensação das cromátides-irmãs, para que na metáfase II, todos os cromossomos se alinhem na placa equatorial da célula.
Todos os eventos da meiose são geneticamente controlados. Mutantes meióticos descritos em plantas têm revelado que o processo meiótico é controlado por um grande número de genes que operam em ordem hierárquica (RISSO-PASCOTTO et al., 2003). Quando a célula começa seu ciclo é possível a observação dos cromossomos cuja fase é a mais indicada para a análise citogenética. Com o número exato de cromossomos e observação do comportamento meiótico é possível caracterizar a espécie e inferir sobre sua evolução e relações filogenéticas, além de auxiliar no desenvolvimento de trabalhos de melhoramento genético (MONDIN & NETO, 2006).
Em vários estudos sobre a divisão meiótica em plantas constatou-se que esta é um evento de elevada estabilidade evolucionária. Se mutações ou alterações ocorrerem nos genes que controlam a meiose, possivelmente causará determinadas anormalidades meióticas. Consequentemente, comprometerá a fertilidade da planta,
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podendo assim ser transmitido aos descendentes. Essas alterações no material genético afetarão a adaptação do individuo e de sua descendência. Estas anormalidades estão sendo descritas em diversas espécies principalmente nas de interesse agronômico (PAGLIARINI, 2001; HAYES; IMMER; SMITH, 2009).
Segundo Lelley (1992), a instabilidade meiótica pode afetar o pareamento dos cromossomos homólogos, a condensação cromossômica, a formação de quiasmas, a segregação dos cromossomos, entre outros. A instabilidade meiótica pode causar aneuploidia, sendo que o primeiro relato de plantas aneuploides em triticale foi descrito por Lebedeff em 1934. O mesmo encontrou plantas octaploides com número cromossômico inferior a 56 (FALCÃO, 1978). Sisodia & Mcginnis (1970) sugeriram a existência de variação herdável para a estabilidade meiótica em triticale, onde a progênie, com raras exceções, mostra frequências de anormalidades muito semelhantes àquelas apresentadas pela planta mãe.
Segundo Shkutina & Khvostova (1971) o genoma do centeio e do trigo são diferentes ocorrendo um atraso no processo de divisão. Essa instabilidade quando associada a anormalidades genéticas e/ou aberrações cromossômicas resultam na formação de plantas atípicas, macho-estéreis ou incapazes de produzir grãos de pólen. Estes dados corroboram com os resultados obtidos por Riley (1960), o qual sugeriu que a instabilidade, no triticale, está associada à duração do ciclo meiótico.
O triticale é um alopoliploide originado da hibridação de duas espécies diferentes. Embora muitos alopoliploides cultivados sejam férteis, adaptados e geneticamente estáveis, os poliploides mais recentes, naturais ou artificiais, podem apresentar alta instabilidade meiótica, esterilidade e alta frequência de aneuploides em sua progênie (LEITCH & BENNETT, 1998; RAMSEY & SCHEMSKE, 1998). A poliploidia é um dos processos evolutivos com maior efeito sobre as plantas, representando um dos principais mecanismos de especiação (RAMSEY & SCHEMSKE, 1998). Cerca de 80% das espécies de angiospermas são poliploides, o que evidencia como este mecanismo é importante para a evolução das mesmas (LEITCH & BENNET, 1998). As implicações genéticas e evolutivas da poliploidia representam importantes fontes de variabilidade genética. Organismos poliploides tem maior facilidade em gerar recombinação e consequentemente adaptação e manutenção da diversidade genética dentro de uma população (ZIOLKOWSKI, BLANC & SADOWSKI, 2003).
