Segregação em F1, F2 e F3 – combinações de caracteres nas primeiras gerações de cruzamento

Um cruzamento só dá uma primeira geração filial uniforme se os dois progenitores forem homozigóticos para os caracteres em causa. Homozigótico quer dizer que o progenitor tem duas vezes a mesma variante no respetivo ponto do genoma. Na canábis isso quase nunca acontece. A espécie poliniza-se de forma cruzada e não a si própria, por isso tem duas variantes diferentes em muitíssimos pontos. O que se vende como híbrido vem quase sempre do cruzamento de duas plantas assim. A descendência irregular não é, por isso, um percalço de um lote, mas a consequência inevitável do ponto de partida. Quem quiser mudar isto não escapa a cerca de seis gerações de endogamia, e o resto deste artigo faz essa conta.

De que depende a uniformidade da primeira geração

A expectativa vem das leis de Mendel, a lei da uniformidade e a lei da segregação. Cruzando duas linhas homozigóticas que diferem num caráter, a primeira geração filial é uniforme e só a segunda segrega. A afirmação está certa, mas tem uma condição, e essa condição está logo no início: os dois progenitores têm de ser homozigóticos.

No milho, isto consegue-se. Aí, as flores masculinas e femininas estão na mesma planta, e a planta pode polinizar-se a si mesma. Ao fim de várias gerações assim surgem linhas endogâmicas diferentes umas das outras, mas cada uma homozigótica. Nos pontos do genoma em causa, os loci, cada linha tem duas vezes a mesma variante. Por isso, o cruzamento de duas linhas determinadas dá sempre o mesmo resultado. Esta repetibilidade é o verdadeiro ganho, e não o vigor da descendência.

A canábis é sobretudo dioica, com flores masculinas e femininas quase sempre em plantas separadas. Quase sempre não quer dizer sempre. Em plantas fêmea surgem espontaneamente flores masculinas, e então a planta poliniza-se a si mesma sem qualquer intervenção. Só que isso não se planeia, porque não é o criador que decide que planta muda e quando. Quem quiser autofecundar uma planta determinada precisa, por isso, de uma intervenção, descrita mais abaixo.

O estudo clássico do quimiotipo mostra, com o seu próprio material, quão longe disso pode estar uma linha trabalhada. Usou linhas já submetidas a duas gerações de endogamia. Verificou-as com marcadores, ou seja, pontos do genoma que se leem sem ambiguidade em laboratório. Mesmo assim, conforme a combinação, entre 5,6 e 37,5 % desses pontos ainda estavam mistos e segregavam logo na primeira geração filial.

Para uma variedade comercial não existe um número assim. A homozigotia não se vê numa planta. Mede-se com marcadores ou testa-se na descendência. Uma variedade ter o mesmo aspeto há anos não é nem uma coisa nem outra.

A regra dos três quartos e o seu alcance

Três para um descreve exatamente um caráter com duas versões de uma variante: uma que se impõe e outra que fica encoberta por ela. Assim que entram em jogo vários pontos destes, as proporções multiplicam-se. Com dois caracteres, ainda 56 % das plantas mostram o quadro desejado, com três 42 % e com dez 5,6 %. Para fixar, conta outro número. Só um quarto em cada ponto tem a variante desejada em dose dupla, ou seja, com três caracteres, 1,6 % das plantas.

Esta quota não decide a hipótese de êxito, mas o número de plantas. Para encontrar pelo menos uma planta adequada com 99 % de certeza, três caracteres-alvo exigem cerca de 290 plântulas. Juntar bem duas características é, assim, tarefa para uma sala de cultivo normal. Juntar cinco ao mesmo tempo falha por falta de área, não por falta de saber.

O quimiotipo: um caráter num único ponto

Um caráter comporta-se de outra maneira, e o caso contrário é instrutivo. Se uma planta forma sobretudo THC ou sobretudo CBD é decidido num único ponto do genoma. Cada planta tem duas cópias desse ponto, uma do pai e outra da mãe. Em cada cópia está a variante para THC ou a variante para CBD. Daí resultam três tipos de plantas. Duas vezes THC dá THC puro, duas vezes CBD dá CBD puro, e uma de cada dá uma planta que forma os dois. Nenhuma das duas variantes encobre a outra.

Por isso, aqui pode calcular-se de antemão o que um cruzamento dá. Ao cruzar duas plantas que formam os dois compostos, cada progenitor passa ao acaso uma das suas duas variantes. Assim, 25 % da descendência forma THC puro, 50 % forma os dois e 25 % forma CBD puro. Em dez descendências estudadas da segunda geração filial, com 35 a 118 plantas, saiu exatamente esta proporção, escrita como 1:2:1 na literatura.

Isto é a exceção e não a regra. O aroma e o rendimento não dependem de um ponto, mas de muitos ao mesmo tempo. Para eles não há três tipos nem uma quota conhecida de antemão. A diferença na prática é clara. No quimiotipo, o criador sabe antes da sementeira quantas sementes tem de semear para obter uma planta determinada. No aroma, cultiva, avalia cada planta individualmente e fica com as adequadas.

Da planta individual à linha pura

Tirar uma nova geração de uma única planta selecionada só é possível com o seu próprio pólen. De forma controlada, consegue-se isto através da reversão sexual induzida. Plantas fêmea tratadas com tiossulfato de prata formam flores masculinas férteis, e plantas macho tratadas com etefão formam flores femininas.

O nome da geração resultante depende do que era a planta autofecundada. Se era a F1 do cruzamento de dois progenitores, a sua descendência é a F2, ou seja, a segunda geração filial desse cruzamento. Se era uma planta individual qualquer, contam-se as rondas de autofecundação: S1 depois da primeira, S2 depois da segunda, e assim por diante. O trabalho clássico sobre o quimiotipo seguiu as duas séries e usou para ambas a mesma reversão sexual.

Para uma linha homozigótica, a autofecundação não é o único caminho, mas o mais rápido de dois. O outro é o cruzamento entre irmãos, isto é, o acasalamento de duas plantas da mesma descendência. Precisa de plantas macho e, portanto, de sementes regulares, e chega ao objetivo mais devagar. O ritmo mais lento tem um reverso que não aparece na conta do tempo. Com igual grau de endogamia, o cruzamento entre irmãos elimina melhor as variantes letais em dose dupla. No modelo ficam 7,11 dessas variantes, contra 9,3 com autofecundação. O modelo descreve populações naturais, pelo que se transfere o mecanismo e não o número. Além disso, cada ronda de autofecundação precisa da reversão sexual e seleciona também a aptidão para ela. Isto aumenta o risco de flores masculinas indesejadas na linha final.

Uma única ronda de autofecundação dá, aliás, o contrário do que se espera. Numa comparação direta com dois cruzamentos com outra planta, a descendência autofecundada atingiu cerca de metade da altura e metade da área foliar. Floriu sete dias mais tarde e deu 63 % menos massa seca de flores. Na massa total e na massa de flores, a sua dispersão foi duas a três vezes maior do que a do grupo de comparação. Uma ronda de autofecundação não uniformiza nada, apenas revela o que antes estava encoberto.

A uniformização só chega no fim do percurso. Com a descendência de semente única, em que se leva adiante uma só planta por geração, são precisas cerca de seis gerações. Só então a quota de pontos mistos desce abaixo de 3 %. Nas plantas de partida de polinização aberta era de 17 a 35 %. O preço está no mesmo trabalho. A quota de flores anormais subiu de 0,4 % na geração de partida para 13,7 % na sexta, ou seja, mais de trinta vezes. Só o cruzamento de duas linhas assim dá a descendência uniforme que se espera de uma F1. Mesmo aí, só duas de cinco linhas híbridas ficaram dentro de 20 % de variação em todos os compostos ativos medidos. Com isto, a frase inicial fica feita a conta. A uniformidade é alcançável, mas é um projeto de seis gerações e não uma propriedade que um bom cruzamento traga consigo.

Retrocruzamento e a vizinhança do gene-alvo

O retrocruzamento passa por atalho quando se quer levar um único caráter para uma variedade existente. Em teoria, após uma ronda, 75 % do genoma volta a vir do progenitor recorrente, como lhe chama a literatura técnica. Após a segunda ronda são 87,5 % e após a terceira 93,8 %. Para uma recuperação quase completa são precisas cinco rondas ou mais. Duas condições ficam quase sempre por dizer. O progenitor recorrente deve ser ele próprio uma linha homozigótica, e o caráter transferido deve depender de um ou de poucos pontos. A primeira condição leva diretamente de volta à frase inicial.

O que não desaparece com o resto é a vizinhança imediata da variante-alvo. Como em cada ronda se selecionam as plantas que têm exatamente essa variante, fica-lhe agarrado um pedaço do genoma estranho. É o arrasto de ligação (linkage drag). Numa simulação em colza, esse pedaço media 15,9 milhões de pares de bases após o primeiro retrocruzamento e 5,4 milhões após o segundo. Após três rondas seguidas de autofecundação, 98 % do genoma estranho restante vinha desse único pedaço. A posição de uma variante decide, assim, o êxito mais do que o número de gerações.

Resta o caso especial que ninguém planeia: descendentes fora do intervalo dos dois progenitores. Não surgem de preferência de progenitores tão diferentes quanto possível. Em seis cruzamentos de arroz, só o cruzamento entre duas variedades de floração quase igual mostrou uma forte dispersão. Aí, o intervalo foi de 18 dias, para uma diferença de 0,7 dias entre os progenitores. Na canábis isto não foi estudado, mas serve ainda assim como expectativa. Os desvios desagradáveis e os agradáveis vêm do mesmo mecanismo, e ambos surgem onde menos se esperam.