FCA - Doctorado en Ciencias Agrarias - Tesis

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Examinando FCA - Doctorado en Ciencias Agrarias - Tesis por Autor "Acuña, Carlos Alberto"

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    Ampliación de la base genética del germoplasma tetraploide sexual de Paspalum notatum: caracterización genética y reproductiva de una población sintética
    (2017-03-29) Zilli, Alex Leonel; Martínez, Eric Javier; Acuña, Carlos Alberto
    Paspalum notatum Flüggé es una gramínea rizomatosa perenne, nativa del continente Americano y particularmente predominante en los campos de pastoreo del sur de Brasil, Paraguay, Uruguay y nordeste de Argentina. Es una forrajera bien adaptada al clima subtropical y a los sistemas de pastoreo continuo. La especie presenta citotipos diploides (2n=2x=20) alógamos y de reproducción sexual, y citotipos tetraploides (2n=4x=40) apomícticos y seudógamos. Unos pocos individuos tetraploides sexuales experimentales fueron generados por duplicación cromosómica de diploides naturales. Sin embargo, la obtención de estos individuos tetraploides artificiales es un proceso laborioso y poco eficiente, además, las plantas obtenidas por este método presentan escaso vigor y fertilidad y en algunos casos resultan apomícticos facultativos. Es por ello que el germoplasma tetraploide sexual de P. notatum se encuentra acotado a unos pocos individuos, con una base genética muy estrecha, lo que restringe su uso en programas de mejoramiento. La variabilidad existente en P. notatum se encuentra presente en los tetraploides apomícticos que poseen una amplia distribución geográfica en todo el continente americano y una gran variación fenotípica. Una muestra representativa de esa variabilidad se halla depositada en el Banco de Germoplasma del IBONE. Esta variabilidad presente en los apomícticos puede ser transferida al germoplasma tetraploide sexual, mediante cruzamientos intra-específicos entre los pocos genotipos 4x sexuales existentes y varios genotipos apomícticos naturales, de tal manera de generar luego una población sexual con una base genética más amplia. El objetivo de este trabajo fue la ampliación del pool génico del germoplasma tetraploide sexual de P. notatum, a partir de la obtención de híbridos tetraploides sexuales, y su posterior uso para generar una población tetraploide sexual sintética con caracterización genética y reproductiva. Se obtuvo un total de 12 familias Fi, a partir de cruzamientos controlados entre 3 genotipos tetraploides sexuales experimentales (GTSE) y 10 genotipos tetraploides apomícticos naturales (GTAN). Se confirmó el origen híbrido de una muestra representativa de cada progenie, a partir de un test de paternidad con marcadores moleculares. Se determinó el modo de reproducción de todas las progenies híbridas, mediante marcadores moleculares ligados a la aposporia y posterior corroboración por métodos citoembriológicos. Todas las progenies resultaron ser de origen híbrido, con excepción de dos plantas que fueron producto de autofecundación de la madre. El modo de reproducción en las familias mostró un rango de segregación entre sexuales-.apomicticos de 1:1 a 8,6:1 (x= 3,4:1). Se observaron proporciones muy similares en aquellas familias que compartían el mismo padre apomíctico, lo que sugiere una influencia paterna en las proporciones esperables entre sexuales y apomícticos. Un total de 29 híbridos Fi sexuales, provenientes de 10 familias, fueron intercruzados para generar una Población Tetraploide Sintética Sexual (PTSS) de 306 individuos. La PTSS fue caracterizada desde el punto de vista citológico, reproductivo, fertilidad, variabilidad molecular y morfo-agronómica. Se comprobó que los individuos de la PTSS son tetraploides (2n=4x=40) y se reproducen exclusivamente en forma sexual. La fertilidad medida a partir de la producción de semillas en autopolinización forzada y polinización abierta demostró que la PTSS se comporta como alógama, aunque con niveles variables de autogamia. Se observaron niveles variables de fertilidad entre los individuos de la PTSS, aunque en promedio con valores similares a los obtenidos en los GTSE y los diploides. El análisis de la variabilidad molecular, evaluada con marcadores de SSR, y la morfo-agronómica a partir de 9 caracteres, demostró que la PTSS posee una variabilidad similar a la observada en los GTAN y considerablemente superior a los GTSE. Esto demuestra que se logró transferir la variabilidad presente en los GTAN a la PTSS, ampliando el pool génico del germoplasma tetraploide sexual de la especie. Se generaron familias híbridas entre individuos de la PTSS y dos cultivares apomícticos de P. notatum. Se determinó la segregación por el modo de reproducción, mediante marcadores moleculares 100 po ciento ligados a la aposporia. A su vez, se estimaron los niveles de expresividad de la aposporia en los híbridos apomícticos, a partir de la observación de sacos embrionarios maduros. Se obtuvieron 22 familias, a partir de cruzamientos entre 11 individuos de la PTSS y los cvs. Argentino y Boyero UNNE. El modo de reproducción mostró un rango de segregación entre sexuales: apomícticos de 1:0 a 1,3:1 (x= 3,5:1) y 1:0 a 1,5:1 (x=4:1) para las familias del cv. Argentine y cv. Boyero, respectivamente. La expresividad de la aposporia fue estimada en 55 y 28 híbridos apomícticos provenientes de los cruzamientos por cv. Argentine y Boyero UNNE, respectivamente. Los niveles de expresividad de la aposporia en los híbridos apomícticos mostraron un rango de 12,5-97 por ciento (CV= 33,6 por ciento) y 3,0-100 por ciento (CV= 53,1 por ciento) para el cv. Argentine y Boyero UNNE, respectivamente. Se observó una alta proporción de híbridos apomícticos con niveles de expresividad superiores al 80 por ciento, los cuales podrán ser evaluados como potenciales nuevos cultivares.
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    Sistemas genéticos y diversidad en Acroceras macrum Stapf
    (2015) Ferrari Usandizaga, Silvana Consuelo; Acuña, Carlos Alberto; Andrés, Adriana Noemí
    Acroceras macrum es una especie C3 perenne originaria de regiones húmedas, tropicales y subtropicales, de África. Sus destacables propiedades nutricionales se traducen en producción de carne, y su excelente adaptación a regiones con problemas de anegamiento del nordeste de nuestro país, la convierten en una especie de especial interés para ser incorporada en los sistemas ganaderos de estas regiones. Su baja producción de semillas es un limitante para su adopción y es uno de los fundamentos para incluir la especie en un programa de mejoramiento genético. Los escasos estudios que se han realizado hasta el momento no son suficientes para iniciar un correcto plan de mejoramiento genético, lo que hace necesario estudiar el sistema reproductivo, los mecanismos de polinización y las características citogenéticas en A. macrum. Además de esto, es indispensable establecer si el germoplasma disponible contiene una diversidad genética lo suficientemente amplia, para que sea posible el mejoramiento genético. En este trabajo de tesis se realizó el acopio de germoplasma introducido hace varios años en Argentina y se lo caracterizó molecularmente mediante marcadores ISSR y por 16 características morfológicas y agronómicas, en ambos casos con la finalidad de estudiar su diversidad genética. Sus niveles de ploidía fueron determinados por conteo cromosómico y se estudió el tipo de poliploidía a partir de la observación de las asociaciones cromosómicas en la meiosis masculina. El modo de reproducción se determinó observando la megasporogénesis, megagametogénesis y sacos embrionarios maduros, además de cruzamientos en condiciones de polinización abierta, autopolinización, cruzamientos controlados, y finalmente testeando el origen híbrido de la progenie obtenida en los cruzamientos controlados. La fertilidad se estudió mediante las observaciones de los procesos de formación de las gametas, estimando la fertilidad del polen, y evaluando la producción de semillas por cruzamientos controlados, autopolinización y polinización abierta. La información obtenida a partir de estos estudios fue que el germoplasma estudiado cuenta con 27 genotipos, 22 de ellos tetraploides con 36 cromosomas y 5 hexaploides con 54 cromosomas. La mayor diversidad genética fue detectada dentro del genotipo tetraploide, tanto por el método molecular como por el fenotípico. Ambas metodologías ofrecieron información complementaria acerca de la diversidad genética del germoplasma estudiado y presentaron una correlación significativa, aunque baja. Los estudios de las variables fenotípicas arrojaron importantes datos de variables de interés agronómico y otros datos que xv serán de utilidad en un plan de mejoramiento de esta especie. La observación de las asociaciones cromosómicas durante la meiosis masculina, indicó que ambos citotipos son alopoliploides por su origen. Las características del desarrollo del megagametófito y el tipo de saco embrionario que se observó, indican que la especie sólo forma sacos embrionarios por procesos meióticos. La relación entre la producción de semillas en polinización abierta (con una media general del 28 %) con la de autopolinización forzada (con una media general del 4 %), indicó alogamia. A su vez, mediante el testeo de la progenie de cuatro familias obtenidas mediante cruzamientos controlados, fue posible corroborar la reproducción sexual y alógama de la especie. Dichos cruzamientos, diseñados sin la emasculación previa del progenitor femenino, resultaron en una progenie cuyo origen híbrido pudo ser corroborado para la amplia mayoría de los individuos. Dentro de los dos citotipos, los genotipos presentaron diferentes niveles de fertilidad masculina y femenina; según la viabilidad del polen, y la producción de semillas en polinización abierta y autopolinización forzada, respectivamente. A partir de los resultados de los distintos estudios, fue posible establecer que el citotipo tetraploide presenta una mayor fertilidad general que hexaploide. El citotipo tetraploide, presentó una media de abortos durante los procesos de megaesporogénesis y megagametogénesis del 8 %, 47,5 % de irregularidades durante la microesporogénesis, viabilidad media del polen de 43,3 %, y una producción media de semillas de 5,1 % en autopolinización y de 34,5 % en polinización abierta. Por su parte, el hexaploide, presentó una media de abortos durante los procesos de megaesporogénesis y megagametogénesis del 22 %, 78,1 % de irregularidades durante la microesporogénesis, viabilidad media del polen de 26,2 %, fue estéril en autopolinización, y presentó una producción media de semillas del 1,5 % en polinización abierta. El porcentaje de divisiones meióticas con irregularidades, durante la microesporogénesis, fue similar al del polen calificado como no-viable, para ambos citotipos. Esto indica que el desarrollo normal de la meiosis es determinante para la viabilidad del polen. Aun así, la fertilidad del polen no resultó un factor limitante para la producción de semillas. Fue posible deducir que, más allá de la fertilidad masculina o femenina de los genotipos individuales, el factor determinante en la producción de semillas es la combinación de los genotipos utilizada en cruzamientos controlados. Una acertada combinación puede alcanzar interesantes porcentajes de semilla viable. Estos resultados proporcionan información básica necesaria para diseñar un plan de mejora para esta especie, basado en hibridación, propagación y selección.