FCA - Doctorado en Ciencias Agrarias - Tesis

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Estudios de factores genéticos y epigenéticos sobre la expresión de la apomixis en Paspalum notatum
(FCA-UNR, 2010) Rodriguez Romero, María Pía; Ortiz, Juan Pablo
Paspalum notatum es una gramínea forrajera nativa de las praderas naturales de las regiones subtropicales de América. Los citotipos diploides son de reproducción sexual y los poliploides, en su mayoría tetraploides, son apomícticos de tipo apospórico. La manipulación de la apomixis, reproducción asexual por semillas, puede tener un gran impacto en la agricultura, principalmente porque su introducción en especies de gran cultivo permitiría la propagación indefinida de genotipos híbridos en forma clonal. En P. notatum, la aposporía, un componente de la apomixis, está controlada por un locus complejo localizado en un fragmento cromosómico de gran tamaño, que presenta supresión de la recombinación y apareamiento preferencial de cromosomas con uno de los cuatro homólogos del grupo. Los análisis de secuencias de marcadores moleculares 100 % asociados al carácter mostraron homologías con elementos repetitivos, genes gag/pol de maíz y sectores no codificantes. El objetivo general de este trabajo fue llevar a cabo un análisis de los factores genéticos y epigenéticos asociados a la aposporía en la especie. En este estudio se analizaron las frecuencias, los patrones y la variación en la metilación de citosinas del ADN, en genotipos diploides y tetraploides. La técnica utilizada (MSAP) (“Methylation Sensitive Amplification Polymorphism”) está basada en la técnica de AFLP (“Amplified Fragment Length Polymorphism”) incluyendo en la etapa de digestión del ADN dos enzimas de restricción diferencialmente sensibles a la metilación. Las proporciones de los sitios CCGG metilados variaron entre 40 - 42 % y 31 - 41 % en diploides y tetraploides, respectivamente. al analizar el número total de sitios blanco metilados y no metilados se obtuvo diferencia significativa entre grupos. Los análisis de similitud basados en los polimorfismos sensibles a metilación mostraron que los tetraploides fueron significativamente más diversos que los diploides. Se encontró una correlación significativa entre la variación epigenética y no epigenética en ambos grupos. Varios marcadores mostraron estados de metilación diferentes en los distintos niveles de ploidía. El agrupamiento basado en las similitudes en cuanto a la metilación de citosinas, incluyendo todos los genotipos mostró que los cuatro diploides y uno de los tetraploides experimentales de reproducción sexual conforman un solo grupo indicando una estructura epigenética común. Varios marcadores MSAP que mostraron polimorfismos en cuanto a su estado de metilación entre los individuos Q4188 y Q4117 fueron ensayados en una población segregante F1 derivada de ambos. Este análisis demostró que varios de estos sitios se transmiten a la descendencia en forma mendeliana como alelos en dosis simple. Un análisis similar que se llevó a cabo con el citotipo diploide C4-2x y su autotetraploide derivado C4-4x (ambos de origen experimental) mostró que las dos plantas son muy similares tanto a nivel epigenético como genético aunque se detectaron polimorfismos asociados al nivel de ploidía. Las secuencias derivadas de algunos marcadores MSAP presentaron homología con secuencias codificantes, transposones/retrotransposones y secuencias no codificantes. Los resultados obtenidos en esta parte del trabajo indican que aunque la proporción de sitios metilados entre los dos niveles de ploidía es comparable, el patrón y la variación de los mismos difieren entre los citotipos. Más aun, luego de la tetraploidización se observó la generación de nuevos “epialelos” en la especie. Análisis de RFLP con clones que mapean en el locus responsable de la aposporía en combinación con enzimas sensibles a metilación mostraron que la región genómica se encuentra metilada e incluso se observan diferencias en el estado de metilación de algunos loci entre los genotipos sexuales y apomícticos. Se desarrolló un marcador específico de secuencia ligado completamente a la aposporía. La disponibilidad de este marcador simplificará y acelerará la identificación de individuos apomícticos en poblaciones segregantes y permitirá el escrutinio debibliotecas genómicas en futuras estrategias de clonado de los genes relacionados. Otra importante cualidad de este marcador fue su consistencia en diferentes fondos genéticos. Este marcador fue ensayado en citotipos diploides de la especie derivados de una población natural y se encontró que su frecuencia en la población es del 0.17. Por otro lado, se aislaron secuencias adyacentes a los marcadores de AFLP 100 % ligados a la aposporía mediante estrategias de caminata cromosomal. Se aislaron secuencias con homología a genes relacionados con la síntesis proteica, metilación de especies de ARN, retrotransposones y proteínas de tipo quinasa. Asimismo, se identificó un nuevo marcador ligado completamente a la aposporía en la especie cuya secuencia corresponde a una proteína con repeticiones de anquirina. Los resultados presentados en esta tesis muestran que tanto factores genéticos como epigenéticos están asociados a la apomixis en Paspalum. En particular el carácter aposporía estaría controlado por un locus complejo que incluye secuencias codificantes y no codificantes, elementos repetitivos y metilación de citosinas.
Acceso Abierto
Transferencia de marcadores EST-SSR y COS desde especies modelo a Paspalum notatum y estudios de mapeo comparativo
(2011) Siena, Lorena Adelina; Ortiz, Juan Pablo; Pessino, Silvina
Paspalum es un género perteneciente a la familia de las Poaceae que cuenta con más de 300 especies. Las mismas muestran una gran variación en los niveles de ploidía y modos de reproducción. En general, los citotipos diploides son sexuales y los poliploides sexuales o apomícticos. Dada su complejidad, el género ha sido dividido en subgéneros y grupos informales. Varias especies representan importantes recursos forrajeros de las regiones tropicales y subtropicales de América. En particular, P. notatum Flüggé es una gramínea rizomatosa perenne cuyas razas tetraploides se reproducen casi exclusivamente por apomixis de tipo apospórica. La aposporía en P. notatum está controlada por un locus simple dominante con segregación distorsionada. Trabajos previos posibilitaron el desarrollo de mapas genéticos al nivel tetraploide y la identificación de la región genómica responsable de la aposporía. A partir de los proyectos de secuenciación masiva de genomas se han desarrollado distintos tipos de marcadores moleculares de secuencia conocida. Los microsatélites génicos (EST-SSR) derivan de secuencias expresadas que contienen repeticiones microsatélites (SSR) internas. Los marcadores COS provienen de genes que contienen regiones conservadas entre especies poco relacionadas. Estos tipos de marcadores son relativamente simples de desarrollar y han mostrado un alto nivel de polimorfismo y transferibilidad entre especies. Los objetivos de este trabajo de tesis fueron transferir marcadores de secuencia conocida (EST-SSR, SSR genómicos y COS) a P. notatum y caracterizar los grupos de ligamiento de la especie por medio de análisis comparativos. Asimismo, se realizaron estudios para determinar la utilidad de estos marcadores en otras especies del género y su aptitud para la realización de estudios de filogenia. Como material vegetal se emplearon los genotipos tetraploides de P. notatum Q4188 (sexual) y Q4117 (apomíctico) y una población F1, derivada de ambos. Además fueron incluidas 33 accesiones correspondientes a 11 especies y seis grupos taxonómicos diferentes. Marcadores EST-SSR de trigo y SSR genómicos de P. notatum fueron ensayados sobre los genotipos Q4188 y Q4117. Paralelamente se desarrollaron marcadores COS a partir de genes asociados a componentes de la apomixis en gramíneas. Los marcadores obtenidos fueron localizados en los mapas de Q4188 y Q4117 utilizando los programas de mapeo Mapmaker 3.0/exp y JoinMap 3.0. Cuarenta y cuatro y 66 nuevos marcadores fueron integrados a los mapas de Q4188 y Q4117, respectivamente. Los marcadores Resumen x incorporados extendieron las distancias genéticas cubiertas por ambos mapas y posibilitaron la identificación de nuevos grupos de ligamiento. Las secuencias de varios EST-SSR de P. notatum mostraron similitudes con los clones originales de trigo (de los cuales derivan) y confirmaron la identificación de secuencias ortólogas entre ambas especies. Paralelamente un análisis de mapeo in silico permitió determinar la localización de los marcadores empleados en los genomas de arroz y maíz. Los estudios comparativos detectaron varios segmentos cromosómicos conservados entre P. notatum, arroz y maíz. En especial, se determinó que 12 marcadores resultaron asociados a los grupos de ligamiento relacionados con la aposporía. Los marcadores Ksum206dd y Ksum219bd fueron localizados a ambos lados del locus responsable del carácter. La utilidad de los marcadores EST-SSR y SSR genómicos en otras especies del género y su capacidad para realizar estudios de filogenia fueron analizadas. Como control externo se utilizó trigo pan (Triticum aestivum L.) cv. Federal. Los marcadores EST-SSR generaron 166 fragmentos con un promedio de 6,16 fragmentos polimórficos por grupo. Los SSR genómicos produjeron 104 fragmentos totales con un promedio de 4,39 fragmentos polimórficos por grupo. Los análisis de agrupamiento permitieron discriminar entre grupos taxonómicos y especies dentro de cada grupo. Los resultados presentados en esta tesis demuestran la factibilidad de transferir marcadores EST-SSR y COS a P. notatum y contribuyen al conocimiento de la estructura genómica de las razas tetraploides de la especie. En particular, la identificación de secuencias ortólogas entre P. notatum, arroz y maíz permitió detectar varios segmentos cromosómicos conservados en las tres especies e iniciar estudios de mapeo comparativo. La localización de varios marcadores en los grupos de ligamiento asociados a la aposporía permitió una mejor caracterización de esta región genómica y la definición de un segmento del genoma de arroz que contendría genes candidatos a controladores del carácter. Se demostró asimismo la posibilidad de emplear estos marcadores en varias especies del género y su utilidad para la realización de estudios de filogenia.
Acceso Abierto
Introgresión de regiones genómicas de la línea LA722 de Solanum pimpinellifolium en un genotipo "elite" de tomate para incrementar la calidad del fruto
(FCA-UNR, 2011) Pereira da Costa, Javier; Zorzoli, Roxana; Rodríguez, Gustavo R.
La especie de tomate Solanum pimpinellifolium es un material genético sub-explotado para introgresar genes de origen silvestre que pueden mejorar la calidad de los frutos en la especie cultivada (S. lycopersicum). El objetivo de este trabajo fue identificar regiones genómicas de la entrada LA722 de S. pimpinellifolium asociadas a la larga vida poscosecha y caracteres que confieren calidad a los frutos para introgresarlas en un genotipo „elite‟ de la especie cultivada. Se evaluaron 74 plantas BC1 (primera retrocruza entre el cultivar Caimanta de S. lycopersicum como padre recurrente y la entrada LA722 de S. pimpinellifolium), los progenitores y la F1 para once caracteres fenotípicos. Estos materiales se caracterizaron molecularmente por perfiles polipeptídicos de pericarpio de frutos al estado verde y rojo maduro y marcadores de ADN del tipo SRAP (Sequence Related Amplified Polymorphism) y SSR (Single Sequence Repeat). Se encontraron polipéptidos asociados a caracteres como firmeza, altura, forma, pH y vida poscosecha de los frutos. Dos bandas de SRAP estuvieron asociados a porcentaje de reflectancia, firmeza, acidez titulable y contenido en sólidos solubles. Los SSR estudiados permitieron identificar asociaciones o QTL (Quantitative Trait Loci) a todos los caracteres de calidad con excepción de la vida poscosecha en la BC1. Para seguir el comportamiento de estos segmentos cromosómicos asociados a los caracteres de calidad se evaluaron los mismos SSR en 40 plantas BC2. Dado que las poblaciones de retrocruzas no son adecuadas para la detección de QTLs aportados por el progenitor donante con efectos recesivos, también se evaluaron cinco familias BC1S1. Se encontraron asociaciones a todos los caracteres de calidad entre los que se destacan QTLs para la vida poscosecha de los frutos no detectados en las generaciones de retrocruzas. Once QTLs fueron detectados en al menos una generación segregante con p < 0,001. Finalmente, la comparación entre las asociaciones encontradas en las tres generaciones permitió validar 12 QTLs (p < 0,05). Estos resultados demuestran que la introgresión de regiones genómicas asociadas a la vida poscosecha y a la calidad del fruto de S. pimpinellifolium puede mejorar a la especie cultivada.
Acceso Abierto
Caracterización de fragmentos génicos desconocidos que fueron asociados con la apomixis y/o la poliploidía en Paspalum notatum
(FCA-UNR, 2011) Ochogavía, Ana Claudia; Pessino, Silvina Claudia
La apomixis es una forma de reproducción asexual vía semillas frecuentemente asociada a la poliploidía. El objetivo de este trabajo fue inferir la función de 58 transcriptos desconocidos, que participan de los procesos de apomixis y/o poliploidización en Paspalum notatum. Utilizando amplificaciones rápidas de los extremos del cDNA se obtuvieron las secuencias completas de varios candidatos, que resultaron similares a elementos repetitivos portadores de segmentos génicos transduplicados o a precursores de miRNA de plantas. Para ambos tipos de secuencias se propuso un posible rol regulatorio, y se determinaron in silico los blancos putativos. Se eligieron secuencias representativas de cada uno de estos grupos, y se realizaron estudios experimentales para lograr una anotación funcional inequívoca. Para ello se analizó el número de copias genómicas, la posición en el genoma, la expresión cuantitativa durante el desarrollo reproductivo y la localización in situ de la actividad génica. También se realizaron análisis de display diferencial específicos para aislar retrotransposones con segmentos transduplicados relacionados y estudios de clivado específico de los blancos regulatorios de los miRNAs. Los resultados presentados en esta tesis aportan las primeras evidencias acerca del rol regulatorio que los retrotransposones y los miRNAs podrían estar desempeñando durante el desarrollo apomíctico.
Acceso Abierto
Resistencia a imidazolinonas en girasol: evaluación fenotípica, bioquímica y de la expresión de genes ahas
(2012) Breccia, Gabriela; Picardi, Liliana A.; Nestares, Graciela M.
La acetohidroxiácido sintasa (AHAS) cataliza la primera reacción en la biosíntesis de aminoácidos de cadena ramificada. Esta enzima es el sitio de acción de herbicidas dentro de los que se incluyen las imidazolinonas. La resistencia a imidazolinonas en girasol cultivado, incorporada a partir de una población de girasol maleza, está controlada por dos genes: Imr1 e Imr2. El primer gen se corresponde con una mutación de ahas1, el cual es uno de los tres genes que codifica para la subunidad catalítica de AHAS. Se desconoce el mecanismo relacionado con el segundo gen. Los objetivos de este trabajo fueron caracterizar la resistencia a imidazolinonas en estadios tempranos del desarrollo, a nivel fenotípico y bioquímico, evaluar la expresión de los tres genes ahas y determinar el mecanismo de resistencia relacionado a Imr2. La utilización de bioensayos de germinación en condiciones controladas permitió caracterizar la respuesta al herbicida imazapir en genotipos con distinto grado de resistencia a imidazolinonas. El crecimiento y desarrollo del sistema radical y la expansión del primer par de hojas verdaderas fueron los parámetros más sensibles para discriminar estos genotipos. De manera similar, la actividad AHAS in vivo permitió distinguir genotipos que difieren a nivel de Imr1. Los niveles relativos de transcriptos ahas fueron cuantificados mediante RT-qPCR en hojas y raíces de plántulas control y tratadas con imazapir. Estos niveles se correspondieron con la actividad AHAS evaluada in vivo e in vitro en dichos tejidos. El tratamiento con imidazolinonas produjo respuestas tejido-específicas y gen-específicas. Los niveles de expresión AHAS en plántulas control no difirieron entre los genotipos evaluados, por lo que la alteración o sobreexpresión de AHAS no serían mecanismos de resistencia presentes en las líneas de girasol bajo estudio. Para evaluar la participación de citocromo P450 monooxigenasas (P450s) en la detoxificación del herbicida, se evaluó la respuesta de plántulas sensibles y resistentes bajo el tratamiento combinado de imazapir e inhibidores de citocromo P450s. Se observó una disminución de parámetros de crecimiento por el tratamiento combinado en la línea resistente, por lo que existiría un mecanismo de detoxificación del herbicida imazapir mediado por isoformas de citocromo P450s. Este mecanismo estaría relacionado al locus Imr2 y completaría a la resistencia conferida por la mutación en ahas1.
Acceso Abierto
Estudios citogenéticos en citotipos apomícticos y sexuales de paspalum notatum y caracterización molecular de secuencias asociadas a la aposporía
(FCA-UNR, 2012) Podio, Maricel; Ortiz, Juan Pablo
Paspalum notatum Flügge es una gramínea rizomatosa perenne ampliamente difundida en las regiones tropicales y subtropicales de Sudamérica. Las razas tetraploides naturales de esta especie se reproducen casi exclusivamente por apomixis de tipo apospórica. La aposporía (un componente de la apomixis apospórica) en P. notatum es controlada por un locus único (denominado ACL) que presenta segregación distorsionada y supresión de la recombinación. La presencia de inversiones u otras alteraciones cromosómicas fueron propuestas para explicar el tipo de herencia observado para la aposporía. La determinación de la estructura cromosómica que contiene al ACL puede aportar conocimiento sobre la transmisión del carácter a la progenie y contribuir a la identificación de secuencias codificantes asociadas con su expresión. Por otro lado, varios marcadores moleculares completamente ligados a la aposporía y transcriptos de ARNm diferencialmente expresados en inflorescencias de plantas apomícticas y sexuales fueron identificados en P. notatum y otras especies de gramíneas. Sin embargo, hasta el momento solo unos pocos de ellos han sido estudiados en detalle a nivel genético y funcional. El objetivo general de este trabajo de Tesis fue profundizar los estudios tendientes a determinar las características citogenéticas y moleculares del locus responsable de la aposporía en P. notatum y caracterizar genes cuya expresión fue asociadas a la apomixis en gramíneas así como secuencias genómicas localizadas específicamente en el locus de la aposporía. En el Capítulo I se describen los estudios citogenéticos realizados en meiocitos de plantas apomícticas y sexuales de P. notatum. Como material vegetal fueron incluidas cinco accesiones apomícticas naturales, tres individuos sexuales obtenidos experimentalmente y 16 híbridos F1 clasificados por el modo de reproducción. Las observaciones citogenéticas revelaron que tanto las plantas apomícticas como las sexuales presentaron algunas anormalidades meióticas como, cromosomas rezagados, puentes de cromatina y micronúcleos. Sin embargo, un análisis cuantitativo de éstas reveló diferencias significativas entre las accesiones apomícticas y sexuales. Asimismo, el análisis de los híbridos confirmó las diferencias observadas en los progenitores con diferente modo de reproducción. Un estudio de FISH reveló que el ACL se encuentra en hemicigosis, muy próximo a regiones ricas en heterocromatina. Los resultados presentados en este Capítulo demostraron que las plantas apomícticas presentan un mayor número de anormalidades meióticas en la anafase I que las sexuales y que estas anormalidades se transmiten a la descendencia asociadas con el modo de reproducción. Asimismo fue posible determinar que el locus responsable de la aposporía se transmite solo a uno de los productos de la meiosis I. Esta estructura cromosómica podría explicar la distorsión de la segregación y la supresión de la recombinación asociada a la transmisión de la apomixis en la especie. En el Capítulo II se describe la caracterización molecular de los genes SERK y EXS en P. notatum. El gen SERK (somatic embryogenesis receptor like kinase) fue asociado a la apomixis en Poa pratensis. A partir del apilamiento de secuencias conocidas fue posible aislar dos secuencias genómicas de P. notatum con alta similitud a genes SERK: PnSERK1 (1750 pb) y PnSERK2 (2050pb). Al menos 3 copias de PnSERK están presentes en el genoma de P. notatum. Estudios de expresión por PCR en tiempo real (qRT-PCR) en diferentes estadios del desarrollo reproductivo del genotipo Q4188 (sexual) y Q4117 (apomíctico) mostraron que PnSERK2 se expresa a niveles superiores de PnSERK1 y que muestra diferencias significativas en los estadios de premeiosis, postmeiosis y antesis entre ambos genotipos. Experimentos de hibridación in situ de tejidos, mostraron una expresión contrastante entre el genotipo sexual y el apomíctico. Los resultados obtenidos indican que PnSERK2 presenta una expresión diferencial entre plantas apomícticas y sexuales y podría formar parte de la cascada de genes asociados a la expresión de la apomixis en P. notatum. Se analizó también el gen EXS. Una secuencia codificante para el dominio EXS fue identificada en un clon de BAC conteniendo marcadores moleculares completamente ligados a la aposporía en P. simplex. Mediante experimentos similares a los descriptos anteriormente se aisló un fragmento de 2298 pb con alta similitud al gen EXS de arroz y maíz de los genotipos Q4188 y Q4117. El análisis del número de copias reveló que existen entre 2 y 4 secuencias homólogas en el genoma de P. notatum. Estudios de expresión por qRT-PCR no mostraron diferencias significativas entre los genotipos sexuales y apomícticos en distintos estadios del desarrollo reproductivo. Sin embargo, estudios de hibridación in situ de tejido mostraron expresión de EXS en tejido ovárico del genotipo sexual mientras que solo se observó expresión en células que rodean a los sacos embrionarios en el genotipo apomíctico. El análisis de mapeo in silico, indicó que PnEXS se localiza en regiones que ya han sido reportadas como asociadas a la aposporía. Estos resultados indican que PnEXS podría estar diferencialmente regulado en plantas apomícticas y sexuales. En el Capítulo III se presentan los estudios realizados en la caracterización de secuencias específicas del ACL en P. notatum y el mapeo de transcriptos de ARNm asociados con el modo de reproducción. Varias de las secuencias correspondientes al ACL mostraron similitud con elementos repetitivos, proteínas hipotéticas, proteínas ribosomales y dominios codificantes. El mapeo de seis transcriptos expresados diferencialmente entre plantas apomícticas y sexuales mostró que N54 resultó ligado en repulsión al ACL. Los resultados obtenidos en esta Tesis permitieron detectar la presencia de un rearreglo cromosomal que se trasmite a la progenie asociado a la aposporía. Además, se logró localizar el ACL en un único cromosoma de P. notatum y determinar su condición hemicigota. Paralelamente, se pudo demostrar que PnSERK2 se encuentra funcionalmente asociado a la aposporía y que PnEXS estaría regulado diferencialmente en plantas apomícticas y sexuales. El análisis de marcadores 100% ligados al carácter puso en evidencia la presencia de secuencias codificantes que podrían estar asociadas a la aposporía.
Acceso Abierto
Regeneración de especies leñosas en comunidades boscosas de diferentes posiciones topográficas del sureste de Formosa
(2012-06) Sender, María Belén; Prado, Darién E.; Barberis, Ignacio M.
Los bosques del este de la provincia de Formosa (Argentina), pertenecientes al Distrito del Chaco Húmedo, se distribuyen formando una coenoclina desde el borde del albardón del curso de agua, donde se encuentra el llamado ‘Bosque Ribereño’, desarrollándose en la zona intermedia un ‘Bosque Transicional’, hasta la parte topográficamente más baja con el ‘Quebrachal’ de Schinopsis balansae, denominado ‘Monte Fuerte’. La distribución de las especies en los tres tipos de bosques podría estar explicada por la capacidad de las plantas para sobrevivir a diferentes condiciones de disponibilidad hídrica. En la presente tesis se estudian la composición florística, abundancia, riqueza y diversidad del banco de renovales de las tres comunidades boscosas, así como ciertas condiciones ambientales del sotobosque (e.g. porcentaje de cobertura y altura del canopeo, cantidad de hojarasca, cobertura del sotobosque, presencia de especies Bromeliáceas, topografía local) y se evalúa experimentalmente la tolerancia de las plántulas de algunas especies leñosas (Peltophorum dubium, Enterolobium contortisiliquum, Gleditsia amorphoides, Microlobius foetidus, Diplokeleba floribunda, Caesalpinia paraguariensis, Prosopis nigra y Schinopsis balansae) a condiciones controladas de anoxia y de sequía. La mayoría de las variables evaluadas en el estudio florístico y ambiental del sotobosque permiten ordenar a los tres tipos de bosques en un gradiente que se corresponde con su ubicación en el área de estudio. El Bosque Ribereño es el bosque de mayor magnitud en cuanto a su cobertura y altura del canopeo, y producción de hojarasca, y ocurrió lo contrario con el Monte Fuerte. El Bosque Transicional presentó características ambientales intermedias, asemejándose en algunas de ellas a uno u otro de los dos bosques restantes. A pesar de la proximidad de estos bosques, la diferencia fundamental en el banco de renovales entre los mismos radica en su composición florística. El Bosque Ribereño es el más rico en número de individuos totales, especies y familias. Le sigue el Bosque Transicional, y luego el Monte Fuerte. Asimismo, el Bosque Ribereño resultó superior al resto de los bosques en abundancia y riqueza promedios, mientras que no hubo diferencias en diversidad y equitatividad entre ellos. En condiciones controladas, las plántulas de todas las especies resultan menos tolerantes a las condiciones de anoxia permanente, que al nivel de ‘sequía’ implementado. Ninguna de las especies vio afectado su crecimiento en el tratamiento ‘sequía’. Los resultados obtenidos en este trabajo permitieron confirmar que el banco de renovales de los bosques presentes en el área de estudio se diferencia principalmente por su composición florística, lo que determinaría, a la madurez, una estructura fisonómica diferenciada. La tolerancia de las plántulas de las especies estudiadas a la condición de sequía implementada, puede estar relacionada con la pertenencia de varias de dichas especies a bosques que, por su composición florística y distribución geográfica, corresponden al dominio de los Bosques Tropicales Estacionalmente Secos.
Acceso Abierto
Evolución de las transformaciones productivas en las unidades agroecológicas de la cuenca del río Quequén grande y sus implicancias agroambientales
(2013) Vázquez, Patricia; Sacido, Mónica; Sacido, Mónica
La Región Pampeana Austral Argentina, manifiesta una fuerte tendencia a la expansión e intensificación agrícola. Este trabajo analiza las transformaciones agroproductivas y ambientales entre 1988 y 2008 en la Cuenca del río Quequén Grande (CrQG) a través de indicadores de sustentabilidad. La Zonificación Agroecológica (ZAE) de la cuenca, permitió diferenciar seis Unidades Agroecológicas (UAE) a partir de la integración de Unidades Ecológicas (UEc) y Unidades de Agriculturización (UAg). La UAE1, de Sierras y elevaciones del Sistema de Tandilia, presentó baja a nula agriculturización entre 1988-1998, mientras que entre 1998-2008, dicho proceso fue muy alto. La UAE2, de lomas que bordean los paisajes serranos del sistema de Tandilia, mostró baja o nula agriculturización en el primer período, mientras que en el segundo fue alto. La UAE3, de lomas planas recortadas por numerosas vías de escurrimiento, en el primer período manifestó un muy alto proceso de agriculturización y en el segundo período el resultado es medio. La UAE4, de lomas muy amplias onduladas a planas, presentó un proceso de agriculturización muy alto en el primer período, mientras que en segundo por el contrario el proceso disminuyó a bajo o nulo. La UAE5, de planicies bajas y planas a suavemente onduladas, el proceso es medio en el primer período y bajo o nulo en el segundo. Por último, la UAE6, de planicies aluviales bajas a inundables, presentó un proceso de alta agriculturización en el primer período, y bajo a nulo en el segundo. Ahora bien, se observó que los valores más elevados de agriculturización, entre 1988-1998, se generaron en las UAE3 y UAE6, mientras que en el segundo período lo hicieron sobre la UAE1. El indicador de riesgo de contaminación por plaguicidas (RCP), aumentó 94,98%, entre 1988-1998, mientras que entre 1998-2008, fue de 43,31%. Con respecto al indicador de riesgo de intervención del hábitat (RIH) entre 1988-1998 se incrementó en un 6,9%, mientras que en el período 1998-2008 aumentó un 4,4%. Por último, el indicador de impacto sobre el ecosistema (ISE) reveló en el primer período seleccionado, un ascenso de 56,8%; y para el segundo período un 29,3%. El incremento en el RCP, RIH e ISE para ambos períodos seleccionados, se correlaciona con el aumento de la agricultura en desmedro de la ganadería, las áreas agrícolas se acrecentaron un 26,1% entre 1988 y 1998, y crecieron en menor proporción (10,7%) entre 1998 y 2008. El aumento produjo una reducción del 26,2% y 13,7% de las áreas con pastizales y pasturas, respectivamente. La agricultura en el segundo período se incrementó en menor superficie que en el primer período, intensificándose con el doble cultivo (gramíneas/soja). En ambos períodos, el crecimiento de la agricultura sobre las UAE se dió de manera totalmente diferenciada. Ahora bien, con respecto a los indicadores, el RCP aumentó en el primer período donde presentó los valores más críticos sobre la UAE1 y UAE6, mientras que en el segundo período lo hizo sobre la UAE1; el RIH sin embargo, en el primer período los valores críticos se dieron sobre la UAE1, y en segundo período sobre todas las unidades (excepto la UAE2 que presento valores relativamente menores de incremento); en tanto que el ISE, mostró valores críticos en la UAE1 en ambos períodos. Los resultados obtenidos, permiten afirmar que los valores críticos de los indicadores están mayormente focalizados en la UAE1, la misma está caracterizada como vulnerable en el proceso de agriculturización, debido a que se hayan localizadas las cabeceras de cuencas (tal como las nacientes del río Quequén Grande) las cuales son indispensables conservar; y además es complejo aplicar prácticas agrícolas conservacionistas, ya que corresponde a áreas de pendientes medias y bajas del sistema (Hapludoles líticos), los cuales presentan una delgada cubierta de depósitos eólicos sobre la roca, exhibiendo condiciones de escasa profundidad; y también los mayores valores críticos se presentan en la UAE6, caracterizada por suelos anegadizos, se haya limitada sobre todo en las zonas más bajas, consideradas como superficies llanas con excesiva humedad, que sufren frecuentes inundaciones por cursos de agua de tipo temporarios. Se concluye que la caracterización de UAE, facilita el diagnóstico de la CrQG fundamental para aportar a la sustentabilidad agroproductiva de la misma, formulando finalmente propuestas y futuras líneas de investigaciones, con la finalidad de aportar a la implementación de un plan de ordenamiento territorial.
Acceso Abierto
Bases genéticas de la determinación del peso de grano en maíz
(FCA-UNR, 2014) Álvarez Prado, Santiago; Borrás, Lucas; López, César G.
El rendimiento del maíz se encuentra determinado por el número y peso individual de los granos cosechados por unidad de área. Si bien el número de granos tiene más impacto sobre el rendimiento final, cambios en el peso individual de los granos (PG) impactan sobre el mismo. Existe gran variabilidad genotípica en el patrón de crecimiento de los granos de maíz de híbridos comerciales y en líneas elite de mejoramiento.El conocimiento de las bases genéticas de los procesos fisiológicos que determinan el PG es relevante para mejorar el rendimiento del cultivo. Los objetivos generales de esta tesis fueron (i) caracterizar fenotípicamente una población de RILs de maíz para características de llenado de granos, y (ii) realizar una primera aproximación a las bases genéticas que determinan el peso de grano en una población de RILs de maíz. Se realizó un análisis de QTL sobre una población de 245RILs de maíz de la población IBM Syn4 (B73 x Mo17) que mostró grandes diferencias genotípicas en PG (p<0,001) en dos ambientes. La variabilidad en PG estuvo positivamente asociada a variaciones en tasa de llenado (TLL) y duración de llenado (DLL). Un total de 10 QTL conjuntos fueron detectados, mostrando generalmente efectos menores y no consistentes a través de los dos ambientes evaluados. La TLL y DLL no mostraron QTL en común, sugiriendo un control genético independiente. A través de información de uno de los dos padres de la población de RILsy los intervalos de confianza de los principales QTL se presentan posibles genes candidatos para futuras disecciones. También se evaluó la correlación entre líneas parentales e híbridos derivados para caracteres de llenado de grano. Tanto la heterosis como la correlación entre el valor medio de las líneas parentales y los híbridos derivados fueron significativas para todos los caracteres de llenado evaluados. Estos resultados confirman que el estudio de caracteres de llenado de grano en líneas endocriadas genera información valiosa para sus híbridos derivados. Los resultados obtenidos en esta tesis muestran la relación entre las bases genéticas del crecimiento del grano de maíz y sus mecanismos fisiológicos. Los resultados observados en líneas endocriadas son relevantes para estimar el comportamiento de sus híbridos derivados gracias a la alta correlación que se encontró en el desempeño entre ambos.
Acceso Abierto
Bases genéticas de la determinación de números de granos en una población de RILs en maíz
(2015) Amelong, Agustina; Borrás, Lucas; Gambín, Brenda L.
La mayor parte de las variaciones de rendimiento en maíz son explicadas por cambios en el número de granos fijados. El número de granos es dependiente de la biomasa acumulada en espiga (BE) alrededor de la floración. Ambos son caracteres cuantitativos influenciados por el ambiente. La determinación de las bases genéticas de los caracteres cuantitativos resulta compleja producto de interacciones genotipo x ambiente. Los modelos ecofisiológicos son una posible solución a este problema ya que están diseñados para predecir interacciones genotipo x ambiente basándose en respuestas dinámicas de la variable en estudio. En la presente tesis se estudiaron las regiones cromosómicas (QTL) asociadas a la determinación de número de granos en maíz a nivel de planta a través de dos análisis de QTL diferentes: (i) sobre los caracteres finales per se (números de granos por planta, NGP, y biomasa acumulada en la espiga al final del período de floración, BE) y (ii) sobre parámetros específicos de un modelo ampliamente documentado que describe la respuesta del NGP y la BE al crecimiento por planta alrededor de la floración. Se detectaron QTL para NGP, BE y los parámetros del modelo que relacionan NGP y BE con el crecimiento por planta para 125 RILs de la población IBM Syn4 (B73 x Mo17) evaluadas en dos ambientes. Posteriormente se evaluaron varias de estas RILs y otras líneas de la misma población que no estaban incluidas en el análisis de QTL con el objetivo de predecir la BE y el NGP basados en la información de QTL proveniente de cada análisis. La hipótesis a testear es que realizar un análisis de QTL sobre los parámetros del modelo ecofisiológico que describe la respuesta del NGP y la BE al crecimiento por planta alrededor de la floración permitirá predecir estos rasgos de manera más robusta que usar información QTL de los caracteres per se. Todos los caracteres mostraron variaciones significativas entre RILs y ambos análisis detectaron varios QTL para todos los caracteres. Los QTL asociados a BE y NGP per se no se localizaron en las mismas regiones que los QTL detectados para los parámetros del modelo. La información del QTL de los parámetros del modelo ayudó a predecir la BE y el NGP con mayor precisión (r2= 0,13 y 0,12, p<0,001, para BE y NGP, respectivamente) que predecir BE y NGP basados en los QTL detectados para los caracteres finales per se (r2<0,01 y <0,01, p>0,10, para BE y NGP, respectivamente). Hay que destacar que la incorporación de información sobre el crecimiento de las plantas estuvo relacionada a la mejora de las predicciones en el enfoque que emplea el modelo ecofisiológico. En síntesis, se identificaron regiones cromosómicas que incluyen genes potencialmente relevantes relacionados con la determinación de NGP en maíz y se empleó un enfoque que combina la información genética con modelo ecofisiológico para predecir el NGP. La información obtenida ayudó a predecir el NGP sólo parcialmente, sugieriendo que son necesarios otros enfoques.
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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.
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Estimación de la variabilidad presente en materiales de arveja (Pisum sativum L.) para actualizar su uso y conservación mediante la creación de una colección núcleo
(2015) Almirón, Paula; Cointry, Enrique L.; Cointry, Enrique L.
La conservación de los recursos fitogenéticos, articulada con una adecuada caracterización y evaluación, son tareas de interés mundial. Es esencial desarrollar mecanismos que permitan utilizar activamente los recursos fitogenéticos como fuente de diversidad genética útil para la obtención y mejora de variedades. En la presente tesis se planteó como objetivo general estimar la diversidad genética disponible en una colección activa del género Pisum para conformar una colección núcleo validada. Se realizaron colectas de germoplasma en forma de semillas, alcanzando una colección activa de 126 accesiones del género Pisum. En cada una de las campañas a campo se evaluaron un total de 26 descriptores morfológicos, fenológicos y agronómicos. Para todos estos caracteres se encontró una alta variabilidad fenotípica y genotípica. La evaluación de los efectos ambiente e interacción genotipo por ambiente, mostraron diferencias significativas (p<0,05) o altamente significativas (p<0,001), para muchas de las variables cuantitativas. A fin de despejar los efectos genotípicos, se calcularon los valores promedios ajustados para cada descriptor cuantitativo. En el análisis de agrupamiento considerando los caracteres morfológicos cualitativos y cuantitativos, las accesiones de P. abyssinicum mostraron ser más similares a las formas silvestres de P. fulvum que a las accesiones de P. sativum. El género Pisum contiene dos o tres especies dependiendo de la interpretación taxonómica. Actualmente, las clasificaciones taxonómicas existentes en la literatura son confusas. La caracterización molecular se realizó por medio de marcadores SSR (Simple Sequence Repeat) y SRAP (Sequence-Related Amplified Polymorphism). Las medidas de variabilidad genética estimadas fueron elevadas. Para SSR el número de alelos promedio fue de 8,4, la Diversidad Genética fue 0,842 y el PIC promedio fue 0,824. Para SRAP el nivel de polimorfismo fue de 96,52% y el valor de PIC promedio fue 0,347. La correlación entre los marcadores SSR y SRAP fue analizada a nivel de las distancias genéticas individuales y de las distancias grupales (considerando 8 grupos taxonómicos). La correlación entre las distancias grupales fue alta y significativa (r=0,78, p<0,001); mientras que la correlación individuo-individuo fue muy baja (r=0,26, p<0,001). De este modo, la información obtenida a partir de marcadores moleculares SRAP, complementó a aquella obtenida a partir de los microsatélites. Los AMOVA (Análisis de Variancia Molecular) tanto para SSR como SRAP, sugirieron que existe variabilidad genética o que al menos uno de los 8 grupos taxonómicos considerados se diferencia de los otros respecto a sus perfiles moleculares promedio (p<0,0001). Además, dentro de los taxa de Pisum también se observó variabilidad genética (p<0,0001). En los análisis del Análisis de Agrupamiento considerando los datos moleculares, las especies P. fulvum y P. abyssinicum se separaron marcadamente del resto de las accesiones de P. sativum. El análisis conjunto de los datos fenotípicos y moleculares se realizó por medio de un Análisis de Procrustes Generalizado (APG), el cual reveló un 77,6% de consenso entre los ordenamientos producidos por los marcadores SSR y SRAP, y los marcadores fenotípicos. A partir de los análisis de la variabilidad existente en la colección activa de Pisum, se procedió a la construcción de una colección núcleo (CC) a fin de conservar la mayor parte de la variabilidad incluyendo un mínimo de accesiones. Se aplicaron diferentes metodologías que permitieron obtener distintas CCs, para luego elegir aquella CC que fuera más representativa de la colección original. En primer lugar, se analizaron dos criterios de estratificación, previo al análisis de agrupamiento. Para el primer criterio (E1), se consideraron todas las accesiones en conjunto (E1); y para el segundo (E2), se realizó una división primaria según la taxonomía. Posteriormente, para definir el número de accesiones de cada grupo que integrarían la CC se consideraron tres estrategias: Fija (F), Logarítmica (L) y Proporcional (P). Así, se generaron seis CCs; cuyo tamaño varió entre 16 y 34 accesiones. Además, se elaboró una séptima CC utilizando la estrategia M y el programa PowerCore; la cual presentó 58 accesiones. Este tamaño excedió al definido previamente para la CC (10-30% del tamaño de la colección activa). La validación de las CCs se realizó comparando la variabilidad presente en cada una de ellas con respecto a la colección activa, a través de diferentes parámetros obtenidos a partir de la caracterización morfológica y molecular. La estratificación inicial considerando la información taxonómica (E2), resultó más favorable que el criterio E1 en el proceso de elaboración de la CC. La Colección Núcleo conformada utilizando el criterio de estratificación E2 y la estrategia logarítmica, fue la que mejor representó la variabilidad inicial, conservando un 28% de las accesiones.
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Localización precisa en el cromosoma 2 de QTL que controlan caracteres de fruto en tomate
(FCA-UNR, 2016) Green, Gisela Yael; Rodríguez, Gustavo R.; Zorzoli, Roxana
Cuatro QTL mayores se encuentran asociados a frutos alargados en el germoplasma del tomate cultivado (Solanum lycopersicum): ovate, sun, fs8.1 y fs2.1. El cultivar comercial Rio Grande de S. lycopersicum porta los alelos silvestres para los genes SUN y OVATE y el carácter índice de forma de fruto (fs I) es controlado en un 61,55% por los QTL fs2.1 y fs8.1 que presentan interacción epistática. El QTL fs2.1 (cromosoma 2) controla principalmente el extremo distal del fruto y otros caracteres de calidad como pH e índices L y ab de color. En base a estos antecedentes se plantea como hipótesis que la recombinación de marcadores moleculares en la base del cromosoma 2 permite estudiar la segregación mendeliana de caracteres de forma y calidad de fruto para localizar en forma más precisa a los QTL que los definen. El objetivo general de este trabajo es validar QTL que controlan caracteres de fruto en poblaciones segregantes avanzadas entre Rio Grande y LA1589. Además, localizar en forma precisa al QTL mayor fs2.1 asociado a frutos alargados en el cultivar Rio Grande e identificar el estadio de desarrollo del fruto en el que ejerce su efecto. Se plantean como objetivos específicos: 1) Evaluar a través de pruebas de progenie de padres recombinantes en la base del cromosoma 2 caracteres de morfología y calidad de fruto a fin de validar y localizar de forma precisa QTL de interés; 2) Evaluar en la descendencia de padres recombinantes el carácter fs I para minimizar la región que contiene a fs2.1; 3) Detectar el estadio de desarrollo del fruto en el que fs2.1 afecta la forma; 4) Proponer genes candidatos para fs2.1 haciendo uso de herramientas bioinformáticas. Como material vegetal se utilizaron familias derivadas por autofecundación de plantas recombinantes en la base del cromosoma 2 conteniendo a fs2.1. Estas plantas no segregaron para el QTL fs8.1 y derivan del cruzamiento entre Rio Grande (padre recurrente) y LA1589. Para llevar a cabo las pruebas de progenie, en cada familia generada se seleccionaron por marcadores moleculares plantas homocigotas para el alelo cultivado y otras homocigotas para el alelo silvestre en la región genómica segregante. Las plantas seleccionadas, incluyendo cinco plantas de Rio Grande y cinco de LA1589, se trasplantaron en invernadero a una distancia de 1 m entre hileras y 40 cm entre plantas. Para el objetivo específico 1 se realizó una prueba de progenie sobre la descendencia de 8 plantas 6 recombinantes y se midieron 10 atributos morfológicos y 3 de calidad sobre un total de 1370 frutos. Se aplicó la prueba t de Student para comparar los valores medios de grupos homocigotas por familia para todas las variables. Solo dos familias presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre grupos homocigotas para fs I indicando que el QTL que rige el carácter se encuentra en el segmento segregante compartido por ambas. De esta manera se logró acotar la región conteniendo a fs2.1 de 9,64 Mb a 4,48 Mb. No se pudo determinar la posición de los QTL para los demás caracteres analizados debido a que presentaron asociaciones erráticas a través de las diferentes familias. Sin embargo, mediante mapeo por intervalos simple se logró detectar QTL menores de morfología y calidad de fruto previamente detectados en una generación F3-BC1-S1 derivada del mismo cruzamiento interespecífico. Para el objetivo 2, en virtud de los resultados del objetivo 1, se midió únicamente el carácter fs I en un total de 94 plantas (546 frutos) producto de la descendencia de 9 plantas recombinantes en la base del cromosoma 2. Como resultado, dos familias presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre grupos homocigotas para fs I acotando la región que contiene a fs2.1 de 4,48 Mb a 0,71 Mb. El objetivo específico 3 consistió en el análisis de frutos en desarrollo en los días 0, 3 y 5 después de antesis. Fue realizado durante dos ensayos evaluándose un total de 102 y 293 flores en los ensayos 1 y 2 respectivamente. Nuevamente se utilizó la descendencia de plantas recombinantes en la región estudio. Como resultado de la comparación entre genotipos homocigotas mediante la prueba t de Student se observaron diferencias en el índice de forma de fruto en desarrollo desde el día cero de antesis. Para el objetivo 4 se hizo uso de la herramienta BLAST de la página SOL Genomics Network y se obtuvieron los genes contenidos en el segmento de 0,71 Mb correspondiente a fs2.1. También se obtuvieron los transcriptomas de LA1589 y seis NIL de Rio Grande. Tres NIL presentan alelos cultivados en la región centromérica del cromosoma 8 y otras tres alelos de LA1589. Utilizando un algoritmo en R se realizó el análisis de expresión diferencial entre todos los genotipos haciendo uso del paquete DE-seq. Se lograron identificar 10 genes diferencialmente expresados en flores en antesis entre los genotipos Rio Grande y LA1589. En base a estos resultados, se concluye que QTL menores de morfología y calidad de fruto se localizan en la base del cromosoma 2 (segmento de 9,64 Mb). Además, se demostró que el QTL mayor fs2.1 ejerce su efecto sobre el carácter fs I desde antes de antesis y se localiza en un segmento de 0,71 Mb en la base del cromosoma 2 que contiene genes diferencialmente expresados.
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Evaluación comparativa de distintas estrategias de análisis de datos para la caracterización y ordenamiento de la variabilidad genética de poblaciones locales de maíz (Zea mays L.)
(2016) Defacio, Raquel Alicia; Bramardi, Sergio; Pratta, Guillermo
El maíz, siendo un cereal originario de América, presenta a lo largo de este continente una amplia variabilidad de tipos y formas. Sin embargo dicha variabilidad es muy poco utilizada por los fitomejoradores, por desconocimiento del comportamiento de las poblaciones conservadas y por la dificultad de introgresar características deseables sin incorporar caracteres desfavorables ligados a los mismos. Por dicho motivo resulta de fundamental importancia estudiar y analizar en la forma más exhaustiva posible las poblaciones conservadas en los Bancos de Germoplasma. En el presente trabajo se evaluaron 510 poblaciones locales de maíz conservadas en el Banco Activo de Germoplasma de Pergamino, de diversos orígenes y formas raciales, por 16 caracteres cuantitativos y cuatro cualitativos. Las poblaciones se distribuyeron en 13 ensayos comparativos a lo largo de siete campañas agrícolas a partir del 2003/04 hasta el 2009/10. Cada ensayo se evaluó en dos ambientes que surgen de la combinación de localidad y campaña agrícola. Todos los ensayos contaban con cuatro testigos comunes. Como uno de los objetivos de este trabajo, consistía en evaluar comparativamente estrategias metodológicas para la caracterización conjunta de poblaciones caracterizadas en diferentes ensayos, cuatro de los 13 ensayos volvieron a repetirse en uno solo que se utilizó como ensayo de referencia. El mismo se evaluó en las localidades de Pergamino y Ferré durante la campaña agrícola 2010/11. Debido a que las variables evaluadas son factibles de ser influenciadas por el ambiente en el ensayo de referencia se aplicaron distintas técnicas de análisis de la interacción genotipo-ambiente. En primer lugar se recurrió al ANOVA que permitió determinar la presencia de dicha interacción y, en las variables en que la misma fue significativa, se profundizó el estudio mediante un AMMI. Por otro lado, se recurrió al método de Análisis Factorial Múltiple (AFM) para determinar la factibilidad del uso de esta técnica del Análisis Multivariado de tres modos para el tratamiento de la interacción. Con ambos tipos de análisis, se determinó la presencia de interacción en las variables sincronía entre las floraciones femenina y masculina, prolificidad, rendimiento, granos por hilera, porcentaje de quebrado y longitud de mazorca. Si bien con ambas metodologías se obtuvo un resultado similar, el AFM proporciona información más rica, sobre todo en las interpretaciones referidas al ambiente. Además, estudia la interacción genotipo-ambiente desde el punto de vista multivariado pudiendo determinarse las interacciones entre las variables evaluadas. Posteriormente, se compararon tres estrategias para caracterizar en forma conjunta el material evaluado en distintas condiciones. Como fuente de comparación se utilizó el ensayo de referencia, ya que en el mismo todas las poblaciones fueron evaluadas en los mismos ambientes. Las estrategias consideradas, que se compararon mediante la aplicación del test de Mantel, fueron: (i) cálculo del promedio aritmético y concatenación de ensayos sin considerar efecto ensayo ni ambiente, (ii) planteo de un modelo lineal mixto que permita estimar y eliminar los efectos ambiente, ensayo y sus interacciones, y (iii) uso del Análisis de Procrustes Generalizado (APG) para el tratamiento de datos provenientes de ensayos incompletos conectados por individuos comunes. De la comparación de las tres estrategias alternativas se determinó que la técnica del promedio resultó ser la más conveniente para agrupar las poblaciones locales, si el objetivo es sólo considerar la similitud entre las mismas. Esta metodología, si bien es más rudimentaria desde el punto de vista estadístico, es muy sencilla de aplicar y ampliamente utilizada por los investigadores. A pesar de ello no pueden diferenciarse los efectos del ambiente y sus interacciones las cuales son muy importantes desde el punto de vista genético. Una vez seleccionada la metodología del promedio como la más adecuada para evaluar las variables cuantitativas de todos los ensayos en forma conjunta, la misma se aplicó a las 510 poblaciones. Sobre estos datos se realizó un ACP. Por otra parte se analizaron las variables cualitativas de las 510 poblaciones mediante la metodología de ACooP. Ambos tipos de datos aportan información complementaria, y el análisis en forma conjunta se realizó aplicando la metodología del APG. En todos los casos, los resultados se expresaron en un gráfico bidimensional. A través del ACP para las variables cuantitativas se obtuvieron seis grupos de poblaciones en base a su similitud, siendo las variables rendimiento, días a floración, altura de planta e inserción de mazorca y sincronía entre las floraciones femenina y masculina las más importantes en la diferenciación entre las mismas. Mediante el ACooP se obtuvieron nueve grupos de poblaciones. Utilizando el APG se conformaron seis grupos, pudiendo determinarse algunas poblaciones en que ambas variables las posicionan de manera similar en el plano (ARZM01045) y otras que son muy diferentes para cada una de las variables evaluadas (ARZM04012). Por último, detectada la variabilidad genética entre las poblaciones resulta interesante evaluar si la misma tiene relación con el origen geográfico para lo cual se comparan ambas matrices de distancia mediante el test de Mantel, hallando una correlación media-baja (r = 0,41) entre las distancias genéticas entre las poblaciones y las geográficas. Esto determinaría que la variabilidad registrada no puede ser fundamentalmente explicada por la zona de colecta de las poblaciones.
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Caracterización fenotípica y molecular de las generaciones segregantes de tres híbridos de segundo ciclo en tomate: validación de QTLs asociados a la calidad de los frutos
(2017) Cabodevila, Victoria Guadalupe; Pratta, Guillermo Raúl; Picardi, Liliana Amelia
El tomate es una de las hortalizas de mayor importancia económica mundial. A través del cruzamiento entre el cultivar argentino Caimanta de Solanum lycopersicum y la accesión LA722 de la especie silvestre S. pimpinellifolium mediante un programa de selección divergente-antagónica para el peso y la vida poscosecha de los frutos, se desarrollaron 17 líneas endocriadas recombinantes (RIL). Como resultado del cruzamiento entre RIL es posible obtener los llmados híbridos de segundo ciclo (HSC). En estos HSC es viable encontrar una nueva variabilidad genética por recombinación de los genes seleccionados durante la obtención de las RIL progenitoras. El objeto de la Tesis fue caracterizar fenotípica y molecularmente tres generaciones F2 obtenidas de la autofecundación de tres HSC (RIL18x RIL1, RIL1xRIL8 y RIL1xRIL5), determinar la variabilidad existente en los dos niveles de caracterización, identificar regiones genómicas asociadas a caracteres de calidad de los frutos y seleccionar una generación segregante para iniciar un nuevo programa de mejoramiento. La caracterización molecular de las tres generaciones F2 utilizando seis combinaciones de cebadores de AFLP (Polimorfismo en la Longitud de los Fragmentos Amplificados) originó en todas las poblaciones un número de bandas superior a 100 y un porcentaje de bandas polimórficas superior al 57 %, determinando la presencia de una alta variabilidad molecular en todas las poblaciones. En el nivel fenotípico se evaluaron los caracteres del fruto: diámetro, altura, índice de forma, peso, vida poscosecha, firmeza, cociente de absorbancias (a/b), porcentaje de reflectancia (L), pH, sólidos solubles y acidez titulable. La variabilidad generada fue evidenciada dado que, en la mayoría de los casos, se identificaron individuos F2 que tuvieron valores superiores o inferiores a los valores promedio de las RIL. Por otro lado, la aplicación de diferentes herramientas multivariadas permitió conocer, en una primera aproximación integral, las diferentes estrucuturas de las poblaciones. En el Análisis de Componentes Principales, en las tres generaciones, fueron necesarias las primeras cuatro componentes para explicar cerca del 80 % de la variabilidad fenotípica. Analizando la variabilidad molecular con el Análisis de Coordenadas Principales, para obtener el mismo porcentaje de variabilidad, fueron necesarias 12 o más coordenadas. El consenso obtenido entre ambas clases de variabilidad por un Análisis de Procrustes Generalizado fue superior al 64 % en todas las F2. La alta asociación entre la información en los niveles fenotípico y molecular encontrada en esta primera aproximación fue profundizada mediante la estimación de diferentes parámetros genéticos y la detección de QTLs (loci de caracteres cuantitativos) por métodos convencionales. Respecto al grado de dominancia, en general, predominó la dominancia completa, aunque también se observó dominancia parcial, sobredominancia y aditividad pura, pero en menor medida. Por otro lado, las trees generaciones presentaron los mayores valores de heredabilidad para los caracteres pH, sólidos solubles y acidez titulable. Se detectó un amplio número de QTLs para la mayoría de los caracteres en las tres generaciones, aunque ninguno de ellos se pudo validadr ya que no fueron comunes. La generación F2 del HSC RIL18xRIL1 presentó el mayor número de QTLs detectados y asociados a todos los caracteres; en consecuencia, fue seleccionada para hacer una caracterización molecular más exhaustiva y derivación de familias F3. En relación a la caracterización molecular se llevó a cabo utilizando marcadores de tipo SSR (Repeticiones de Secuencia Simple) y SNP (Polimorfismo de Nucleótido Simple). Por un lado, se utilizaron 12 combinaciones de cebadores de SSR de los cuales el 92 % resultaron ser polimórficos. Con estos SSR polimórficos se detectó un total de siete QTLs para peso, vida poscosecha, ambos atributos de color (L y a/b), sólidos solubles y acidez titulable. Dos de ellos (asociados a a/b y a vida poscosecha) pudieron ser validados ya que también fueron identificados en una población retrocruza relacionada. Por otro lado, al disponer de las secuencias de Caimanta y la accesión LA722, se desarrollaron marcadores altamente específicos del tipo SNP. Se utilizaron 130 SNP localizados en los 12 cromosomas de la especie cultivada. De ellos, sólo el 59 % segregaron en los individuos de la generación F2, y con ellos se detectaron siete QTLs para diámetro, peso e índice de forma. Se elaboró un mapa físico y genético. Mediante el primero, se pudo estimar que las regiones no segregantes fueron levemente superiores al 50 % mientras que el porcentaje de regiones segregantes fue uno de los puntos por debajo del 50 % (46%). En cuanto al mapa genético, se obtuvieron 23 grupos de ligamiento. En relación al avance a la siguiente generación de autofecundación, aplicando criterios fenotípicos y moleculares se seleccionaron 18 individuos F2 para obtener las familias F3, que fueron caracterizadas fenotípicamente para los mismos atributos que sus progenitores. Se detectaron heredabilidades en sentido estricto significativas para diámetro, altura, índice de forma, peso, pH y acidez titulable. Se concluye que a través de la caracterización fenotípica y molecular con los diferentes tipos de marcadores de ADN utilizados se pudo corroborar que los HSC presentan combinaciones genotípicas favorables entre los genes que fueron seleccionados en generaciones previas. Estas nuevas combinaciones originaron variabilidad genética en el nivel molecular y fenotípico. También fue posible identificar numerosos QTLs mediante los diferentes marcadores moleculares y validar alguno de ellos. Con la información obtenida en estas generaciones tempranas se seleccionaron individuos dentro de la población base seleccionada para obtener familias F3, para iniciar en base a estos resultados un nuevo programa de mejoramiento genético para los caracteres de calidad de fruto.
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Evaluación de estrategias contrastantes para el aumento de la concentración de proteína en semilla de soja: impactos a nivel ecofisiológico y bioquímico
(FCA-UNR, 2017) Poeta, Florencia; Rotundo, José L.; Permingeat, Hugo
La concentración de proteína y aceite en la semilla de soja es el principal determinante de su valor como cultivo. En Argentina, los cultivares más difundidos han sido seleccionados por alto rinde y poseen baja proteína. Existe, por lo tanto, interés en desarrollar cultivares de alto rendimiento y alta concentración de proteína (AP). Sin embargo, la obtención de cultivares con dichos caracteres es dificultosa debido a la correlación negativa frecuentemente observada entre rinde y proteína. La hipótesis de trabajo de la tesis es que existen genotipos de soja que expresan estrategias fisiológicas contrastantes que permiten lograr una alta concentración de proteína, asociadas al tamaño de la semilla de soja: (a) Genotipos AP semilla grande: alta concentración de proteína debido a un aumento más que proporcional en el contenido de proteína en grano (mg semilla−1 ) en relación al incremento del contenido de aceite y carbohidratos, (b) Genotipos AP semilla pequeña: alta concentración de proteína debido a una reducción más que proporcional en el contenido de aceite y carbohidratos (mg semilla−1 ) en relación a la reducción en el contenido de proteína. La mayoría de los estudios fisiológicos o de mejoramiento genético ignoran la posible existencia de éstas estrategias alternativas para lograr cultivares con alta concentración de proteína. El objetivo general de la tesis es evaluar la existencia de estrategias contrastantes para la generación de alta concentración de proteína y evaluar su impacto en el funcionamiento del cultivo y su uso potencial como parental en esquemas de mejora genética. Los objetivos particulares fueron cuatro: (i) describir la existencia de estrategias fisiológicas alternativas asociadas a alta concentración de proteína; (ii) analizar las consecuencias ecofisiológicas a nivel de cultivo de variaciones en la estrategia para generar alta concentración de proteína; (iii) caracterizar la acumulación de reservas de la semilla y la expresión de genes asociados a la composición del grano de soja en genotipos que expresan estrategias contrastantes; y (iv) evaluar la utilidad de incorporar dichas estrategias en esquemas de cruzamientos para mejorar rinde y proteína. En relación al Objetivo (i) se caracterizaron 97 cultivares en condiciones de campo y se encontraron líneas con alta concentración de proteína (~450 g kg−1 ) que expresaban las estrategias alternativas arriba descriptas. A partir de este experimento, se seleccionaron tres 3 genotipos con la estrategia AP-Semilla grande, tres AP-Semillapequeña. Se incluyeron también tres cultivares comerciales de ciclo similar con tamaño de grano y concentración de proteína estándar (CC). El Objetivo (ii) se llevó a cabo utilizando estos 9 genotipos. Asociado a este objetivo, los CC mostraron una mayor duración del área foliar (~137.6 m2 d -1 ), mayor índice de cosecha (~0.445 kg kg-1 ), mayor rendimiento en nitrógeno (~25.7 g m −2 ) pero la menor redistribución aparente de nitrógeno cuando se compararon con los genotipos AP. Los genotipos AP-Semilla grande se asociaron con una mayor cantidad de asimilados por semilla (~23.8 cm2 semilla-1 ). Los genotipos AP-Semillas pequeña mostraron una mayor área foliar al comienzo de llenado de granos (4.33 m2 m -2 ), muy bajos niveles de asimilados por semillas y el mayor valor de removilización aparente de N (~40 %). En relación al Objetivo (iii) la comparación se hizo entre un CC y dos cultivares alta proteína, un AP-Semilla grande y un AP-Semilla pequeña. El genotipo AP-Semilla grande tuvo la tasa más rápida y el período más largo de crecimiento de semilla y acumulación de reservas, en comparación a la estrategia AP alternativa. Los niveles de expresión de algunos de los genes involucrados en la síntesis de proteína y lípidos fueron los menores en el genotipo AP-Semilla pequeña en comparación con los otros dos. No se observaron diferencias de expresión entre el CC y el AP-semilla grande, lo que sugeriría un control por medio de los asimilados disponibles durante el llenado sobre la determinación de alta concentración de proteína mediante esta estrategia. El Objetivo (iv) buscó testear si la correlación negativa entre rendimiento y proteína (%) de una población derivada del cruzamiento entre un CC y un donante AP, depende de la estrategia que posee este último. Para testear esto se construyeron 6 poblaciones a partir de tres parentales CC, tres AP-Semilla grande y tres AP-Semilla pequeña. Las poblaciones que incluyeron parentales AP-Semilla pequeña resultaron con nula correlación negativa entre rendimiento y proteína. Mientras que dos de las tres poblaciones que incluyeron parentales AP-Semilla grande presentaron correlaciones negativas significativas. Los resultados de esta tesis muestran que los impactos a nivel fisiológico y bioquímico de la selección para alta concentración de proteínas dependen de la estrategia fisiológica asociada a AP. Este trabajo provee de nuevos conocimientos acerca de los controles que rigen sobre la composición de los granos de soja. La identificación de las estrategias propuestas, su impacto en el funcionamiento del cultivo, y su uso potencial en programas de mejoramiento son aportes novedosos a un área de estudio importante (la interrelación entre el metabolismo del N y el rendimiento) que incorpora un aspecto ignorado en la bibliografía hasta la actualidad.
Acceso Abierto
Identificación y caracterización de mecanismos de resistencia a herbicidas inhibidores de la enzima acetohidroxiácido sintasa en girasol
(2017) Gil, Mercedes; Picardi, Liliana A.; Nestares, Graciela M.; Felitti, Silvina
Imidazolinone (IMI) resistance genes have been introgressed from a sunflower wiid population collected in Kansas to elite inbred lines. A digenic model has been proposed as the genetic basis of the inheritance of IMI resistance. This model assumes that both parents must express two resistance genes to achieve complete resistance in the hybrids: the major semidominant locus lmr1, an allelic variant of the ahas1 locus that codes for the acetohydroxyacid synthase catalytic subunit and the modifier locus lmr2, whose effect remains unknown and it could be related to non-target-site resistance such as xenobiotic metabolism. The objective of this study was to identify and characterize IMI resistance mechanisms in sunflower. Specific objectives were: 1- Evalúate the growth response to imazetapyr in combination with P450s inhibitor piperonyl butoxide (PBO) ¡n sunflower plantlets. 2- Evaluate the growth response to imazetapyr ¡n combination with P450s inhibitor 1-aminobenzotriazole (ABT) in sunflower plantlets. 3- Characterize sunflower gene expression in response to imazetapyr using cDNA-AFLP. 3.1- Determine the optimal herbicide concentration known as discríminating dose. 3.2- Determine optimal herbicide treatment length. 3.3- Determine acetohydroxyacid synthase in vitro activity to assess enzyme inhibition levéis. 4- Characterize resistant sunflower gene expression in response to imazetapyr using TruSeq Stranded RNA-Seq. Two sunflower inbred lines were used ¡n this study: HA 425 and HA 89, classified as resistant (lmr1lmr1lmr2lmr2) and susceptible (¡mr1imr1imr2imr2), respectively. An important number of xenobiotic metabolism related genes were found in cDNA-AFLP and RNA-Seq transcriptomic analysis: cytochromes P450, ABC transporters, glycosyitransferases, UDPglucuronosyl/glucosyItransferases and glutathione S-transferases. This results combined with increased phytotoxicity of imazetapyr ¡n the resistant line when P450s inhibitors were present, agree with suggestions previously made that non-target-site resistance mechanisms may contribute to herbicide resistance ¡n sunflower. Moreover, these mechanisms could be related to the modifier locus lmr2. This study allowed to detect constitutively expressed detoxification genes potentially related to imidazolinone resistance in sunflower and encourage further experimentation on the molecular and biochemical levels to asses the role of P450s in endowing herbicide resistance.
Acceso Abierto
Construcción de un mapa de ligamiento e identificación de QTLs (Quantitative Trait Loci) para caracteres de importancia agronómica en arveja (Pisum sativum L.)
(2017) Guindon, María Fernanda; Cravero, Vanina; Martín, Eugenia
Las legumbres se caracterizan por poseer un alto contenido de proteínas, fibras, vitaminas y minerales y un bajo contenido en grasas. Han demostrado tener un rol sustancial en agricultura sustentable, debido a su habilidad de fijar nitrógeno reduciendo de esta manera la dependencia hacia los fertilizantes. Entre las leguminosas de grano más cultivadas en nuestro país se destaca la arveja (Pisum sativum L.), siendo las zonas productoras Buenos Aires, Santa Fe, Córdoba y Entre Ríos. En la actualidad, los objetivos del mejoramiento de arveja están orientados hacia la obtención de materiales más precoces y al incremento del rendimiento y la calidad. El logro de nuevas variedades es un proceso largo y costoso, por lo que la incorporación de nuevas herramientas biotecnológicas que permitan delinear estrategias de mejora con una mayor eficiencia y en menor tiempo, resultan de gran utilidad. En este proyecto de tesis se planteó establecer relaciones de ligamiento genético en Pisum sativum L. haciendo uso de marcadores moleculares SRAP, SSR y SNP, para identificar QTLs (Quantitative Traits Locí) ligados a caracteres de interés agronómico. Para ello, se utilizó como población de mapeo una población F2 y sus respectivas familias F2:3, generadas a partir del cruzamiento entre las variedades Explorer y DDR14. Se realizó una evaluación molecular de los individuos F2 con marcadores SRAP, SSR y SNP; y una caracterización productiva en las dos poblaciones segregantes. Se evaluó días a floración, número de vainas por planta, número de semillas por vaina, número de semillas por planta, diámetro y longitud de vaina, diámetro y peso promedio de semilla, y altura de planta en cada individuo de la población F2 y en las familias F2:3 durante dos ciclos productivos. Se observaron segregantes transgresivos para las variables estudiadas, lo cual demuestra la generación de nueva variabilidad genética en la población, requerida para llevar a cabo con éxito los procesos de selección. Se obtuvieron valores elevados de heredabilidad, que indican que se podría obtener una ganancia genética rápida a través de la selección para los distintos caracteres. Sin embargo, la presencia de interacción genotipo por ambiente podría limitar la correspondencia de estos valores estimados con los valores observados. La respuesta a la selección se verá limitada si el ambiente donde se realiza la misma difiere mucho del ambiente donde se evaluarán y producirán los genotipos mejorados. Por último, se evaluó el grado y la dirección de la asociación entre los caracteres a fin de determinar cómo pueden modificarse los caracteres cuando se efectúa la selección. Se determinó una correlación alta y positiva entre los caracteres número de vaina y número de semilla y también entre longitud y ancho de vaina. Por otro lado, se observó una correlación positiva pero débil de la altura de la planta con el peso de las semillas, y una correlación débil y negativa de los días a floración con al ancho y diámetro de la vaina. La selección de genotipos superiores podría simplificarse si en lugar de realizar selección a partir de los fenotipos se identificaran directamente los genotipos mediante el uso de marcadores moleculares. Los marcadores SRAP resultaron eficientes para el estudio de la especie, generándose 261 marcadores polimórficos con segregación mendeliana, mientras que sólo diez SSR resultaron polimórficos entre los parentales utilizados. Los marcadores SNP se desarrollaron por la técnica GBS, obteniéndose 2.994 marcadores, de los cuales sólo 371 presentaron menos de 50 por ciento de datos fallantes. Un total de 872 marcadores polimórficos se utilizaron para realizar un mapa de ligamiento. El mapa final incluyó 134 marcadores distribuidos en 9 grupos de ligamiento, cubriendo una distancia total de 655,495 cM. El GL de mayor tamaño fue el GL 1, con 114,806 cM mapeados y 26 marcadores incluidos; mientras que el GL de menor tamaño fue el GL 7, con 49,117 cM mapeados y 14 marcadores. En promedio se incluyeron 14,88 marcadores por grupo de ligamiento, con una distancia promedio entre marcadores que osciló entre 3,508 para el GL 7 y 8,740 para el GL NA2. Con los datos fenotípicos y el mapa de ligamiento se realizaron los análisis de detección de QTLs a través de la técnica CIM (composite interval mapping). Se detectaron en total 49 QTLs en las distintas generaciones y ambientes estudiados. Los marcadores asociados a dichos QTLs podrían ser utilizados para selección asistida por marcadores, especialmente los 23 marcadores situados a distancias menores a 1 cM, si se acotan las regiones mediante la incorporación de un mayor número de marcadores moleculares. La consistencia de las asociaciones encontradas en las distintas generaciones y ambientes evaluados permitió validar tres QTLs relacionados a altura de planta, número de vaina y ancho de vaina. Los estudios desarrollados en esta tesis constituyen un primer paso para el estudio de la herencia de caracteres productivos en arveja y permiten establecer pautas para el mejoramiento de dichos caracteres en la población estudiada. La construcción de mapas de ligamiento y la detección de QTLs provee herramientas adicionales para identificar de forma temprana en los procesos de mejoramiento progenies con alelos beneficiosos, reduciendo de esta manera el tiempo de obtención de una nueva variedad.
Acceso Abierto
Análisis del impacto de glifosato sobre comunidades microbianas de suelos de la región pampeana mediante un enfoque fisiológico y molecular
(2017) Allegrini, Marco; Gómez, Elena del Valle; Zabaloy, María Celina
La intensificación agrícola característica de los últimos tiempos, tanto en Argentina como a nivel mundial, depende en gran medida de la utilización de herbicidas para el control de malezas en cultivos y pasturas. El glifosato [N-(fosfonometil)glicina] es el herbicida más utilizado en el mundo en la actualidad. Es un herbicida de amplio espectro, no selectivo, usado en pre-siembra o post-emergencia, cuyo consumo se incrementó impulsado por la difusión de los cultivos genéticamente modificados resistentes al principio activo (GR) y la expansión de la agricultura en siembra directa. Asimismo, es utilizado también como agente de desecación química en cultivos sensibles, por ejemplo, para la supresión de cultivos de cobertura. La potencial alteración de las comunidades microbianas y los procesos biológicos del suelo por el glifosato ha despertado un particular interés ya que las comunidades microbianas edáficas llevan a cabo importantes funciones en el ecosistema. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar el impacto de glifosato en comunidades microbianas del suelo. Para ello, se llevaron a cabo diferentes experimentos desde un enfoque tanto fisiológico como molecular. En primera instancia, en un estudio de carácter observacional, se determinó si la exposición crónica al herbicida puede conducir a un incremento en la tolerancia de la comunidad. Los resultados de la estrategia ecotoxicológica PICT (Pollution Induced Community Tolerance), con el ingrediente activo (IA) y con un formulado comercial (FC), indicaron que las comunidades microbianas de suelos con larga historia de exposición a campo (H) no presentan una mayor tolerancia respecto de aquellas presentes en suelos sin historia (NH). La tolerancia no incrementada fue consistente con un estudio posterior en microcosmos en el cual no se observó un fenómeno de “costo de tolerancia” frente a un disturbio secundario (desecación-humedecimiento). El efecto de un ciclo de desecación-humedecimiento sobre un indicador de estrés metabólico (cociente respiratorio, RQ), no fue significativo en el sitio H ni en el sitio NH. Asimismo, se demostró que en el sitio H la abundancia de genes indicadores de diferentes grupos microbianos, entre ellos bacterias totales, Actinobacteria, bacterias y arqueas oxidantes del amoníaco (BOA y AOA, respectivamente), en respuesta al disturbio mencionado, no se encuentra condicionada por la presencia/ausencia de una aplicación previa de glifosato. Sin embargo, en un experimento en microcosmos se observó que aplicaciones repetidas de glifosato conducen a modificaciones fisiológicas y a nivel de estructura de la comunidad. El RQ, con ácido p-cumárico como sustrato, se incrementó luego de tres aplicaciones del ingrediente activo (IA) respecto del control, tanto en sitios H como NH, indicando una condición de estrés metabólico y un posible impacto sobre microorganismos capaces de catabolizar fenilpropanoides. El FC, a diferencia del IA, mostró mayores efectos a nivel de estructura de la comunidad de BOA. En una de las dos localidades estudiadas, los perfiles basados en ADN de este grupo específico de microorganismos, indicaron una menor similitud de microcosmos con tres aplicaciones del FC respecto de microcosmos control, tanto para el sitio H como el NH, no observada con el IA. De la misma manera, en ambos sitios se observaron modificaciones en la abundancia relativa de BOA. Finalmente, se estudiaron las comunidades microbianas rizosféricas de Avena sativa L., especie utilizada frecuentemente como cultivo de cobertura (CC) y tratada con glifosato durante la etapa de finalización del cultivo. Se observaron efectos diferenciales de la desecación con un FC de glifosato, respecto de un método sin herbicida (corte). Si bien la estructura de la comunidad bacteriana (diversidad α y β) no mostró un efecto significativo del método de finalización, se detectaron diferencias en los perfiles catabólicos de las comunidades (CLPP) como así también en la diversidad catabólica y en la abundancia relativa de ciertos grupos bacterianos, entre ellos, las BOA. A los 26 días post-tratamiento, la diversidad catabólica observada fue mayor en el método con glifosato y los perfiles fisiológicos se diferenciaron significativamente, con una utilización mayor de todos los sustratos carbonados evaluados. Además, la rizosfera de plantas secadas con glifosato presentó una menor abundancia de AOA, una mayor abundancia relativa del OTU 35 (Mesorhizobium sp., posiblemente involucrada en la degradación de fosfonatos), y se detectaron plásmidos promiscuos IncP-1 ε, no observados en ausencia de glifosato. Un mecanismo putativo de impacto de glifosato basado en la exudación incrementada de compuestos fenólicos inhibitorios explicaría la menor abundancia de AOA y de BOA, mientras que la exudación directa de glifosato, reportada en diversos estudios, sería la causa del incremento de bacterias degradadoras de fosfonatos. Los resultados obtenidos mediante la estrategia PICT, apoyados por la ausencia de un fenómeno de “costo de tolerancia” frente a un disturbio secundario (desecación-humedecimiento), permiten concluir que la exposición crónica de las comunidades microbianas a glifosato no conduce a un incremento en la tolerancia. Sin embargo, la ausencia de una respuesta PICT es insuficiente para concluir que no han ocurrido modificaciones en la comunidad. Las evidencias obtenidas a partir del estudio de impacto de aplicaciones repetidas en microcosmos sugieren que podrían existir modificaciones en grupos específicos de microorganismos, entre ellos, las BOA, un grupo clave en el ciclo del N. La estrategia PICT podría ser sensible a grandes cambios en la comunidad pero insensible a poblaciones especializadas dentro de la misma. Por tal motivo es necesario considerar también indicadores relacionados con grupos específicos y ecológicamente relevantes para una evaluación precisa y abarcativa de los efectos del herbicida. Asimismo, es necesario incluir a la microbiota rizosférica en las evaluaciones de impacto. Las diferencias observadas entre comunidades microbianas rizosféricas de plantas de A. sativa finalizadas por desecación o corte, a los 26 días post-tratamiento, podrían derivar en efectos diferenciales sobre el ensamble de comunidades microbianas rizosféricas del cultivo sucesor, aspecto que deberá evaluarse en futuras investigaciones. De la misma manera, el enriquecimiento en bacterias degradadoras de fosfonatos a los 26 días podría estar asociado a una mayor potencial de degradación de glifosato en la rizosfera de plantas tratadas con el herbicida, aspecto que también deberá abordarse en próximos estudios. Finalmente, esta Tesis demuestra, por primera vez, que la abundancia de microorganismos oxidantes del amoníaco (MOA) constituye un indicador sensible frente a un FC de glifosato, tanto en suelo rizosférico como no rizosférico, con el potencial de ser utilizado en programas de monitoreo en el largo plazo. Asimismo, se propone un mecanismo putativo de impacto de glifosato en la rizosfera relacionado con la exudación incrementada de compuestos fenólicos que podría explicar la reducción observada en la abundancia de MOA.
Acceso Abierto
Efecto de regiones cromosómicas de Solanum pimpinellifolium sobre caracteres que afectan la calidad de fruto en el contexto genético del tomate cultivado
(2017) Luciani, Marianela D.; Zorzoli, Roxana; Rodríguez, Gustavo R.
El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las hortalizas que más se consume en Argentina, constituyendo una fuente esencial de nutrientes para la dieta humana. El principal destino de la producción en nuestro país es el consumo en fresco, donde la calidad de los frutos juega un rol trascendental. Además, un carácter de fundamental importancia para la comercialización del fruto fresco es la prolongación de la vida poscosecha. En nuestro país, el desarrollo de nuevas variedades de tomate ha estado relegado y los materiales comercializados provienen de semillas importadas desarrolladas para otros ambientes y condiciones de cultivo, que además, carecen de la calidad requerida por los consumidores. Frente a la reducida variabilidad genética en el germoplasma cultivado, las especies de tomate silvestres se vuelven importantes recursos para enriquecer las bases del cultivo con alternativas génicas que mejoren la calidad, la adaptación y la productividad. En este trabajo se recurrió a la especie silvestre S. pimpinellifolium como fuente de variabilidad y de genes para la mejora de la calidad del fruto. Los objetivos fueron demostrar el efecto fenotípico sobre caracteres de calidad de fruto de regiones cromosómicas introgresadas desde S. pimpinellifolium en el contexto genético del cultivar Caimanta, y obtener un nuevo acervo genético mejorado basado en Caimanta que resulte adaptado a las condiciones de cultivo locales. A través de un esquema de mejoramiento basado en retrocruzas se buscó la obtención de nuevas líneas similares al cultivar (NILs) con aportes de la especie silvestre para mejorarlo. Se partió del cruzamiento inicial entre el cultivar argentino tipo platense denominado Caimanta y la accesión LA722 de S. pimpinellifolium, y en cada ciclo de retrocruza hacia el padre cultivado se realizaron análisis fenotípicos y moleculares para la selección de plantas de interés. En un principio, se estudiaron generaciones avanzadas del cruzamiento (familias BC2S1 y generación BC3) para explorar el germoplasma silvestre. En las familias BC2S1 se hallaron 20 QTLs (p ≤ 0,01) asociados al diámetro, altura, forma, peso, número de lóculos, parámetro de color a/b, firmeza y acidez titulable del fruto. En la BC3, se encontraron diez QTLs (p ≤ 0,01) asociados al diámetro, forma, peso, vida poscosecha y firmeza. El menor número de asociaciones en la BC3 se relaciona, al menos en parte, con la mayor recuperación del genoma recurrente. Además, la comparación a través de las generaciones permitió la validación de 38 asociaciones a diferentes caracteres de calidad. Mediante estos análisis de QTLs, se detectaron diversas regiones genómicas relacionadas a la calidad del fruto en S. pimpinellifolium, resultando una valiosa herramienta para identificar loci con efectos deseados para el mejoramiento. Siguiendo una metodología que articuló los estudios de QTLs con el desarrollo de nuevas variedades dentro de un mismo proceso, se obtuvieron 22 nuevas líneas de tomate, cada una llevando aportes del genoma silvestre en el fondo genético cultivado. Se emplearon análisis fenotípicos y moleculares (marcadores SSR) para asistir la introgresión de regiones genómicas asociadas a caracteres de calidad del fruto y la recuperación del genoma de Caimanta, avanzando en los estudios genéticos simultáneamente al desarrollo de nuevos materiales. Esta estrategia permitió optimizar la selección de plantas con características idóneas en cada retrocruza, lográndose una mejora significativa de la eficiencia en cuanto a tiempos y cantidad de materiales requeridos y alcanzándose las primeras NILs en generaciones tempranas (BC3 y BC4). Una caracterización molecular complementaria reveló que las introgresiones silvestres en las líneas obtenidas no eran únicas, reclasificándolas como pre-NILs y señalando la importancia de incorporar más marcadores en los estudios para el adecuado control de la recuperación del genoma recurrente y de la calidad de las líneas. Se detectaron introgresiones silvestres adicionales en las 22 líneas, con un total de 120 en todo el conjunto y un promedio de 5,5 por línea. Aun así, estas pre-NILs representan importantes recursos que acercan la variabilidad silvestre, haciéndola disponible a fitomejoradores y genetistas. En este trabajo, notables diferencias fueron halladas entre las generaciones, algunos QTLs se fueron perdiendo y otros nuevos fueron emergiendo al avanzar en las retrocruzas. El efecto final de la introgresión silvestre en la pre-NIL resultó bastante menor que lo previsto por los análisis de QTLs en las generaciones tempranas, indicando que estos análisis fueron bajos predictores del comportamiento final en la pre-NIL. Estas observaciones muestran una baja conservación y una fuerte dependencia del background genético en los estudios de QTLs. En general, las pre-NILs obtenidas exhibieron buenos atributos de calidad, e incluso varias superaron al progenitor cultivado para diversos rasgos. Estas líneas presentaron valores discrepantes para caracteres como el tamaño, la forma, la vida poscosecha, el color, la firmeza, los sólidos solubles y la acidez de los frutos, representando materiales de alto valor agronómico y siendo algunas muy promisorias para constituir nuevos cultivares con beneficios en la calidad. Además, estas pre-NILs posibilitaron conocer algunas de las regiones genómicas que controlan rasgos relacionados a la calidad del fruto, adentrándonos en las bases genéticas de estos caracteres. En conclusión, los resultados mostraron que la introgresión de regiones genómicas de S. pimpinellifolium en el genoma cultivado permitió mejorar diferentes características de calidad de los frutos y obtener nuevos recursos vegetales con alto potencial para programas de mejoramiento y estudios genéticos en tomate.

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Examinando FCA - Doctorado en Ciencias Agrarias - Tesis por Fecha de publicación

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