Construcción de un mapa y detección de QTLs asociados a la vida poscosecha y calidad de los frutos en un cruzamiento interespecífico de tomate
Fecha
2017-03-16
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Resumen
En el cultivo de tomate (Solanum lycopersicum L.) la calidad de los frutos juega un rol muy importante tanto en la elección de los cultivares por parte de los productores como en la demanda del producto obtenido por parte de los consumidores, siendo la prolongación de la vida poscosecha de los frutos un carácter altamente apreciado para la comercialización en fresco. El objetivo de este trabajo fue localizar en mapas de ligamiento construidos a partir de cruzamientos recíprocos entre el cultivar nacional Caimanta (C) de la especie S. lycopersicum L. y la accesión LA722 (P) de la especie silvestre S. pimpinellifolium L., QTL (Quantitative Trait Loci, o loci de caracteres cuantitativos) de larga vida poscosecha y otros caracteres que hacen a la calidad del fruto. Se evaluó el polimorfismo entre los progenitores para los caracteres fenotípicos. También se analizó el polimorfismo total a nivel de ADN entre los progenitores de los cruzamientos a través de la secuenciación de sus genomas. Se evidenciaron diferencias significativas entre los progenitores para todos los caracteres fenotípicos analizados y se detectaron 1.398.056 polimorfismos de tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism o polimorfismos de nucleótido simple) e InDel (inserciones/ deleciones) distribuidos en los 12 cromosomas. Los polimorfismos de tipo SNP también fueron utilizados para comparar ambos genotipos con un conjunto de 35 cultivares representativos de la amplia variabilidad dentro del germoplasma cultivado de tomate. Un total de 229 SNP distribuidos en todo el genoma, se usaron para realizar la caracterización genotípica de los 37 materiales y mediante un análisis de conglomerados se logró agrupar a la accesión LA722 junto con los cultivares de tamaño pequeño y al cultivar Caimanta junto con genotipos clasificados como materiales modernos para consumo en fresco y para procesamiento industrial. Invirtiendo la función sexual (macho o hembra) de los progenitores se obtuvieron las generaciones F1 recíprocas (F1 CxP y F1 PxC) y por autofecundación se lograron las poblaciones F2 (F2 CxP y F2 PxC). Se evaluaron fenotípicamente diez plantas de cada F1 y 120 de cada F2 con el objetivo de estimar efectos recíprocos para caracteres de calidad de fruto. Se demostró la existencia de efectos recíprocos en la determinación de algunos caracteres de calidad de fruto, tales como peso, diámetro, altura y vida poscosecha tanto en las generaciones F1 como en las F2. Se desarrollaron 183 marcadores moleculares de ADN para, junto a otros marcadores disponibles, caracterizar genotípicamente ambas poblaciones F2 y construir dos mapas de ligamiento. La longitud total del mapa de ligamiento obtenido para la F2 CxP fue de 1.495,6 centimorgan (cM) con una distancia promedio entre dos marcadores consecutivos de 10,3 cM y una distancia máxima de 43,8 cM, mientras que para la F2 PxC fue de 1.424,4 cM con una distancia promedio entre dos marcadores consecutivos de 13,7 cM y una distancia máxima de 49,3 cM. A partir de la obtención de los mapas se realizó la detección de QTL mediante el mapeo por intervalos. En la población F2 CxP se detectó un QTL en el cromosoma 11 para vida poscosecha y 15 QTL asociados a otros caracteres de calidad de fruto. En la población F2 PxC se detectaron dos QTL para vida poscosecha, uno en el cromosoma 3 y otro en el 5 y 31 QTL asociados a otros caracteres de calidad de fruto. En ambas poblaciones solo se detectaron asociaciones a las mismas regiones cromosómicas para los caracteres: diámetro y peso de fruto en el cromosoma 1 (en una región cercana al QTL fw1.2); número de lóculos, diámetro y forma de fruto en el cromosoma 11 (en una región cercana al gen FAS) y para el parámetro L de color de fruto en el cromosoma 7 (en una región cercana al QTL fc7.1 y al L*.7F). Todos los demás QTL detectados fueron exclusivos de una u otra población F2 confirmando que según la dirección del cruzamiento inicial distintas regiones cromosómicas toman relevancia en la determinación de los caracteres de calidad de fruto evaluados. Los resultados obtenidos demuestran que se detectaron diferentes QTL asociados a la vida poscosecha y a caracteres de calidad de fruto en poblaciones F2 recíprocas obtenidas a partir del cruzamiento entre el cultivar Caimanta y la accesión silvestre LA722.
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The tomato fruit quality is relevant for both farmers and consumers. Fruit shelf life is an important trait for tomato fresh market varieties. The aim of this research was to develop genetic linkage maps of tomato segregating populations, obtained from the reciprocal cross between the Argentinean cultivar Caimanta (C) of Solanum lycopersicum L. and the LA722 (P) accession of the wild species S. pimpinellifolium L., and localize QTL for fruit shelf life and others fruit quality traits. Phenotypic and genotypic polymorphism was evaluated between C and P. Statistical differences were found for all the phenotypic evaluated traits between C and P. Genotypic polymorphism was determinate based on whole genome sequences comparisons. A total of 1,398,056 DNA polymorphisms (SNP and InDel) were detected between them. In order to relate C and P to cultivated tomato diversity, a set of 35 tomato varieties were genotypic characterized using 229 SNP and a cluster analysis were performed. The sexual function of both parent lines was inverted during the crosses to obtain reciprocal F1 (F1CxP and F1PxC) and F2 (F2CxP and F2PxC) generations. A phenotypic evaluation for quality traits were performed using ten plants of each F1 and 120 of each F2. Reciprocal effects were found in F1 and F2 generations for diameter, height, fruit weight and shelf life. The length of both maps were similar, 1,495 centiMorgan (cM) with an average distance between markers of 10.3 cM for the F2 CxP map and 1,424 cM with an average distance between markers of 13.7 cM for the F2 PxC map. The composite interval mapping method for QTL detection was used. Most of the detected QTL were exclusive for each F2, showing that depending on the direction of the initial cross different regions in the genome become more relevant in the determination of fruit quality traits. One QTL for fruit shelf life on chromosome 11 and 15 QTL for other fruit quality traits were detected in the F2CxP. Two QTL for fruit shelf life on chromosome 3 and 5 and 31 QTL for other fruit quality traits were detected in the F2PxC. Only three genome regions were associated with the same traits in both F2 populations. Different genomics areas associated with shelf life and others fruit quality traits were found in linkage maps developed using reciprocal F2 populations derived from the cross between Caimanta and LA722.
The tomato fruit quality is relevant for both farmers and consumers. Fruit shelf life is an important trait for tomato fresh market varieties. The aim of this research was to develop genetic linkage maps of tomato segregating populations, obtained from the reciprocal cross between the Argentinean cultivar Caimanta (C) of Solanum lycopersicum L. and the LA722 (P) accession of the wild species S. pimpinellifolium L., and localize QTL for fruit shelf life and others fruit quality traits. Phenotypic and genotypic polymorphism was evaluated between C and P. Statistical differences were found for all the phenotypic evaluated traits between C and P. Genotypic polymorphism was determinate based on whole genome sequences comparisons. A total of 1,398,056 DNA polymorphisms (SNP and InDel) were detected between them. In order to relate C and P to cultivated tomato diversity, a set of 35 tomato varieties were genotypic characterized using 229 SNP and a cluster analysis were performed. The sexual function of both parent lines was inverted during the crosses to obtain reciprocal F1 (F1CxP and F1PxC) and F2 (F2CxP and F2PxC) generations. A phenotypic evaluation for quality traits were performed using ten plants of each F1 and 120 of each F2. Reciprocal effects were found in F1 and F2 generations for diameter, height, fruit weight and shelf life. The length of both maps were similar, 1,495 centiMorgan (cM) with an average distance between markers of 10.3 cM for the F2 CxP map and 1,424 cM with an average distance between markers of 13.7 cM for the F2 PxC map. The composite interval mapping method for QTL detection was used. Most of the detected QTL were exclusive for each F2, showing that depending on the direction of the initial cross different regions in the genome become more relevant in the determination of fruit quality traits. One QTL for fruit shelf life on chromosome 11 and 15 QTL for other fruit quality traits were detected in the F2CxP. Two QTL for fruit shelf life on chromosome 3 and 5 and 31 QTL for other fruit quality traits were detected in the F2PxC. Only three genome regions were associated with the same traits in both F2 populations. Different genomics areas associated with shelf life and others fruit quality traits were found in linkage maps developed using reciprocal F2 populations derived from the cross between Caimanta and LA722.
Descripción
Palabras clave
Tomate, Solanum lycopersicum, Mapas de ligamiento, Cruzamiento, Métodos de mejoramiento genético, Variabilidad genética