masterThesis
Alineado y comparación de secuencias genómicas obtenidas de grupos discrepantes para la detención de regiones cromosómicas que controlan caracteres de frutos de tomate
Autor
Vazquez, Dana Valeria
Institución
Resumen
El tomate es un cultivo modelo ampliamente utilizado en los estudios de
mejoramiento vegetal, que posee una gran cantidad de recursos e información genómica y
posgenómica disponibles. En el año 2012 se obtuvo el primer genoma de referencia en
tomate a partir del cultivar Heinz 1706 de Solanum lycopersicum L. y hasta la fecha se han
secuenciado y alineado a esta referencia más de 700 genomas pertenecientes a especies
silvestres y cultivadas. La morfología de los frutos de tomate es un aspecto de interés ya que
define el destino de la producción y preferencia en el mercado de consumo en fresco, y por
lo tanto el estudio de las bases genómicas que controlan este carácter y su aplicación en
programas de mejoramiento tiene un impacto económico directo. La técnica QTL-seq es una
metodología para la identificación de regiones genómicas asociadas a caracteres de interés
agronómico en forma rápida y eficiente. Esta técnica combina el análisis de grupos
segregantes (BSA o Bulked-segregant analysis) y la secuenciación de genomas completos. En
este proyecto se propone alinear las secuencias genómicas de dos grupos de plantas de
tomate que difieren para el carácter tipo de carpelo y detectar los polimorfismos asociados a
dicho carácter mediante la implementación de la técnica QTL-seq. En la generación F2 del
cruzamiento entre los cultivares de tomate (S. lycopersicum L.) ʻVoyageʼ, que presenta frutos
con carpelos no fusionados y ʻOld Brooksʼ que tiene frutos con carpelos fusionados se
seleccionaron 10 plantas con frutos fusionados y 10 con frutos no fusionados. Se realizó la
extracción de ADN de las 20 plantas y se mezcló en partes iguales para obtener grupos de
ADN segregantes para el carácter tipo de carpelo. Las muestras de ADN se secuenciaron y
alinearon a las versiones SL2.50 y SL3.0 del genoma de referencia de tomate. Se compararon
las secuencias alineadas entre sí obteniendo una lista de polimorfismos entre los grupos
segregantes respecto a la secuencia de referencia. Se utilizó la metodología G´ del paquete
QTLseqr de R para detectar las regiones genómicas subyacentes al rasgo de interés. Se
detectaron tres regiones con comportamiento diferencial entre ellos, en los cromosomas 3,
6 y 10. Estas regiones controlarían el carácter tipo carpelo en la población segregante
analizada. La región del cromosoma 3 presentó una longitud de 2,88 Mb y un valor máximo
de G´ de 4,69 en la posición 56,48 Mb (FDR (q)<0,05), la región del cromosoma 6 abarcó 9
Mb, y tuvo un valor máximo de G´ de 9,8 en la posición 43,57 Mb (FDR (q)<0,01); mientras
que la región del cromosoma 10 fue la más extensa, con 59 Mb, y un valor máximo de G´ de
7,27 en la posición 27,95 Mb. (FDR (q)<0,01). Estos resultados serán complementados con
estudios genéticos para identificar los mecanismos subyacentes al tipo de carpelo en fruto y
diseñar marcadores moleculares para implementar en programas de mejoramiento del
cultivo de tomate. Tomato is one of the most important worldwide cultivation. It is also a model crop
widely used in plant breeding studies. There are also many resources available as well as
genomic and post genomic information. The fruit morphology in tomato is an aspect of
agronomic importance because it defines the production destination and the consumer
preferences. Therefore, the study of the genomic bases that control this trait and its
application in breeding programs has a direct economic impact. The QTL-seq technique
combines the analysis of segregating groups (BSA or Bulked-Segregant Analysis) and the
whole-genome sequencing in order to identify genomic regions associated with traits of
interest. In this project, we propose to align the genomic sequences from two groups of
tomato plants that differ for type of carpel and implement the QTL-seq technique to detect
polymorphisms associated with that trait. We based on an F2 population derived from the
cross between the tomato cultivars (S. lycopersicum L.) 'Voyage' which presents fruits with
unfused carpels, and 'Old Brooks' that has fused fruits. Ten plants with fused and unfused
fruits were selected. DNA extraction from the twenty plants was performed and mixed to
obtain DNA from two segregating groups for type of carpel. The DNA samples were
sequenced and aligned to the SL2.50 and SL3.0 versions of the tomato genome reference.
The aligned sequences were compared to each other to obtain a list of polymorphisms. The
G´ methodology was implemented using the R package named QTLseqr to detect the
genomic regions underlying the trait of interest. It was possible to determine three putative
regions, at chromosomes 3, 6, and 10 that would control the type of carpels. The detected
G´ values were 4.69 (FDR (q) <0.05), 9.8 and 7.27 (FDR (q) <0.01) respectively. The wholegenome sequences of two discrepant groups for type of carpels were aligned to the tomato
reference and three genomic regions with a differential allele distribution between the
groups, associated to the trait of interest using the QTL-seq technique were detected. These
results will be complemented with genetic studies to identify the mechanisms underlying
type of carpel in fruits and to design molecular markers that can be implemented in tomato
breeding programs. Fil: Apellido, Nombre. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina Fil: Vazquez, Dana Valeria. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina