bachelorThesis
Localización precisa en el cromosoma 2 de QTL que controlan caracteres de fruto en tomate
Fine Mapping on chromosome 2 of QTL that control fruit traits in tomato
Autor
Green, Gisela Yael
Institución
Resumen
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
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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. The Rio Grande cultivar of Solanum lycopersicum carries the wild alleles at SUN and OVATE
genes and the fruit shape index (fs I) is controlled in a 61.55% by fs8.1 and fs2.1 which have
epistatic interaction. fs2.1 on chromosome 2 mainly controls the distal end of the fruit and
other quality traits as pH and L and ab parameters of color. The goal of this work is to
validate QTL controlling fruit traits using advanced segregating populations between Rio
Grande and LA1589 of S. pimpinellifolium. Also, to fine map the QTL fs2.1 which is
associated to elongated fruit in Rio Grande and to identified the development stage when it
exerts its effect. The analyses were performed using families derived from selfed recombinant
plants in the chromosome 2 region containing the fs2.1 QTL. These plants did not segregate
for fs8.1 and derived from a cross between Rio Grande (recurrent parent) and LA1589. From
progeny of each selected plant, homozygous plants for the cultivated and wild alleles were
selected by molecular markers. Selected plants, five plants of Rio Grande and five of LA1589
were transplanted at greenhouse. Ten morphological and three quality traits were measured on
green mature fruits. As a result, the region controlling fs I was narrowed down from 9.64 Mb
to 0.71 Mb. Also, by simple interval mapping, it was possible to detect minor QTLs for
morphology and quality traits previously detected in a F3-BC1-S1 generation derived from the
same interspecific cross. When fruits of 0, 3 and 5 days after anthesis were analyzed in plants
with and without fs2.1, differences since cero days were observed. Within the 0,71 Mb
segment corresponding to fs2.1, 10 differentially expressed genes were identified in flowers at
anthesis between LA158 and Rio Grande-like genotypes. This work demonstrates that minor
QTL for morphology and quality fruit are located at the bottom of chromosome 2 (segment of
9.64 Mb). Besides, the major QTL fs2.1 exerts its effect on the fs I trait before anthesis fs2.1
is located in a 0.71 Mb segment at the base of chromosome 2 and contains differentially
expressed genes considered as candidates. Fil: Apellido, Nombre. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina Green, Gisela. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina