Resumen de QTLs asociados al contenido de carotenos en hojas de maíz (Zea mays L.)

Viridiana Silva Pérez, Fernando Carlos Gómez Merino, José de J. García Zavala, Juan Andrés Burgueño Ferreira, Amalio Santacruz Varela, Natalia Palacios Rojas, Axel Tiessen

• español

  Los carotenos son pigmentos antioxidantes que captan fotones del espectro de luz visible y protegen a los tejidos de las plantas contra la foto-oxidación, lo cual está relacionado con la tasa fotosintética y rendimiento de los cultivos. La biosín-tesis de los carotenos ocurre dentro de los plástidos, donde se sintetizan a partir de la vía mevalónica independiente, con la participación de más de 10 enzimas y un número de factores aún no definidos. Con el objetivo de identificar regiones cromosómicas de maíz (Zea mays L.) asociadas al contenido de carotenos, se midió el contenido de estos compuestos en hojas de 200 líneas endogámicas recombinantes de maíz, provenientes de la cruza B73×Mo17, sembradas en Irapuato, México, en el ciclo primavera-verano 2009. Los QTLs localizados se asociaron a los siguientes compuestos: luteína, α-caroteno, β-caroteno, β-criptoxantina y zeaxantina. El caroteno presente en mayor cantidad en las hojas fue β-caroteno (80 % del total) y el menor β-criptoxantina (0.2 %). En los cromosomas 1, 2, 4, 5, 6 y 8, se detectaron 21 QTLs significativos. En el bin 1.07 se localizó un QTL altamente significativo (p≤0.001) con valor aditivo alto para luteína (-89.16 µg g-1 PMS, r²≅0.07), α-caroteno (-25.41 µg g-1 PMS, r²≅ 0.07) y β-caroteno (-674.98 µg g-1 PMS, r²≅0.09). Un QTL de β-criptoxantina en el cromosoma 8 fue detectado mediante el marcador psy2 que es parálogo de la enzima fitoteno sintasa, y otro QTL coincidió con un QTL evaluado para ácido abscísico, relacionado al gen caroteno dioxigenasa. Se infere que en el genoma de maíz existen factores aún no identificados relacionados al contenido de carotenos en hojas verdes, y los QTLs identificados en este estudio podrían ayudar a encontrar nuevos genes o factores que determinan el contenido de carotenos en hojas de maíz.

• English

  Carotenoids are antioxidant pigments that capture photons from the visible spectrum and protect plant tissues against photo-oxidation, which is related to photosynthesis rate and crop yield. Biosynthesis of carotenoids occurs in plastids, where they are synthesized via the mevalonate-independent pathway, whit more than 10 enzymes and an unknown number of factors are involved. In order to identify chromosome regions of maize (Zea mays L.) associated with carotene content, carotenoids were measured in leaves from 200 maize recombinant inbred lines (RILs), developed from a B73×Mo17 cross and grown in Irapuato, México, during the 2009 spring/summer cycle. Quantitative trait loci (QTLs) found were associated with the following compounds: lutein, α-carotene, β-carotene, β-cryptoxanthin and zeaxanthin. β-carotene (80% of total) was the carotene present in the highest amount in the leaves and β-cryptoxanthin (0.2%) was the lowest. Twenty-one significant QTLs were located in chromosomes 1, 2, 4, 5, 6 and 8. A highly significant QTL (p≤0.001) was located in bin 1.07 with a high additive value for lutein (-89.16 µg g-1 DW, r² ≅0.07 ), α-carotene (-25.41 µg g-1 DW, r² ≅0.07 ) and β-carotene (-674.98 µg g-1 DW, r² ≅0.09 ). A β-cryptoxanthin QTL was located in chromosome 8 using the psy2 marker which is a palarog gene to the phytoene synthase enzyme; another QTL coincided with an abscisic acid QTL related to the carotene dioxygenase gene. It is inferred that in the maize genome there are unknown factors related to carotene content in green leaves, and the QTLs located in this study could help to identify new genes or factors that determine the carotenoid content in maize leaves.