Nuevos recursos para la mejora genética de la especie cucurbita pepo: colección de familias de mutantes y plataforma de selección tilling
- Autores: Nelly Vicente
- Directores de la Tesis: Pedro Gómez Jiménez de Cisneros (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Diego López Alonso (presid.), Dirk Janssen (secret.), Jose Vicente Die Ramon (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
Las principales aportaciones de la presente tesis doctoral son dos nuevos recursos para la mejora genética de Cucurbita pepo: la primera población de familias mutantes estables y la primera plataforma de genética reversa TILLING desarrollada en esta especie. La colección de mutantes se ha desarrollado a partir de la línea MU-CU16 aplicando el mutágeno químico EMS (Etilmetanosulfonato), lo que inicialmente produjo muy pocas líneas fértiles independientemente de la concentración del mutágeno empleada. Por ello se aplicó un método previo de selección en base a la fertilidad masculina de las líneas, consiguiendo por primera vez un incremento suficiente del número de líneas fértiles M2 y una población mutante estable en calabacín (Vicente-Dólera y col. 2014a).
El desarrollo y puesta a punto de la plataforma TILLING se ha llevado a cabo mediante el análisis de cinco genes que regulan diferentes procesos. La biosíntesis de carotenos se ha estudiado en los genes homólogos a PSY y LCYb, la percepción de etileno se ha estudiado en ETR1 y ERS1 y la regulación de las peroxidasas en APRX. De todos ellos se han detectado un total de 58 mutaciones, lo que, para esta población, supone encontrar una mutación cada 133 kb del genoma de C.pepo. Esta tasa de mutación, una de las más altas conseguidas en especies diploides, demuestra la alta capacidad de esta Plataforma TILLING para proporcionar nuevas variaciones alélicas de cualquier gen de calabacín (Vicente-Dólera y col. 2014b).
La eficiencia de la plataforma como herramienta de genómica funcional se ha demostrado en el análisis de la relación genotipo/fenotipo de los mutantes identificados para estos genes. Las mutaciones encontradas han generado cambios en la estructura de las proteínas, que incluso han llegado a verse truncadas por la generación de un codón de stop que impide la síntesis de la proteína funcional. Esto es lo que se identificó en una línea mutante del gen APRX, cuyos individuos homocigotos mutantes han mostrado albinismo y causado la muerte de la planta, lo que constituye un fenotipo totalmente nuevo a los obtenidos por otras aproximaciones en el estudio de la función de este gen (Vicente-Dólera y col. 2014b; Cosio y col. 2009). Por otra parte, el estudio de los genes CpPSY y CpLCYb ha demostrado la validez del análisis funcional llevado a cabo en series alélicas que promueven cambios en la estructura y en la eficiencia de la enzima. En este caso, las mutaciones identificadas disminuyen los carotenos predominantes según el perfil de los distintos órganos. Esta variación es diferente según el gen mutado, de manera que los mutantes CpPSY producen una disminución de luteína en hojas, mientras que los cambios identificados en la proteína CpLCYb promueven una disminución de ß-caroteno en hojas y flores y zeaxantina en flores, donde es el caroteno predominante (Vicente-Dólera, In press).
Así, las variaciones encontradas por medio de la plataforma TILLING en las líneas mutantes de C. pepo han dado la oportunidad de evaluar la importancia funcional de los aminoácidos sustituidos sobre los mecanismos de acción de cada proteína. La aplicación de estos resultados a la mejora genética de C. pepo es aún mayor cuando se considera el conocimiento generado en procesos claves del desarrollo de esta especie, es decir, tanto en el mecanismo oxidativo generalizado regulado por peroxidasas, como en la biosíntesis de carotenos, así como en todos los que podrán ser generados para otros caracteres de interés a través de la selección de nuevos mutantes en la plataforma TILLING de calabacín.
