Crossability barriers in prunus: the role of modifiers in the regulation of the gametophytic self-incompatibility system
- Autores: Juan Vicente Muñoz
- Directores de la Tesis: Carlos Romero Salvador (dir. tes.), María Luisa Badenes (dir. tes.), María Belén Pico Sirvent (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Pere Arús Gorina (presid.), Lorenzo Burgos Ortiz (secret.), Javier Andres Juarez Diaz (voc.)
- Programa de doctorado: Programa Oficial de Doctorado en Biotecnología
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: RiuNet
- Resumen
La autocompatibilidad (AI) comprende un conjunto de barreras moleculares intraespecíficas, controladas por el locus S, que favorecen la polinización cruzada y previenen de la endogamia. Solanáceas, Plantagináceas y Rosáceas presentan la llamada autoincompatibilidad gametofítica (AIG) donde el reconocimiento específico está controlado por ARNasas-S y proteínas F-box del locus S (SFB) como los determinantes femenino y masculino, respectivamente. Por otra parte, genes no ligados al locus S, conocidos como factores o genes modificadores, son también totalmente necesarios para la correcta regulación del mecanismo. El sistema AIG parece estar básicamente conservado en Prunus pero se han observado notables diferencias con Solanáceas y otras Rosáceas. Con estos antecedentes, el trabajo realizado en esta tesis se ha centrado en la identificación y caracterización de factores modificadores de la AIG en Prunus con el fin de mejorar nuestro conocimiento del mecanismo subyacente.
Trabajos previos en albaricoquero (Prunus armeniaca L.) mostraron la existencia de una mutación expresada en el polen y no ligada al locus S, que se localiza en el extremo distal del cr.3 (locus M) y que es capaz de conferir autocompatibilidad (AC) en el cultivar ‘Canino’. En este trabajo, otro cultivar de albaricoquero autocompatible llamado ‘Katy’ fue genética y molecularmente analizado. De manera parecida a ‘Canino’, una mutación que afectaba a un factor no ligado al locus S expresado en el polen era el causante de la pérdida de la respuesta autoincompatible en ‘Katy’. Una estrategia de mapeo genético basada en la distorsión en los ratios de segregación permitió mapear la mutación de ‘Katy’ en el extremo distal del cr.3 (denominada mutación m) en una región solapante con la identificada para ‘Canino’.
Una búsqueda para la identificación de nuevo mutantes autocompatibles en cultivares y/o accesiones de albaricoquero procedentes de bancos de germoplasma fue llevada a cabo. Por medio del genotipado del locus S, 3 alelos S no clasificados con anterioridad fueron hallados, mientras que 2 nuevas mutaciones autocompatibles que parecen haber afectado al determinante S masculino SFB fueron detectadas. Adicionalmente, el genotipado para el locus M mostró que el mismo haplotipo m mutado está compartido por ‘Canino’ y ‘Katy’, pero también por 17 cultivares más del norte de América y el oeste de Europa. El haplotipo M1-0, ampliamente distribuido, ha sido propuesto como posible ancestro del haplotipo m, sugiriendo que éste surgió mucho más tarde que el alelo Sc, una mutación en el locus S que también confiere AC en albaricoquero.
Con el objetivo de identificar esta mutación, un abordaje integral tanto a nivel genético como genómico y transcriptómico mediante datos NGS procedentes de ‘Canino’, ‘Katy’ y del cultivar de albaricoquero autoincompatible ‘Goldrich’, fue llevado a cabo. Esta aproximación sirvió para identificar un único polimorfismo capaz de explicar el fenotipo de AC, una inserción tipo FaSt de 358 pb en acoplamiento con el haplotipo m en un gen que codifica para una disulfide bond A-like oxidoreductase (PaMDOr). PaMDOr mostró estar diferencialmente sobre-expresado en anteras maduras, mientras que la inserción FaSt predice la formación de una proteína truncada. Estos dos hechos apoyan a PaMDOr como el factor modificador de la parte del polen que confiere AC en albaricoquero.
Adicionalmente, análisis filogenéticos sugieren que PaMDOr como un posible parálogo de su gen contiguo (llamado PaM-8) que surgió después de la división de Rosáceas y Solanáceas, cuya función ha llegado a ser esencial para el correcto funcionamiento del sistema autoincompatible en Prunus. A fin de arrojar cierta luz en las diferencias y similitudes entre los sistemas de AIG basado en ARNasas-S de Rosáceas y Solanáceas, las relaciones de ortología para factores modificadores fueron estudiadas. Ortólogos candidatos fueron encontrados para NaTrxh, SBP1 y MdABCF, sin embargo, un patrón evolutivo más complejo fue observado para NaStEP, 120K y NaPCCP. De modo que, a pesar de las diferencias, se puede hipotetizar que una parte de los modificadores de la AIG están compartidos por las dos familias.
En resumen, el estudio multidisciplinario desarrollado durante esta tesis ha permitido encontrar un novedoso factor modificador (PaMDOr) esencial para la respuesta autoincompatible en Prunus. Además, nuevas fuentes de AC han sido detectadas en albaricoquero y análisis de ortología ayudaron a profundizar en el entendimiento de los aspectos evolutivos del sistema de AIG basado en ARNasas-S en Prunus.
