Identificación de regiones genómicas involucradas en el control de características de interés silvicultural, industrial y para bioenergía en Eucalyptus

• Autores: Villalba, Pamela Victoria
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Marcucci Poltri, Susana Noemí; Cappa, Eduardo Pablo
• Materia: EUCALYPTUS; DART; SNPS; SSR; MAPEO POR ASOCIACION; CALIDAD DE MADERA; ANOTACION GENICA; EUCALYPTUS; DART; SNPS; SSR; ASSOCIATION MAPPING; WOOD QUALITY; GENE ANNOTATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Dada la alta demanda mundial, el Eucalyptus se convirtió en el género forestal de madera dura de mayor plantación en el mundo, constituyendo un objetivo primordial el mejoramiento de caracteres de crecimiento, forma del fuste y calidad de la madera para hacer más eficientes los procesos industriales sumado al reciente interés para su uso en la producción de bioenergía. Por este motivo, el mapeo de asociación es una estrategia interesante para la identificación de genes y polimorfismos responsables de la variación fenotípica de gran alcance y, en el caso de Eucalyptus spp, sólo unos pocos trabajos a la fecha han sido descriptos. El objetivo del presente trabajo es la identificación de regiones genómicas involucradas en características de interés forestal. Para ello se analizaron 612 individuos pertenecientes a poblaciones de E. grandis (188 árboles de Argentina y 121 árboles de Paraguay) y de E. globulus (134 árboles de Argentina y 169 árboles de Uruguay), las poblaciones pertenecen a ensayos de orígenes y procedencias a excepción del ensayo clonal de Paraguay. Los caracteres observados corresponden a variables de crecimiento, calidad de madera y para bioenergía (como diámetro y rectitud de fuste, tenor y tipo de lignina, entre otros). Se utilizó un panel de DArT (Diversity array technology) de 7860 marcadores en todas las poblaciones y en las poblaciones de Argentina un conjunto de 24 microsatélites (SSR) y un panel de 384 polimorfismos de nucleótido simple (SNPs). Para el análisis de asociación se utilizó un modelo lineal mixto contemplando la estructura genética (poblacional y de parentesco) y un enfoque bayesiano de interrogación simultánea de loci. Se encontraron un total de 243 asociaciones marcador-carácter (146 DArTs y 97 SNPs) (p < 0.05). A partir del genoma público de E. grandis se mapearon y anotaron las secuencias de los marcadores asociados explorando una ventana 600 kb alrededor de los mismos (dicha ventana corresponde aproximadamente a una distancia de recombinación de 1,2 cM). De esta manera, se localizaron más de 4000 genes de importancia biológica para las características de crecimiento, calidad de madera y bioenergía en el área forestal. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran que los estudios de asociación son una estrategia útil a la hora de identificar genes implicados en caracteres de interés para ser usados posteriormente como herramientas en los programas de mejoramiento genético forestal, principalmente para el filtrado de atributos en la aplicación de selección genómica.
Due to the high global demand, Eucalyptus has become the genus of forest hardwood with the largest plantation in the world, making a primary breeding objective the improvement of wood quality to make industrial processes more efficient and, for its recent application to obtaining bioenergy. This is why the mapping association is an interesting strategy when it comes to the identification of genes and polymorphisms responsible for long-range phenotypic variation. In the case of Eucalyptus spp., only a few works have been described. The objective of the present study is the identification of genomic regions involved in forestry interest traits. For this purpose we analyzed 612 individuals belonging to populations of E. grandis (188 trees from Argentina and 121 trees from Paraguay) and E. globulus (134 trees from Argentina and 169 trees from Uruguay), all populations belong to origins and backgrounds trials with the exception of the Paraguay clonal trial. The characters used correspond to traits of growth, wood quality and bioenergy (such as diameter, stem straightness and type of lignin, among others). In all populations a DArT chip (Diversity array technology) with 7860 markers was used and, for Argentinean populations, a set of 24 microsatellite (SSR) together with a panel of 384 single nucleotide polymorphisms (SNPs) were applied. Association analysis was carried out with a mixed linear model considering the population structure and genetic relationships among trees and a Bayesian approach with simultaneous polling of loci. A total of 243 Marker–trait associations were found (146 DArTs and 97 SNPs) (p< 0.05). Based on the public genome of E. grandis, the sequences of markers with significant associations were mapped and annotated using a window of 600 kb (corresponding to a recombination distance of 1.2 cM). This way, we found more than 4000 genes located in the reference genome that corresponded to important biological genes related to growth, wood quality and bioenergy in the forest area. The results obtained in this thesis demonstrate that association studies are a useful strategy in identifying genes involved in traits of interest and to be subsequently used as tools in programs of forest genetic improvement, mainly for attributes filtering of genomic selection approaches.
Fil: Villalba, Pamela Victoria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.