Evaluación de metodologías de regeneración ex situ de germoplasma silvestre de papa para conservación y utilización de la variabilidad genética natural con fines aplicados

• Autores: Poulsen Hornum, Anabela
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Camadro, Elsa Lucila (directora)
• Materia: Papa; Conservación Ex Situ; Germoplasma; Especie Silvestre Afín a las Plantas Cultivadas; Marcadores Genéticos; Potatoes; Ex Situ Conservation; Germplasm; Crop Wild Relatives; Genetic Markers; Papa Silvestre; Marcadores Moleculares
• Institución: Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

Tesis para obtener el grado de Doctora en Ciencias Agrarias, Área: Producción Vegetal, de la Universidad Nacional de Mar del Plata, en mayo de 2022
Los parientes silvestres de los cultivos se conservan en bancos activos de germoplasma como introducciones originales o regeneradas ex situ. El método de uso corriente para dicha regeneración, aplicado a especies silvestres de papa, consiste en el cultivo de 20-25 plantas/introducción (N), la realización de cruzamientos controlados con mezcla de polen -sin registros de viabilidad y/o de barreras reproductivas- y composición de la introducción regenerada con números variables de semillas/progenitor femenino (Food and Agriculture Organization of the United Nations [FAO], 2013). Las papas silvestres -en su mayoría diploides y alógamas obligadas por autoincompatibilidad gametofítica- pueden presentar barreras reproductivas internas pre-y/o post-cigóticas (completas o incompletas). La acción de las mismas, puede reducir el número efectivo de progenitores (Ne) en relación al número real (N), provocando cambios en las frecuencias alélicas en los ciclos de reproducción sexual in situ y ex situ. El objetivo de esta tesis fue evaluar posibles cambios fenotípicos y genéticos en introducciones de papas silvestres regeneradas ex situ cuando se aplica la metodología de uso corriente (FAO, 2013) y la propuesta por Camadro (2012), que considera la presencia de barreras reproductivas y la composición de la introducción regenerada con igual número de semillas/ progenitor ♀. Para este fin, se trabajó con la introducción Cl 898 de Solanum chacoense Bitter (2n=2x=24), provista al azar por el Banco de Germoplasma de Papa, INTA Balcarce, en tres temporadas de cultivo (t1= 2013/14, t2= 2014/15 y t3= 2015/16). Para determinar la posible acción de barreras reproductivas se analizó viabilidad y tamaño de polen (mediante tinción con carmín acético y análisis microscópico con luz incandescente), se realizaron polinizaciones controladas con muestra individual de polen siguiendo un diseño de cruzamientos dialélico incompleto, se analizaron las relaciones polen-estigma/estilo (mediante análisis microscópico con luz UV) y, finalmente, se determinó el número y tipo de semilla/fruto (según el desarrollo del endosperma). En las tres temporadas, se detectaron barreras pre- y post-cigóticas que condujeron a que Ne < N. La introducción original t1 fue regenerada por ambos métodos, de modo que se dispuso de tres poblaciones. Todas ellas fueron caracterizadas morfológicamente considerando 21 caracteres totales, entre cuantitativos y cualitativos. Los datos fueron analizados mediante Análisis Univariado (descripción visual y medidas de posición y dispersión) y Multivariado (Análisis de Componentes Principales y Análisis de Coordenadas Principales), los cuales revelaron gran variabilidad morfológica dentro y entre las tres poblaciones. Así mismo, se realizó un análisis molecular con seis marcadores moleculares microsatélites SSR (dos stm y cuatro stI), y se calcularon y compararon las frecuencias alélicas mediante una prueba chi-cuadrado (α=0.05; con corrección de Yates). Los resultados revelaron cambios en las frecuencias alélicas (con pérdida de alelo) entre la introducción original y las poblaciones regeneradas para cuatro de los seis SSR utilizados. Por tal motivo, es recomendable considerar aspectos de genética de la reproducción y de poblaciones en el desarrollo de protocolos, de modo de prevenir o disminuir los riesgos de erosión genética en los ciclos sexuales de regeneración.
Crop wild relatives are conserved in germplasm banks as original accessions or their ex situ regenerations. The method of current use for this regeneration, applied to wild potato species, consists of the cultivation of 20-25 plants/accessions (N), controlled crosses with pollen mixture -without keeping records of viability and/or reproductive barriers- and composition of the regenerated accession with variable numbers of seeds/female progenitor (FAO 2013). Wild potatoes -mostly diploid and obligate allogamous due to gametophytic self-incompatibility- may present internal pre-and/or post-zygotic (complete or incomplete) reproductive barriers. Their action can reduce the effective number of progenitors (Ne) in relation to the real number (N), causing changes in allele frequencies during in situ and ex situ sexual reproduction cycles. The objective of this thesis was to evaluate possible phenotypic and genetic changes in a wild potato accession subjected to ex situ regeneration cycles both the current methodology (FAO, 2013) and the one proposed by Camadro (2012), which considers the presence of reproductive barriers and the composition of the regenerated accession with the same number of seeds/female progenitor. To this end, the work was carried out with accession Cl 898 of Solanum chacoense Bitter (2n=2x=24), randomly provided by the Potato Germplasm Bank, INTA Balcarce, in three growing seasons (t1= 2013/14, t2= 2014/ 15 and t3= 2015/16). To determine the possible action of reproductive barriers, pollen viability and size were analyzed (by staining with an acetocarmine solution and analysis under an incandescent light microscope), controlled crosses were carried out with individual pollen samples following a diallel mating design, pollen-stigma/style relationships were analyzed (in a microscope with UV light) and, finally the number and type (according to endosperm development) of seed/fruit were studied. In the three seasons, both pre- and post-zygotic barriers were detected that led to Ne EEA Balcarce
Fil: Poulsen Hornum, Anabela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina
Fil: Poulsen Hornum, Anabela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; Argentina