Localización genómica de regiones asociadas a la diplosporia a través de mapeo genético de alta densidad y determinación de la herencia del carácter en Eragrostis curvula

• Autores: Meier, Mauro Sebastián
• Año de publicación: 2019
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Echenique, Viviana
• Materia: Biología; Cultivos forrajeros; Pasto llorón; Diplosporia; Mejoramiento genético vegetal; Mapeo genético; Apomeiosis
• Institución: Universidad Nacional del Sur

Eragrostis curvula (Schrad.) Nees, pasto llorón, es una gramínea forrajera, de origen sudafricano, extensamente cultivada en la zona semiárida templada de Argentina. El pasto llorón es un complejo polimórfico donde la mayoría de sus miembros se reproducen por apomixis diplospórica, tipo de reproducción asexual a través de semillas, que conduce a la generación de progenies genéticamente idénticas a la planta madre. Los pasos de la apomixis implican evitar la meiosis para generar un saco embrionario no reducido (apomeiosis), desarrollo del embrión sin fecundación de la ovocélula (partenogénesis) y formación de endospermo viable de una manera dependiente o independiente de la fertilización de los núcleos polares. El objetivo general de esta tesis es estudiar la herencia de la diplosporía en Eragrostis curvula y localizar la/s región/nes condicionantes de la misma a través de la obtención de una población de mapeo a nivel tetraploide, segregante para el modo reproductivo, y de la construcción de un mapa genético de alta densidad, basado en marcadores moleculares. El primer paso de trabajo de esta tesis fue obtener una población de mapeo tetraploide proveniente del cruzamiento entre un genotipo sexual (OTA-S, accesión PI574506 del USDA) con un genotipo apomíctico facultativo (cv. Don Walter-INTA). La caracterización fenotípica de los híbridos F1, realizada mediante análisis citoembrológicos, dio como resultado una proporción 1:1 de plantas apomícticas vs. sexuales (34:27, Chi2 = 0,37), lo que concuerda con un modelo de herencia genética de un solo factor dominante. La población segregante para este carácter permitió construir el primer mapa de ligamiento saturado de E. curvula a nivel tetraploide utilizando marcadores moleculares tradicionales (AFLP y SSR) y derivados de secuenciación (GBS-SNP) en el cual se identificó el locus que controla la diplosporía. Se construyeron mapas de ligamiento para cada uno de los parentales por separado con 1.114 marcadores para OTA-S y 2.019 para Don Walter, construyendo en ambos 40 grupos de ligamiento, lo que concuerda con el número de cromosomas al nivel tetraploide. El largo total del mapa de OTA-S fue de 1.335 cM, con una densidad promedio de marcadores 1,22 cM/marcador. La longitud del mapa de Don Walter fue de 1.976,2 cM, con una densidad de promedio de marcadores de 0,98 cM/marcador. El locus responsable de la diplosporía fue mapeado en el grupo de ligamiento 3 de Don Walter. Mediante análisis de sintenia, comparando las secuencias de los marcadores GBS-SNP con genomas completos de especies relacionadas (Oropetium thomaeum, Cenchrus americanus, Setaria italica, Zea mays, Panicum hallii y Oryza sativa) se logró establecer cuáles de los grupos de ligamiento de cada parental corresponderían a los grupos de homólogos / homeólogos. El mapa de ligamiento genético que se logró alcanzar en esta tesis es el primer mapa de este tipo para E. curvula, es el mapa más saturado para el género Eragrostis y uno de los mapas más saturados para entre las gramíneas poliploides forrajeras.
Eragrostis curvula (Schrad.) Nees (weeping lovegrass) is an apomictic species native to Southern Africa that is used as forage grass in semiarid regions of Argentina. Apomixis is a mechanism for clonal propagation through seeds that involves the avoidance of meiosis to generate an unreduced embryo sac (apomeiosis), parthenogenesis, and viable endosperm formation by in a fertilization-dependent or -independent manner. In this thesis, the first saturated linkage map of tetraploid E. curvula is informed, using both traditional (AFLP and SSR) and high-throughput molecular markers (GBS-SNP), and the locus controlling diplospory is identified. Also syntenic relationships with genomes of other grass species are established to identify homologs/homeologs groups. A tetraploid mapping population was obtained from the cross between a sexual genotype (OTA-S) with a facultative apomictic individual of cv. Don Walter. Phenotypic characterization of F1 hybrids by cytoembryological analysis yielded a 1:1 ratio of apomictic vs. sexual plants (34:27, Chi2 = 0.37), which agrees with the model of inheritance of a single dominant genetic factor. The final number of markers was 1,114 for OTA-S and 2,019 for Don Walter. These markers were distributed into 40 linkage groups per parental genotype, which is consistent with the number of E. curvula chromosomes (containing 2 to 123 markers per linkage group). The total length of the OTA-S map was 1,335 cM, with an average marker density of 1.22 cM per marker. The Don Walter map was 1,976.2 cM, with an average marker density of 0.98 cM/marker. The locus responsible for diplospory was mapped on Don Walter linkage group 3. Syntenic analysis , comparing GBS-SNP markers sequences with complete genomes of related species (Oropetium thomaeum, Cenchrus americanus, Setaria italica, Zea mays, Panicum hallii y Oryza sativa) allowed to establish the homologs/homeologs groups for each linkage map and the relationships between both linkage maps. The genetic linkage maps reported in this study, the first such map for E. curvula, is the most saturated map for the genus Eragrostis and one of the most saturated maps for a polyploid forage grass species.
Fil: Meier, Mauro Sebastián. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; Argentina