Utilización de una colección de germoplasma de tomate para la identificación de genes de interés

Resumen

La mejora de las especies cultivadas es un área dinámica, sujeta a las necesidades y requerimientos de los diferentes cultivos en cada momento y de las exigencias de productores y consumidores. Una limitación en este proceso de mejora es la diversidad genética existente en los cultivos, debido a cuellos de botella poblacionales, que hacen necesario el uso de especies silvestres. El tomate cultivado (Solanum lycopersicum var. lycopersicum, SLL) surgió a partir de Solanum lycopersicum var. cerasiforme (SLC) que a su vez fue pre-domesticada a partir de Solanum pimpinellifolium (SP). Pese al potencial para la mejora de estas especies, su uso está limitado en gran medida por la falta de información de las colecciones mantenidas en los bancos de germoplasma, principalmente en SLC. Para dar solución a este problema, se ha empleado una colección de germoplasma compuesta por 15 accesiones de SLL, procedentes de México; 27 de SP, procedentes de Perú y Ecuador y 121 de SLC, procedentes de Perú, Ecuador, México y Mesoamérica. Esta colección ha sido sometida a una extensa caracterización fenotípica y genética, lo que ha permitido identificar las regiones de genoma asociadas a caracteres fenotípicos mediante estudios de asociación del genoma completo (GWAS). Además, se han creado poblaciones segregantes F2 para cada una de las entradas de la colección a partir de los híbridos obtenidos con tres parentales diferentes, y estos cruces se han puesto a disposición de la comunidad científica. Este recurso permitirá el estudio del control genético de mutantes de interés en mejora. El estudio realizado con los datos morfológicos ha demostrado la presencia de una gradación morfológica continua entre los tres grupos taxonómicos, y ha permitido la identificación de una serie de caracteres que permiten la diferenciación entre grupos y también entre las distintas procedencias geográficas dentro de cada grupo taxonómico. Los diferentes polimorfismos de nucleótido único (SNPs) fueron anotados con base a la predicción de sus efectos en la secuencia codificantes mediante el programa SnpEff y se llevaron a cabo estudios de GWAS. El análisis genético reveló a Perú y Ecuador como las regiones con mayores niveles de diversidad, tanto en la especie SP como en SLC. Se observó una reducción en el número de variantes SNP en SLC México, que concuerda con la hipótesis de que Mesoamérica sea centro de domesticación y difusión del tomate cultivado. Por último, se constató el proceso de domesticación como la causa de la menor diversidad presente en la especie cultivada. Los estudios GWAS permitieron la identificación de correlaciones genotipo-fenotipo, revelando la asociación entre 107 SNPs y ocho caracteres cuantitativos y un total de 30 SNPs asociados a 7 caracteres cualitativos. Una parte de los SNPs detectados fueron localizados cerca de regiones genómicas ya asociadas con genes y QTLs, otra parte se localizaron en regiones con posibles genes candidatos anotados y el resto de SNPs detectados se corresponden a regiones no descritas previamente, lo que abre el camino a estudios para la detección de nuevos genes candidatos. En esta tesis se muestra la utilidad de la colección de familias segregantes mediante su uso en el estudio del control genético de la presencia y alta densidad de tricomas tipo IV en dos fondos genéticos diferentes, SLL x SP y SP x SLC. En ambos fondos se han detectado dos QTLs principales en los cromosomas 9 y 11. Además, se han detectado señales en los cromosomas 2, 5, 6, 7 y 8, en función de la familia segregante estudiada.