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• W2977480145 abstract "1. Introduccion o motivacion de la tesisEl trigo es uno de los cultivos mas importantes del mundo ya que constituye una de las principales fuentes de alimento. La evolucion de la agricultura durante el siglo pasado y la busqueda de variedades de alto rendimiento ha llevado al estrechamiento de la base genetica de los cultivos, incluido el trigo (Pingali 2012). Este proceso ha ocasionado una deriva muy importante de genes causando su desaparicion gradual de las variedades cultivadas. Las especies de la tribu Triticeae, a la que pertenece el trigo (Triticum spp.), representan una excelente fuente de diversidad genetica de la que extraer nuevas variaciones alelicas requeridas en los programas de mejora (Prohens et al 2017). El trigo es uno de los cultivos en los que las especies silvestres y relacionadas han contribuido con caracteres beneficiosos en el desarrollo de nuevas variedades, principalmente proporcionando genes de resistencia a enfermedades y plagas (Kumar-Chaudhary et al. 2014). Entre las especies de la tribu Triticeae, Agropyron cristatum (L.) Gaertn. (genoma P) presenta numerosos caracteres de interes agronomico que pueden transferirse al trigo mediante cruzamiento (Wu et al. 2006; Ochoa et al. 2015; Zhang et al. 2015; Lu et al. 2016). La presente Tesis Doctoral plantea como objetivo general evaluar la variabilidad genetica en Agropyron cristatum y utilizar esta especie como recurso genetico del trigo harinero con el fin ultimo de ampliar la base genetica de este cultivo. 2 .Contenido de la investigacionLa presente Tesis se ha estructurado en cuatro capitulos. En el capitulo I se ha caracterizado una coleccion mundial de 115 accesiones de A. cristatum procedentes de 17 paises diferentes. Los resultados citologicos, moleculares y agronomicos revelan que existe una gran variabilidad en esta especie. Se han encontrado accesiones diploides, tetraploides y hexaploides, siendo las tetraploides las mas frecuentes, observandose una correlacion entre la distribucion geografica y el nivel de ploidia. La evaluacion por electroforesis capilar empleando 6 marcadores microsatelites (SSR) muestran altos niveles de polimorfismo, generandose 166 alelos diferentes con un rango entre 84 y 256 pb. El contenido de informacion polimorfica (PIC) de dichos marcadores presenta un rango entre 0.579 a 0.968. La alta variabilidad genetica detectada se refleja en la gran variabilidad fenotipica de la coleccion encontrandose diferencias significativas entre accesiones para los caracteres longitud y ancho de la espiga y numero de espiguillas por espiga (Copete et al 2018).En el capitulo II se evaluan las lineas de adicion de A. cristatum en trigo comun (Triticum aestivum L.) para resistencia a enfermedades fungicas demostrandose que la resistencia a oidio (Blumeria graminis f. sp. tritici) en plantula y planta adulta esta determinada por genes localizados en los brazos cromosomicos 2PL y 6PL. Se han desarrollado un conjunto de marcadores COS (Conserved Ortologous Set) especificos para ambos brazos cromosomicos utiles en la deteccion de introgresiones de ambos brazos cromosomicos en el fondo genetico de trigo (Copete y Cabrera 2017).En el capitulo III se ha utilizado la accion gametocida del gen/es de Aegilops cylindrica Host para inducir intercambio de genes entre el genoma de trigo y el genoma de A. cristatum obteniendose lineas de introgresion en trigo para los cromosomas 4P, 5P y 6P. Estas lineas se han caracterizado citologicamente mediante hibridacion in situ fluorescente (FISH) y mediante marcadores moleculares. De igual forma, se han desarrollado un conjunto de marcadores COS especificos para los cromosomas 4P y 5P, que junto con los marcadores COS especificos del cromosoma 6P desarrollados en el capitulo II fueron utiles para detectar las introgresiones cromosomicas obtenidas.En el capitulo IV se ha identificado y caracterizado un gen candidato de respuesta a la vernalizacion (VRN-P1) en la variedad “Ruff” de A. cristatum. El alineamiento de la region codificante de la secuencia VRN-P1 de A. cristatum presenta una similitud del 95% y 96%con el gen VRN-A1 de trigo y VRN-H1 de cebada, respectivamente. La localizacion del gen VRN-P1 en el brazo cromosomico 5PL indica que este gen es ortologo al VRN1 de trigo y cebada. Del mismo modo, el analisis filogenetico de la proteina deducida en especies pertenecientes a la familia Poaceae, revelo una relacion genetica muy cercana entre VRN-P1 y el gen VRN1.3. Conclusiones1. La evaluacion citologica, molecular y agro-morfologica realizada en una coleccion mundial de 115 accesiones de Agropyron cristatum procedentes de 17 paises revelaron la alta diversidad genetica presente en esta especie y por lo tanto constituyen un recurso genetico valioso a emplear en los programas de mejora genetica.2. El analisis mediante citometria de flujo realizado en la coleccion de A. cristatum revelo que el nivel tetraploide (74.8 %) es el mas frecuente en esta especie seguido del diploide (18.3 %) y el hexaploide (6.9 %) observandose ademas que existe una relacion entre la distribucion geografica y el nivel ploidico de las accesiones.3. Todos los marcadores microsatelites desarrollados en trigo utilizados en el estudio de la diversidad genetica de la coleccion de A. cristatum presentaron altos niveles de polimorfismo generando un total de 166 alelos diferentes. Los valores del Contenido de Informacion Polimorfica (PIC) obtenidos (0.579-0.968) indican que todos los marcadores son informativos.4. Se ha detectado resistencia genetica a oidio (Blumeria graminis f. sp. tritici) en A. cristatum. La resistencia a esta enfermedad fungica es conferida por genes localizados en los brazos largos de los cromosomas 2P y 6P.5. La transferencia de marcadores COS de trigo al genoma de A. cristatum ha permitido asignar 60 marcadores a distintos brazos cromosomicos al genoma de esta especie: 13 localizados en el cromosoma 2P, 18 en el cromosoma 4P, 11 en el cromosoma 5P y 18 en el cromosoma 6P. Los marcadores mapeados en los brazos cromosomicos 2PL y 6PL podrian facilitar la seleccion por marcadores en la mejora de trigo contra el oidio.6. Se ha identificado un gen candidato para la respuesta de vernalizacion, designado como VRN-P1, en A. cristatum en base a la homologia de la secuencia de ADN con el gen VRN-A1 del trigo hexaploide (T. aestivum). La secuencia codificante de VRN-P1 muestra una alta similitud con el gen VRN-A1 de T. aestivum (95%). La localizacion de VRN-P1 en el brazo largo del cromosoma 5P en A. cristatum indico que VRN-P1 es ortologo al gen VRN1 de trigo, cebada y centeno.7. Se han obtenido lineas de translocacion entre los cromosomas de trigo y los cromosomas 4P, 5P y 6P de A. cristatum. La translocacion obtenida con el brazo cromosomico 6PL puede ser de especial interes para introgresar resistencia a oidio en trigo.8. Los marcadores COS mapeados en A. cristatum junto con el gen VRN-P1 han permitido establecer un mapeo comparativo entre el trigo y el genoma P. Los resultados obtenidos indican que en general se conserva la macrosintenia entre los cromosomas de ambas especies lo que sugiere que es posible la introgresion de genes de A. cristatum en el genoma de trigo.4. bibliografiaCopete A, Cabrera A (2017) Chromosomal location of genes for resistance to powdery mildew in Agropyron cristatum and mapping of Conserved Orthologous Set molecular markers. Euphytica 213:189-297Copete A, Moreno R, Cabrera A (2018) Characterization of a world collection of Agropyron cristatum accessions. Genet Resour Crop Evol 65: 1455-1469. DOI 10.1007/s10722-018-0630-9 Kumar-Chaudhary H, Kaila V, Rather SA, Badiyal A, Hussain W, Jamwal NS, Mahato A (2014) Wheat. In: Pratap A, Kumar J (eds) Alien gene transfer in crop plants, Volume 2: Achievements and impacts. Springer, New York, pp 1-26 Lu M, Lu Y, Li H, Pan C, Guo Y, Zhang J, Yang X, Li X, Liu W, Li L(2016) Transferring desirable genes from Agropyron cristatum 7P chromosome into common wheat. PloS ONE 11:e0159577 Pingali PL (2012) Green revolution: Impacts, limits and the path ahead. Proc Natl Acad Sci 109:12302-12308 Prohens J, Gramazio P, Plazas M, Dempewolf H, Kilian B, Diez MJ, Fita A, Herraiz FJ, Rodriguez-Burruezo A, Soler S, Knapp S, Vilanova S (2017) Introgressiomics: A new approach for using crop wild relatives in breeding for adaptation to climate change. Euphytica 213:158 Ochoa V, Madrid E, Said M, Rubiales D, Cabrera A (2015) Molecular and cytogenetic characterization of a common wheat-Agropyron cristatum chromosome translocation conferring resistance to leaf rust. Euphytica 201:89-95 Wu J, Yang X, Wang H, Li H, Li L, Li X, Liu W (2006) The introgression of chromosome 6P specifying for increased numbers of florets and kernels from Agropyron cristatum into wheat. Theor Appl Genet 114:13-20 Zhang J, Liu W, Han H, Lu Y, Yang X, Li X, Li L (2015) Introgression of Agropyron cristatum 6P chromosome segment into common wheat for enhanced thousand-grain weight and spike length. Theor Appl Genet 128:1827-1837" @default.
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