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Hordeum chilense como genoma modelo para el estudio del contenido en pigmento amarillo (YPC) en endospermo de Triticeae Rodríguez-Suárez C.1, Ávila C.M.2, Atienza S.G.1 1Departamento de Mejora Genética Vegetal, Instituto de Agricultura Sostenible, IAS-CSIC, Apdo. 4084, E-14080, Córdoba, España e-mails: [email protected]; [email protected] 2Área de Mejora y Biotecnología; IFAPA, Centro Alameda del Obispo, Apdo. 3092, 14080 Córdoba, España e-mail: [email protected] Hordeum chilense en su hábitat http://picasaweb.google.com/lh/photo/nJNT YP3wtHGzXKJuLVqEpA) El contenido en pigmento amarillo en endospermo (YPC) es objeto de mejora en trigo duro, donde el alto contenido se relaciona con mayor calidad. La mayoría del YPC se debe a los pigmentos carotenoides. Su síntesis en plantas se conoce bien, y se han relacionado algunos genes con YPC o contenido en carotenoides en distintas gramíneas. Pese a la importancia de este carácter, y la correlación entre YPC y contenido en carotenoides, se conoce poco sobre la influencia de estos genes en trigo. Dada la macrocolinealidad entre las gramíneas, la cebada silvestre Hordeum chilense reúne una serie de características para hacer de ella una buena herramienta en Triticeae para el estudio de YPC: su constitución diploide, la disponibilidad de recursos genéticos, un mapa genético saturado y especialmente su alto YPC. En este trabajo se pretende comprobar la idoneidad de H. chilense como modelo para el estudio de YPC. Para ello se seleccionaron 12 genes relacionados con el contenido en carotenoides y/o YPC: Dxr, Hdr, Ggpps1, Psy2, Psy3, Pds, Zds, e-Lcy, b-Lcy, Hyd3, Ccd1 y Ppo1 . Para cada uno de los doce genes se identificó el gen ortólogo en arroz Y se identificó en grupo de ortólogos en Poaceae en cada caso. Poaceae Orthologous Group – POG_ORTHOMCL5142 Species a b A partir de los polimorfismos detectados se diseñaron marcadores para localizar los genes en el mapa (por diferencia de tamaño, CAPs o primers específicos en tetra-primer PCR) H1 H7 F7 RILs H1xH7 Se evaluó el YPC de acuerdo al método AACC 14-50 (AACC, 1997) en la población de mapeo. Orthologous gene Putative function AC194970.5_FG001 Geranylgeranyl pyrophosphate synthase 1 Brachypodium Bradi1g23510 Geranylgeranyl pyrophosphate synthase 1 Rice LOC_Os07g39270 Polyprenyl synthetase, putative, expressed Sorghum Sb02g037510 Geranylgeranyl pyrophosphate synthase 1 Se alinearon las secuencias de los genes ortólogos para diseñar primers en regiones conservadas y amplificar parcialmente cada gen en H. chilense. Se secuenciaron los fragmentos obtenidos para buscar polimorfismos entre H1 y H7 (parentales de la población de mapeo RIL H1xH7, donde previamente habíamos elaborado un mapa de ligamiento saturado; RodríguezSuárez et al. 2012) Con los ortólogos se determinó la posición de los genes en H. vulgare mediante el Barley Genome Zipper, (Mayer et al. 2011) Se estudio la macrocolinealidad entre H. chilense y cebada. Todos los genes se localizaron en las mismas posiciones relativas que en H. vulgare excepto el gen Psy1 (cuya posición en el mapa de H. chilense no es concluyente) y Zds, que no se encontraba en el Barley Genome Zipper. La asociación de marcadores y YPC se llevó a cabo mediante el análisis de Kruskal-Wallis. Las regiones con al menos 5 marcadores asociados significativamente se consideraron Regiones YPC (Regiones 1, 2 y 3 en los cromosomas 2H, 3H y 7H, respectivamente). La región más significativa se determinó mediante análisis MQM y test de permutación localizándose en el brazo largo del cromosoma 2H (señalada como YPC). Los resultados obtenidos coinciden con resultados previos en trigo e indican que los genes Ggpps1, Zds y Hyd3 podrían considerarse como genes candidatos para la mejora del YPC en trigo. Además H. chilense se revela como una herramienta útil para el estudio de YPC en Triticeae. Referencias: AACC. 1997. AACC Method 14-50 Mayer, K.F.X., Martis, M., Hedley, P.E., Šimková, H., Liu, H., Morris, J.A., Steuernagel, B., Taudien, S., Roessner, S., Gundlach, H., Kubaláková, M., Suchánková, P., Murat, F., Felder, M., Nussbaumer, T., Graner, A., Salse, J., Endo, T., Sakai, H., Tanaka, T., Itoh, T., Sato, K., Platzer, M., Matsumoto, T., Scholz, U., Doležel, J., Waugh, R., Stein, N. 2011. Unlocking the barley genome by chromosomal and comparative genomics. Plant Cell 23:1249-1263 Rodríguez-Suárez, C., Giménez, M.J., Gutiérrez, N., Ávila, C.M., Machado, A., Huttner, E., Ramírez, M.C., Martín, A., Castillo, A., Kilian, A., Atienza, S.G. 2012. Development of wild barley Hordeum chilense-derived DArT markers and their use into genetic and physical mapping. Theor Appl Genet 124:713-722 Agradecimientos: Esta investigación ha sido financiada por los proyectos P09-AGR-4817 (Junta de Andalucía), AGL2011-24399 (Ministerio de Economía y Competitividad) y FEDER. C. Rodríguez-Suárez agradece el apoyo económico del programa JAE-Doc del CSIC. Se agradece la asistencia técnica de E. León y A. Pozo. VI Congreso de Mejora Genética de Plantas, Gijón / Xixón 11-13 Septiembre 2012
