Contribución al conocimiento de la taxonomía y del modo reproductivo del pasto llorón Eragrostis curvula (Scharad.) Nees

El pasto llorón, Eragrostis curvula (Schrad.) Nees, es una gramínea perenne de origen sudafricano que se ha convertido en una de las más importantes fuentes de alimentación del ganado en las áreas subhúmedas y semiáridas de nuestro país. Constituye un grupo botánico muy polimórfico por lo que en num...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Zappacosta, Diego Carlos
Otros Autores: Echenique, Viviana
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2009
Materias:
Botánica
Genética
Forrajes
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/2084
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description El pasto llorón, Eragrostis curvula (Schrad.) Nees, es una gramínea perenne de origen sudafricano que se ha convertido en una de las más importantes fuentes de alimentación del ganado en las áreas subhúmedas y semiáridas de nuestro país. Constituye un grupo botánico muy polimórfico por lo que en numerosas oportunidades se hace referencia a esta especie como el complejo E. curvula. Este complejo es morfológicamente diverso, pobremente conocido y no bien circunscrito. Si bien existen diferencias morfológicas marcadas entre las variedades de esta gramínea, la existencia de formas o ecotipos con características intermedias entre ellas dificulta la clasificación. E. curvula incluye genotipos de diferente ploidía. Los diploides (2n=2x=20) son raros en la naturaleza, se reproducen sexualmente y son autoincompatibles, mientras que los poliploides (2n=6x=60 a 2n=8x=80) se reproducen por apomixis y son autocompatibles. También existen unos pocos facultativos. El término apomixis hace referencia a una forma de reproducción asexual a través de semillas que origina plantas genéticamente idénticas a la planta madre (clones). Estas semillas se forman a partir de tejidos maternos del óvulo, evitando los procesos de meiosis y fertilización. El pasto llorón presenta apomixis diplospórica y la polinización es necesaria para la formación de la semilla (pseudogamia). En el Laboratorio de Biotecnología Vegetal del CERZOS-CONICET-UNS se obtuvo por cultivo in vitro de inflorescencias de pasto llorón una planta diploide (UNST1122). Semillas de esta planta fueron tratadas con colchicina y se obtuvieron dos plantas tetraploides (colchiploides) con alto grado de sexualidad (UNST1112 y UNST1131). Esta serie de plantas permite estudiar tanto variaciones producidas por cambio de ploidía como por cambios en el modo reproductivo. Por otro lado, la disponibilidad de plantas tetraploides sexuales posibilita el cruzamiento de las mismas, como madres, con polinizadores apomícticos, de manera de obtener poblaciones de mapeo que segreguen para el carácter y de esta forma realizar un mapa genético y ubicar regiones genómicas asociadas al modo reproductivo. Por lo tanto los objetivos de la presente tesis fueron: 1) analizar la variabilidad existente en el germoplasma nacional de pasto llorón, a fin de seleccionar los genotipos apropiados para desarrollar una población segregante para la apomixis; 2) estudiar el modo reproductivo de la especie; 3) construir un mapa genético a nivel tetraploide utilizando una población segregante para el modo reproductivo y 4) localizar regiones genómicas asociadas a la apomixis. Se utilizó una colección de germoplasma (ocho cultivares comerciales) proveniente del INTA (EEA Anguil, La Pampa) que representan los más difundidos en Argentina y algunos desarrollados en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal (CERZOS, UNS). Se utilizaron marcadores RAPDs y AFLPs y se desarrollaron marcadores SSRs a partir de genotecas de ADNc de E. curvula. La información obtenida permite concluir que los datos aportados por marcadores moleculares se ajustan a los datos previos citológicos y quimiosistemáticos y el agrupamiento de los distintos materiales corresponde a los distintos tipos agronómicos. Los donantes de polen más adecuados para la obtención de una población de mapeo serían los cvs. Morpa, Ermelo y Don Arturo. Para la evaluación del modo reproductivo se analizaron diferentes técnicas, de manera de contar con un test rápido y preciso para la caracterización de la población de mapeo. Se realizaron estudios citoembriológicos de sacos embrionarios (con distintas tinciones), pruebas de progenie con marcadores moleculares y análisis de ploidía en semillas con citometría de flujo. Las pruebas de progenie utilizando marcadores RAPDs y el patrón de deposición de calosa simplifican el análisis y agilizan el proceso de caracterización fenotípica. Con citometría de flujo se confirmó que la relación de ploidías entre embrión/endosperma en la semilla no se modifica en los procesos apomícticos con respecto a los sexuales, por lo que esta técnica no serviría para la caracterización del modo reproductivo. Esto hace al sistema Eragrostis atractivo para la transferencia de la apomixis a los cereales, que son sumamente sensibles a los cambios en la relación de ploidía embrión/endosperma. La observación de calosa en la megasporogénesis de plantas apomícticas cuestiona observaciones realizadas previamente. Se realizaron cruzamientos entre los colchiploides y los cvs. tetraploides apomícticos Morpa y Ermelo, cuatro años luego de la poliploidización de los colchiploides. Al analizar la segregación de marcadores en la progenie se observó que esta presentaba una alta homología con el progenitor femenino, característica de la reproducción apomíctica. Por tal razón se realizaron test de deposición de calosa y pruebas de progenie en las plantas UNST1131 y UNST1112, demostrando que actualmente presentan un 10-20% de reproducción sexual, en lugar del 100% hallado en los estudios realizados en el año 2003. La siguiente etapa del trabajo de tesis tuvo como objetivo comprobar si durante el periodo 2003-2007 se produjeron alteraciones de tipo genético (análisis de AFLPs) y/o epigenético (análisis de MSAP) en las plantas UNST1131 y UNST1112, a fin de explicar la reducción en la expresión de la sexualidad. Estos análisis revelaron cambios genéticos y epigenéticos en el tiempo en estas plantas, indicando cierta plasticidad genómica. Se secuenciaron bandas polimórficas, algunas de las cuales mostraron homología con secuencias repetitivas y con marcadores de apomixis. También se estudió la actividad de retrotransposones en las genotecas de E. curvula disponibles para estimar la posibilidad de mutaciones y reestructuraciones epigenéticas dirigidas por estos elementos. Los resultados de este análisis indican que en la genoteca de inflorescencias de la planta Tanganyika (tetraploide apomíctica) existe un porcentaje menor de secuencias similares a retrotransposones transcripcionalmente activos en comparación con las genotecas de inflorescencias de las plantas UNST1122 (diploide sexual) y UNST1131 (tetraploide altamente sexual, ya que las genotecas se realizaron en el año 2003). La mayor actividad de retrotransposones observada en las plantas sexuales podría deberse a las situaciones de estrés por las que pasaron durante el cultivo in vitro y posterior tratamiento de poliploidización. De todo lo expuesto se concluyó que las plantas diploides de E. curvula son completamente sexuales. Las plantas de mayor nivel de ploidía son, en general altamente apomícticas. Algunas plantas tetraploides pueden presentar sexualidad en alto grado, como las colchiploides recientes. Otras son completamente sexuales, como el material PI 574506 del USDA. Estas evidencias indicarían la existencia de una región (o dos) determinantes del carácter apomixis. Esta/s región/es estaría/n ausente/s en las tetraploides completamente sexuales. Las plantas apomícticas pueden desreprimir la sexualidad ante situaciones que provoquen choques genómicos, indicando un control epigenético del carácter. La/s región/nes también estarían presentes en la planta diploide de la serie euploide, pero no se expresa. Una hipótesis para explicar este fenómeno podría basarse en los mecanismos de silenciamiento que existen en las plantas dependientes del número de copias de ciertos genes.

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