Activación transcripcional y respuesta fenotípica de materiales de trigo inoculados con Fusarium graminearum

La Fusariosis de la Espiga de Trigo (FET) causada por Fusarium graminearum genera pérdidas en rendimiento y contaminación de granos con micotoxinas. Existe escasa variabilidad genética a la resistencia en el germoplasma de trigo candeal. La línea recombinante cromosómica endocriada LDN(Dic-3A), p...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Soresi, Daniela Soledad
Otros Autores: Garbus, Ingrid
Formato: tesis doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2014
Materias:
Biología
Trigo
Fusarium graminearum
Fusariosis
Acceso en línea:http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/540
Aporte de:
Repositorio Institucional Universidad Nacional del Sur (UNS) de Universidad Nacional del Sur
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description La Fusariosis de la Espiga de Trigo (FET) causada por Fusarium graminearum genera pérdidas en rendimiento y contaminación de granos con micotoxinas. Existe escasa variabilidad genética a la resistencia en el germoplasma de trigo candeal. La línea recombinante cromosómica endocriada LDN(Dic-3A), presenta promisorios niveles de resistencia. Los objetivos de esta Tesis comprenden: i)- identificar genes implicados en la resistencia a FET en LDN(Dic-3A); ii)- transferir el QTL de resistencia de LDN(Dic-3A) a variedades susceptibles de trigo candeal; iii)- desarrollar un ensayo in vitro en plántula para identificar genotipos resistentes y su relación con la severidad de la enfermedad. La identificación de la expresión diferencial de genes inducida en diferentes tiempos postinoculación con F. graminearum entre LDN(Dic-3A) y el parental susceptible LDN se basó principalmente en la técnica de cDNA-AFLP. De ~500 fragmentos derivados de transcripción (TDF) identificados con las distintas combinaciones de cebadores utilizados, 85 mostraron expresión diferencial: el 36% y el 19% fueron identificados en LDN(Dic-3A) y LDN, respectivamente, mientras que el 45% se indujeron en ambos genotipos. Los patrones de TDFs obtenidos mediante cDNA-AFLP demostraron ser reproducibles mediante la técnica de RT-PCR, dando validez a nuestro sistema experimental. La comparación con secuencias depositadas en bases de datos mostró que entre los TDFs identificados se hallan proteínas asociadas a la respuesta temprana a la infección, receptores NBS-LRR y receptores quinasa involucrados en el reconocimiento específico del determinante de avirulencia del patógeno. Fueron identificados además TDFs que, aunque no pudo asignárseles una proteína o función, resultaron específicos de la respuesta a la inoculación. La identidad de TDFs con ESTs de genotecas de espiga de materiales de T. aestivum inoculadas con F. graminearum constituye un sustento adicional para esta afirmación. El mapeo in silico permitió localizar 28 TDFs en el genoma de T. aestivum, siendo el brazo cromosómico 5BL el más representado, además de obtener las regiones genómicas y regulatorias de varios genes. A partir de estas regiones, pudo determinarse la existencia de mecanismos de regulación de la transcripción en común entre algunos genes asociados a los TDFs, entre ellas las proteínas WRKY implicadas en la regulación de los genes asociados con la defensa ante patógenos. La integración de la información obtenida sugiere que la interacción trigo - F. graminearum no sería una interacción compatible como generalmente se cree sino que se trataría de una interacción “gen a gen” que finalmente lleva a la expresión de genes asociados a la defensa. Hemos asumido además el desafío de desarrollar cultivares de trigo candeal resistentes. La compleja herencia de la resistencia y los efectos ambientales, son los responsables del escaso éxito obtenido hasta el momento por los mejoradores en la incorporación al mercado de cultivares resistentes. En este trabajo, por medio de cruzamientos se incorporó el QTL de resistencia Qfhs.ndsu-3AS de LDN(Dic-3A) en los cultivares BESM y BCAN. El microsatélite Xgwm2, ligado al QTL de resistencia permitió reducir la cantidad de individuos que continuaron en el programa de mejoramiento. En la generación F3, se seleccionaron los individuos homocigotos para el alelo de resistencia, y en F4, se evaluó la severidad en espiga identificando individuos con niveles de resistencia similares o mejores que el parental resistente. El programa de mejoramiento continuará con autofecundaciones de genotipos resistentes hasta alcanzar estabilidad en la resistencia junto con la presencia de caracteres agronómicos de interés. La evaluación del comportamiento ante F. graminearum de nuevos materiales requiere de la existencia de ensayos rápidos y confiables. Hemos desarrollado un ensayo in vitro a través de la evaluación de las variables Germinación, Largo de coleoptilo, Peso de coleoptilo, Peso de raíces, utilizando siete variedades comerciales de trigo candeal, el trigo candeal LDN y las líneas resistentes LDN(Dic-3A) y LDN-DGE1 y dos genotipos de trigo pan A601 y A601S3. Las variables de plántula explicaron entre el 51 y el 74% de la severidad de la enfermedad, siendo Largo y Peso de coleoptilo las más eficaces para predecir la resistencia a FET. Los genotipos introgresados mostraron un buen comportamiento en el ensayo en plántula y menor daño en espiga comparados con los susceptibles, sugiriendo que la prueba in vitro es efectiva para la determinación de la resistencia a FET en diferentes fondos genéticos. Entonces, se propone un ensayo in vitro basado en las variables de coleoptilo para evaluar de manera eficaz, rápida y económica el nivel de resistencia a FET, definiendo el Índice de Resistencia en Plántula, altamente correlacionado con severidad, para cada genotipo. Los principales hallazgos de esta Tesis pueden compendiarse indicando que se ha establecido que la interacción trigo - F. graminearum sería una interacción “gen a gen” que lleva a la expresión de genes asociados a la defensa, la obtención de genotipos de trigo candeal resistente a fusariosis de la espiga y el dearrollo de un ensayo in vitro predictor del comportamiento de los genotipos ante la infección.

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