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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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2014
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/540 |
| Aporte de: |
| Sumario: | 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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