La autocompatibilidad en el almendro (Prunus amygdalus Batsch)
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[1] CITA de Aragón
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- Localización: VII Congreso Ibérico de Agroingeniería y Ciencias Hortícolas: innovar y producir para el futuro. Libro de actas / coord. por Francisco Ayuga Téllez, Alberto Masaguer, Ignacio Mariscal Sancho, Morris Villarroel Robinson, Margarita Ruiz Altisent, Fernando Riquelme Ballesteros, Eva Cristina Correa Hernando, 2014, ISBN 978-84-695-9055-3, págs. 2108-2112
- Idioma: español
- Títulos paralelos:
- Self (in) compatibility in almond; Genetic structure of the Sf allele and modification of its expression
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Resumen
- español
La autocompatibilidad (AC) en el almendro es un carácter agronómico muy crítico para asegurar la producción. Los métodos que se han utilizado para determinar la AC en el almendro son la observación de los tubos polínicos y el cuajado de frutos después de polinizaciones controladas. Sin embargo, las nuevas técnicas moleculares se han ido aplicando cada vez más durante estas dos últimas décadas. La AC ha sido relacionada con la presencia del alelo Sf, el cual pertenece a la serie alélica S, y es dominante sobre los otros alelos de AI. En nuestro trabajo, sólo un 25% de los individuos procedentes del cruzamiento ‘Vivot’ ! ‘Blanquerna’ ha sido AC, mucho menos de lo esperado, un 50%. Las dos diferentes versiones del haplotipo Sf, una activa y AI (Sfa) y la otra inactiva y AC (Sfi) han mostrado un mutuo reconocimiento, por lo que la Sfa-RNasa del estilo de ‘Vivot’ ha impedido el crecimiento del tubo polínico Sfi de ‘Blanquerna’. Estos resultados sugieren la presencia de un locus modificador no ligado al locus S, por lo que se sugiere que otros genes externos son necesarios en la AI. En esta tesis se han identificado dos nuevos loci situados fuera del locus S, los cuales se encuentran en el grupo 6 y 8. La construcción de un fósmido en ‘Vivot’ y ‘Blanquerna’ ha permitido comprobar que tanto las secuencias de las Sf-RNasas como de los SFBf eran idénticas, a pesar de tener dos expresiones distintas. Como no ha sido posible encontrar ninguna mutación entre ambos Sf, se ha sugerido la implicación de la metilación del ADN en esta población. Los ensayos con Bisulfito sugieren que el ADN metilado sería el responsable de la activación y/o inactivación del haplotipo Sf. De hecho, se ha podido comprobar que cuando la secuencia de la SfRNasa es metilada, ésta inactiva la expresión, por lo que esta inhibición se traduciría en una expresión AC, como es el caso de ‘Blanquerna’, mientras que si el ADN no es metilado, como en ‘Vivot’, la RNasa permanece activa y la planta será AI. Además, se ha construido la estructura en 3D de las RNasas de los alelos Sf, S23 y S8 mediante modelización 3D. La principal diferencia encontrada fue que en la estructura del Sf, había un lazo más largo que en las otras dos RNasas AI, sugiriendo que los lazos grandes son susceptibles a la degradación proteólica e inactivación de la RNasa.
- English
Although self-incompatibility (SI) is an important trait in plants from the evolutionary point of view, self-compatibility (SC) is a critical agronomic trait in order to ensure the production of an economic crop. SC has been identified in several almond cultivars, although it happens rarely. Traditionally tests of pollen tube growth and fruit set after controlled pollinations have been carried out for determining SC cultivars in almond. However, molecular methods have been developed in the last two decades to speed up the genotype determination in cultivars and selections in order to facilitate orchard management and breeding processes. SC has been so far only related with the presence of the Sf allele, allelic with the S series of SI alleles and dominant over SI. As a consequence, SC/SI has always been considered as a qualitative trait, controlled by a single multi-allelic locus, called the S-locus. The presence of SC of the seedling in the family ‘Vivot’ ! ‘Blanquerna’ has been 25%, much less than expected, 50%. The two different versions of the Sf haplotype, one active and being SI (Sfa) and the other inactive thus being SC (Sfi), have shown the recognition of the Sfi-pollen tubes of ‘Blanquerna’ by the Sfa-RNase of ‘Vivot’. These results suggest the presence of a modifier locus unlinked to the S-locus which would control the SI/SC recognition mechanism. The molecular nature of the S-locus has been widely studied in many species. Two additional loci located outside the S-locus are here described for the first time in the rosaceous family. Thus, we may suggest that SI is a quantitative trait rather than a qualitative one. In addition, the construction of a fosmid library in ‘Vivot’ and ‘Blanquerna’ has allowed to confirm that the alignment of their Sf-RNases and SFBf were identical. As it was not possible to find any difference between both versions of the Sf haplotype, it was decided to further investigate about DNA methylation, which is involved in changes in phenotype or gene expression caused by mechanisms other than changes in the DNA sequence. Thus, our experiments have allowed suggesting that DNA methylation could be responsible of the activation/inactivation of the Sf haplotype. In fact, when the Sf-RNase sequence is methylated, an inhibition of the expression takes place, as it happens in ‘Blanquerna’. Thus, this inactivation would be traduced into selfcompatibility. In the case of Sf-RNase sequences with non-methylated cytosines, as it happens in ‘Vivot’, the RNase would remain active and, as a consequence, it would be self-incompatible. On the other hand, we have constructed the three-dimensional structures of the almond Sf, S23 and S8 RNases trough molecular modelling tools. The main structural difference found between all RNases was that the Sf structure showed an extended looping region. The amino acid residues forming this long loop could be prone to degradation and/or inactivation and as a consequence this Sf-RNase could be less stable and thus would allow its pollen tube growth through its own pistil.
- español
