Analysis of genetic diversity and somaclonal variation in banana using molecular markers

• Autores: Muhammad Youssef Suwaed
• Directores de la Tesis: Rosa Maria Escobedo Gracia-Medrano (dir. tes.), Andrew Christopher James Kay (dir. tes.)
• Lectura: En la Centro de Investigación Científica de Yucatán ( México ) en 2010
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 128
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: cicy.repositorioinstitucional.mx
• Resumen
  • español

    Los bananos y plátanos son frutales de gran importancia como fuente principal de alimento e ingreso familiar para millones de personas en el mundo. En este trabajo se investigó sobre dos de los factores que más influyen en el mejoramiento del banano y plátano; la diversidad genética y la embriogénesis somática (ES). Los estudios de diversidad en musáseas auxilian a esclarecer problemas afines a las relaciones genéticas y taxónomicas del género y la familia. Además, en cuanto al mejoramiento genético de banano y plátano, el estudio y conservación de la diversidad es esencial como fuente de genes para mejorar los cultivares comericales mediante la herramientas biotecnológicas que hacen uso de la ES. En este trabajo, se investigó la diversidad genética en Musa mediante el análisis de cuarenta accesiones que incluyen cultivares comerciales y especies silvestres de diferentes secciones del género. Se utilizaron dos sistemas de marcadores moleculares. Estos fueron el Polimorfismos en la Longitud de Fragmentos Amplificados (AFLP) y el sistema de Polimorfismo Amplificado de Secuencias Relacionadas (SRAP). Los resultados mostraron que ambos marcadores discriminaron entre las diferentes accesiones. Sin embargo, en comparación con el marcador AFLP, el marcador SRAP fue más informativo mostrando cerca de tres veces más información a manera de bandas únicas y específicas en comparación con el sistema de AFLP, 37 y 13% de las bandas totales amplificadas, respectivamente. Como contribución del trabajo, se sentaron las bases para un mejor ordenamiento del banco de germoplasma de banano y plátano del CICY ubicado en el Campo Experimental deiiNIFAP-Uxmai,Yucatán.

    El segundo aspecto que se investigó fue la respuesta de dos genotpos AAA, 'Williams' y 'Enano Gigante', al proceso de ES in vitro. El método de ES utilizado fue el que emplea flores masculinos jóvenes como explante inicial, y se evaluó la capacidad de cada genotipo para formar callo embriogénico, así como la relación que tiene la etapa fisiológica de desarrollo del tejido donador de explante, sobre la respuesta embriogénica encontrada. Las evidencias mostraron diferencias altamente significativas, dependiendo del genotipo y de la etapa de desarrollo de los explantes. Dichos resultados tienen implicaciones importantes en la optimización de los protocolos de embriogénesis.

    Conjuntamente, con el fin de revelar posibles variantes somaclonales resultado del sistema de ES, mediante el marcador AFLP se analizaron las plantas regeneradas de ambos genotipos y se les comparo con plantas de sus respectivos progenitores. El sistema AFLP demostró ser una buena herramienta para la detección de la variación genética en plantas derivadas de la embriogénesis somática. Además, se observó 1.6 y 1.4 % de polimorfismo entre las plantas regeneradas y sus plantas parentales en 'Williams' y 'Enano Gigante', respectivamente. Sin embargo, estas variaciones son menos significativamente de lo reportado para la organogénesis en el banano.

  • English

    Bananas and plantains are very important fruits and considered as a main food source and household income for millions of people worldwide. In this study two of the most influential aspects related to banana improvement were investigated, i.e. genetic diversity and somatic embryogenesis (SE). The first aspect was to study the genetic diversity in Musa which assist to clarify issues related to genetic and taxonomic relationships in the genus and the family as well as the genetic improvement of banana and plantain. The study and conservation of diversity is essential as a source of genes for the genetic improvement of commercial cultivars through the biotechnological tools that use SE. The genetic diversity was assessed by analyzing forty accessions including commercial cultivars and wild species of different Musa sections. Two molecular marker systems were used; amplified fragments length polymorphism (AFLP) and sequence related amplified polymorphism (SRAP). Results showed that both markers successfully discriminated amongst the different accessions however, SRAP was more informative and exhibited approximately threefold more unique and specific bands than AFLP, with 37 and 13% of the total amplified bands, respectively. In addition, the work put the keystone and bases for better management of the germplasm collection of banana and plantain of CICY located in the experimental field, INIFAP-Uxmal, Yucatán The second investigated aspect was the response of two genotypes (AAA) 'Williams' and 'Grand Naine', to the SE. The SE method was achieved using immature male flower tissue as an initial explant; the response of embryogenic callus induction for each genotype was evaluated as well as the effect of explant developmental stage. Highly significant differences were found in the embryogenic response, depending on the genotype and the developmental stage. These results gave important implications for the optimization of SE protocols. Additionally, to uncover possible somaclonal variants, regenerated plants from SE were analyzed by comparing them to their parental plants using AFLP molecular marker. AFLP was a good tool for detection of genetic variation in somatic embryogenesis derived plants, and showed 1.6 and 1.4% polymorphism amongst the regenerated plants and their parental plants, in 'Williams' and 'Grand Naine', respectivaly. However, these variations are significantly less than what have been reported for organogenesis in banana.