Resumen de Identification and characterization of candidate genes for peach fruit shape
El fruto del melocotón deriva del ovario maduro, que se convierte en drupa. Su forma puede variar entre redonda y plana, adquiriendo algunas formas intermedias como la forma achatada. En el melocotón, el fruto plano (llamado paraguayo) es causado por un alelo parcialmente dominante que debe estar en heterocigosis (Ss), mientras que los frutos de árboles homocigotos (SS) abortan pocas semanas después del cuajado del fruto. Investigaciones anteriores han identificado un marcador SSR (UDP98-412) altamente asociado al carácter y que es adecuado para su utilización en selección asistida por marcadores (SAM). Posteriormente, un análisis de asociación reveló la posible implicación de una quinasa del tipo Leucine Reach Repeat Receptore Like Kinase (LRR-RLK) en la determinación de la forma del fruto. En concreto, una deleción de ~ 10Kb que afecta al promotor y parte de la región codificante de ese gen co-segrega con la forma plana.
Aquí, nuestro objetivo era clonar y estudiar en detalle ese gen (Prupe.6G281100) para dilucidar su función en la determinación de la forma del fruto. Este gen es ortólogo al gen BAK1 (BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1-ASSOCIATED RECEPTOR KINASE 1). Un análisis de alineamiento (BLAST) entre proteínas identificó homología significativa con genes involucrados en diferentes procesos biológicos. El mejor alineamiento se produjo con el gen AtRLP12, que puede complementar funcionalmente CLAVATA2, un regulador clave que controla el tamaño de la población de células del meristemo. El análisis por RT-PCR reveló la ausencia de transcripción del alelo parcialmente delecionado, asociado con el fenotipo plano. Los datos respaldan a Prupe.6G281100 como un gen candidato para la forma plana en melocotón. El genotipo posterior de un panel mayor de variedades ha identificado tres variedades que escapan a la asociación entre el genotipo en Prupe.6G281100 y el fenotipo. Las secuencias genómicas completas de estas tres variedades revelaron variabilidad adicional en otros dos de genes LRR-RLK situados en cluster, junto con Prupe.6G281100, en el locus S. Gran fracción de esta variabilidad estaba acumulada en uno de estos dos genes (Prupe.6G281500 localizado a 21.3 Kb de Prupe.6G281100). Esta variabilidad, en fase con la deleción de 10 kb, se observó en todas las variedades planas. El segundo gen con variabilidad adicional fue Prupe.6G281400 (a 15.3 Kb de Prupe.6G28110) con una secuencia de 6.1 Kb eliminada en fase con el alelo S y única para las variedades con fenotipo discordante. De acuerdo con la predicción funcional, los dos genes LRR-RLK tienen la mejor homología con NUMERO DE ORGANO FLORAL1 (FON1) y con DWARF1 DE GRUESA TASCA (TD1). En la bibliografía se describe que estos genes están involucrados en el desarrollo de los meristemos florales y el crecimiento de los órganos durante la inflorescencia y el desarrollo de las flores, incluida la organización estructural, la alteración de la forma y la regulación del tamaño en diversas especies. A partir de nuestros datos, formulamos aquí una hipótesis de modelo de tres alelos basada en la conformación de alelos en los tres genes, que pueden estar involucrados, con diferentes niveles de dominancia, en la determinación de la forma del fruto.
En esta tesis también hemos analizado un mutante somático con fruto redondo "UFO-4Mut" derivado de la variedad plana "UFO-4". Los datos genotípicos revelaron que esta mutación se produjo en células de la capa meristemática LII. Iniciamos el estudio de estos dos cultivares con el objetivo principal de validar el papel de Prupe.6G28000 en la determinación de la forma del fruto. Sin embargo, la resecuenciación de los dos genomas reveló una gran región (6.5Mb) con pérdida de heterocigosidad (LOH) en la muestra mutante. Nuestra hipótesis es que la LOH puede haber sido producida por la reparación de una rotura de doble cadena (DSB) ocurrida en el cromosoma que porta el alelo que causa el fenotipo plano, con el cromosoma homólogo (que lleva el alelo para el fruto redondo). Por lo tanto, el alelo que produce una forma plana se ha eliminado en el mutante y reemplazado por el que produce la forma redonda, lo que explica completamente la reversión del fenotipo. En esta tesis también iniciamos la puesta a punto de protocolos para dos técnicas diferentes. Una de ellas tiene como objetivo la visualización de reordenamientos del genoma en cromosomas de células somáticas por FISH. El otro consiste en el uso de vectores virales para inducir la expresión de genes en melocotón. Hemos establecido los primeros pasos de estos protocolos se han establecido, los cuales se discuten en este manuscrito de tesis.
