Resumen de Desarrollo de herramientas genómicas en frutales subtropicales: Aguacate y chirimoyo
El aguacate (Persea americana Mill.) y el chirimoyo (Annona cherimola Mill.) son dos cultivos nativos de los Neotrópicos muy apreciados desde tiempos precolombinos. Además de su interés agrícola, tienen el valor añadido de pertenecer a uno de los grupos más primitivos de las angiospermas, por lo que son de gran importancia para estudios evolutivos en plantas. No obstante, la información molecular generada en estas especies es escasa, lo que dificulta su estudio y la disponibilidad de herramientas para optimizar el proceso de mejora. Con el objetivo de reducir esta brecha e incrementar los recursos genómicos disponibles en estas especies se ha llevado a cabo este estudio, que se divide en tres objetivos: (1) desarrollar marcadores moleculares SNPs mediante GBS para la caracterización de genotipos de aguacate (Persea americana Mill.), (2) ensamblar y anotar el primer genoma del chirimoyo (Annona cherimola Mill.) y (3) elaborar un mapa de ligamiento en el género Annona a partir de una población F2 generada a partir de un cruzamiento interespecífico (Annona cherimola ‘Fino de Jete’ x Annona squamosa ‘Thai seedless’).
El desarrollo de un borrador de genoma de aguacate (cv. Hass) junto a la secuenciación de genotecas mediante GBS han permitido detectar un total de 7.108 SNPs, los cuales han facilitado la caracterización de 71 genotipos que representan las 3 razas botánicas (Mexicana, Guatemalteca y Antillana) de esta especie. Además, estos marcadores moleculares han facilitado la caracterización de la diversidad genética y la estructura poblacional, mostrando claras agrupaciones basadas en el origen racial.
Por otro lado, se ha generado el primer ensamblaje y anotación de novo del genoma del chirimoyo (cv. Fino de Jete), siendo el primer genoma dentro de la familia Annonaceae. Este genoma está formado por un total de 15.076 secuencias y un N50 de 171,2 Kb. Aproximadamente, el 67 % de las secuencias son repetitivas, y los genes predichos se encuentran asociados a un evento de hibridación o duplicación reciente, que podría estar generando cierta inestabilidad cromosomal.
Finalmente, se ha desarrollado por primera vez un mapa genético para el género Annona a partir de una población F2, generada del autocruzamiento de individuos de una F1 realizada a partir de un cruce interespecífico entre ‘Fino de Jete’ (Annona cherimola) y ‘Thai seedless’ (Annona squamosa). Se empleó un total de 550 SNPs para la construcción del mapa genético, que se distribuyeron en 8 grupos de ligamiento. El mapa generado cubre aproximadamente 1.388 cM con una distancia media entre marcadores de 2,6 cM, tratándose del primer mapa generado para estas especies (A. cherimola y A. squamosa).
Los resultados obtenidos en este trabajo aportan nuevos conocimientos sobre aguacate y chirimoyo que son esenciales para la optimización de programas de mejora, pero también abren las puertas a futuros trabajos de estudio de la diversidad genética, conservación o evolución de las angiospermas.
Summary The avocado (Persea americana Mill.) and the cherimoya (Annona cherimola Mill.) are two perennial fruit crops native of the Neotropics appreciated since pre-Columbian times. In addition to their agricultural interest, both species belong to a clade of early-divergent angiosperms, thus being very relevant for evolutionary studies. However, no previous significant genomic information is available in these species, complicating the development of tools to optimize breeding processes. In order to fill this gap, the main goal of this work is to increase the genomic resources available for these species. This is accomplished within three objectives: (1) to develop SNP molecular markers using GBS in order to characterize the genetic diversity of avocado (Persea americana Mill.), (2) to assemble and annotate the first cherimoya (Annona cherimola Mill.) genome, (3) to develop a genetic map from an F2 population developed from the interspecific cross [‘Fino de Jete’ (Annona cherimola) x ‘Thai seedless’ (Annona squamosa)].
The development of an avocado (cv. Hass) draft genome in addition to the sequencing of a GBS library allowed the production of 7,108 SNPs from 71 accessions, which represent the three traditionally recognized avocado horticultural races (Mexican, Guatemalan and West Indian). These molecular markers have allowed the study of the genetic diversity and the population structure grouping the cultivars studied according to their race.
On the other hand, a first assembly and annotation of a cherimoya genome (cv. Fino de Jete) was developed. The resulting assembly contained 15,076 contigs, with an N50 of 171.2 Kb. Approximately 67 % of the genome was identified as repetitive DNA, and predicted genes revealed a recent whole-genome duplication or hybridization event that could be related with a possible chromosome instability. After this, a genetic map was constructed using a F2 population from self-pollination of F1 individuals from an interspecific cross between ‘Fino de Jete’ (Annona cherimola Mill.) and ‘Thai seedless’ (Annona squamosa L.). The genetic map predicted eight linkage groups that included 550 SNPs. It covered 1,388 cM with a 2.6 cM average distance between adjacent markers. To date, this is the first genomic map of these species (A. cherimola and A. squamosa).
The results of this study provide novel information on avocado and cherimoya, that could help to optimize breeding programs, germplasm management and, in general, a better characterization of these crops. Furthermore, these results provide important resources for future works dealing with evolutionary and diversity conservation studies.
