Aproximaciones genéticas y moleculares para la mejora por resistencia a estreses bióticos y abióticos
- Autores: Gracia Montilla Bascón
- Directores de la Tesis: Diego Rubiales Olmedo (dir. tes.), Elena Prats Pérez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2014
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ana M. Maldonado Alconada (presid.), María Dolores Rodríguez Martín (secret.), Carlota Vaz Patto (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª Gracia Montilla Bascón El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis:
1. introducción o motivación de la tesis La avena es un cultivo de origen mediterráneo presente de forma tradicional como cultivo de grano y forraje, siendo el cuarto cereal en importancia en España, solo superado por trigo, cebada y maíz. Sin embargo, la sequía y enfermedades causadas por hongos biotrófos, tales como la roya de la corona (Puccinia coronata f.sp. avenae) y el oídio (Blumeria graminis f. sp. avenae), mitigan fuertemente su producción. El hecho que tanto la tolerancia a la sequía como la resistencia a ambas enfermedades sean extremadamente complejas, incluyendo un amplio rango de procesos entre los que están incluidos importantes interacciones entre moléculas señalizadoras, hacen que el conocimiento de las bases moleculares de la resistencia a dichos estreses sea fundamental para la mejora genética de este cultivo. Además, conocer un poco más sobre los efectos sinérgicos y antagónicos de las moléculas implicadas en la resistencia a ambos estreses es fundamental para promover una mejora genética de la avena más eficiente y con ello poder desarrollar plantas con una resistencia más amplia pudiendo hacer frente a diversos estreses.
2.Contenido de la investigación Teniendo en cuenta esto, en el capítulo 1 de la presente tesis estudiamos el papel de las poliaminas en la resistencia a oidio. Así, se monitorizó el contenido de poliaminas en dos genotipos, resistente y susceptible, de avena a oidio durante la interacción huésped y no-huésped. Los resultados mostraron diferencias significativas en los niveles de algunas poliaminas solubles entre los genotipos resistente y susceptible en ambas interacciones, así como en los productos de degradación de las poliaminas relacionados con las especies reactivas de oxígeno (ROS). Esto sugiere un papel importante de las poliaminas en la resistencia a este hongo fitopatógeno. En el segundo capítulo se llevó a cabo el estudio del papel de las poliaminas durante la infección de roya en cultivares resistentes y susceptibles de avena y en particular en los diferentes mecanismos de resistencia. Se confirmaron aumentos de espermidina y espermina asociados a mecanismos de resistencia pre- y durante la penetración de la células del mesófilo, que se corroboró con el aumento de la resistencia en el cultivar susceptible tras la aplicación exógena de las mismas. En el cultivar resistente Saia observó además un aumento en la actividad DAO y PAO unida a pared y en la producción de DAP en etapas tempranas, lo que sugiere que la implicación de los mismos en la resistencia a la penetración o la contribución al endurecimiento de la pared celular o lignificación. En capitulo 3 se monitorizaron los niveles de óxido nítrico (NO) endógeno en cultivares de avena susceptible y resistente a la sequía confirmando una reducción de los niveles de NO asociados a la tolerancia. Para confirmar estos resultados se han utilizado líneas transgénicas de cebada que sobreexpresan el gen de la hemoglobina HvHb1 reduciendo los niveles de NO y se ha estudiado el rol del NO durante la sequía en relación con el metabolismo de las poliaminas. Los resultados obtenidos muestran como una mayor resistencia de la línea de cebada transgénica frente a su ¿wild type¿, correlacionada con un aumento en el contenido de poliaminas específicas. Además se ha confirmado que el NO influye en la ruta de las poliaminas por varias vías, afectando al flujo de nitrógeno y contenido de aminoácidos clave en la biosíntesis de poliaminas, a nivel de expresión génica, influyendo genes claves de la ruta de la poliaminas y modificando postraduccionalmente algunas proteínas. Por otro lado, en el capítulo 4 se ha llevado a cabo un estudio de diversidad genética de 177 entradas, incluyendo variedades comerciales y de población de avena que componen nuestra colección con la finalidad de poder conocer la estructura y la similaridad genética de nuestra población para un uso más eficaz dentro del un programa de mejora. De acuerdo a este estudio, las entradas de la colección han sido clasificadas dentro de cuatro grupos principales que separaron claramente las variedades comerciales de las variedades población de avena roja y blanca. En el último capítulo se ha desarrollado un análisis de asociación para identificar secuencias génicas asociadas a la resistencia a roya y oídio en avena mediante ¿association mapping¿. Para ello 174 entradas de avena, incluyendo cultivares de avena roja y blanca y variedades población fueron evaluadas para resistencia a roya y oídio, y genotipadas usando marcadores microsatélites y DArTs para identificar secuencias génicas con caracteres de resistencia a dichas enfermedades. Cinco marcadores, dos de ellos altamente significativos en todos los modelos testados, resultaron asociados con resistencia a roya y un marcador resultó fuertemente asociado a resistencia a oídio. Así dichos marcadores fuertemente asociados, pueden ser utilizados como candidatos ideales en posteriores estudios y en futuras estrategias de selección asistida por marcadores.
3.conclusión En este trabajo se ha profundizado en las bases moleculares y celulares de los mecanismos de resistencia a algunos de los mayores estreses presentes en el cultivo de la avena teniendo en cuenta las interacciones entre ellos lo que es un aspecto novedoso. Los resultados presentados contribuirán sin duda a facilitar la mejora del cultivo de la avena.
