Prolaminas y marcadores moleculares relacionados con la calidad en Trigo Duro (Triticum turgidum L.)

• Autores: Jorge Rubianes Manzano
• Directores de la Tesis: José María Carrillo Becerril (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2007
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Francisco Vázquez Muñiz (presid.), Marta Rodríguez de Quijano (secret.), Nicolás Jouve de la Barreda (voc.), Luis M. Larraya (voc.), Magdalena Ruiz Valcárcel (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es profundizar en el conocimiento del control genetico de las proteinas del endospermo del grano (prolaminas) y la influencia de estas sobre la calidad de la pasta, asi como identificar marcadores moleculares microsatelites (SSRs) ligados a QTLs de calidad en trigo duro (Triticum turgidum L. (Thell) durum). Dicha calidad esta controlada por la variacion alelica de un tipo de prolaminas denominadas gluteninas de bajo peso molecular (LMW-GS) pero estas no explican todas las diferencias encontradas en la calidad. Por ello, hemos localizado e identificado otro tipo de marcadores que expliquen esa variacion que las prolaminas no llegan a explicar. La localizacion de marcadores moleculares ligados a QTLs, tiene su aplicacion en la mejora genetica en la seleccion asistida por marcadores moleculares (MAS). Se estudio la composicion en gliadinas y gluteninas (Prolaminas) tanto de alto (HMW-GS) como de bajo (LMW-GS) peso molecular en dos poblaciones F6 recombinantes (RILs) derivadas de los cruzamientos entre las variedades ‘Endural’ x ‘Aldura’ y ‘Esquilache’ x ‘Valgera’, mediante tecnicas de electroforesis en geles de poliacrilamida en medio acido (A-PAGE) y en presencia de SDS (SDS-PAGE), para evaluar la relacion de las prolaminas con los parametros de calidad y estimar asi la influencia de estas sobre dichos parametros. Las pruebas de calidad mostraron estar bien correlacionadas entre si. Para valorar la calidad, de cada linea F6 se obtuvo material suficiente para llevar a cabo las pruebas que la estiman. Estas pruebas fueron: Porcentaje de Proteina al 14% de humedad (%). ?Test SDS Sedimentacion (volumen de sedimentacion). ?Mixografo (tiempo de mezcla (sg), altura en pico (mm), altura a los 3 minutos (mm) y porcentaje de caida de la curva BDR (%) ). ?Indice de Gluten (%) ?Alveografo (tenacidad (P), extensibilidad (L) y energia de deformacion (W). ?Vitrosidad (%). Se caracterizaron diferentes variantes alelicas de las proteinas del endospermo (prolaminas) que fueron asignadas a los loci Gli-B1, Gli-A2, Gli-B3, Glu-B1, Glu-A3, Glu-B3, y Glu-B2. En el estudio de la influencia de las prolaminas sobre calidad medida a traves del indice de gluten, alveografo, test de sedimentacion y tiempo de mezcla del mixografo, los resultados indicaron que las gluteninas de bajo peso molecular (LMW-GS) codificadas por los loci Glu-B3 y Glu-B2 son las principales responsables de la fuerza del gluten, siendo el alelo f del locus Glu-B3 (‘Endural’) y el alelo a del locus Glu-B2 (‘Valgera’) los principales responsables de la buena fuerza del gluten, mientras que los alelos b del Glu-B3 (‘Aldura’) y b del Glu-B2 (‘Esquilache’) producen un gluten debil. Aunque con un porcentaje de variacion explicada mucho menor que las gluteninas de bajo peso molecular, las de alto peso molecular (HMW-GS) codificadas por el locus Glu-B1 tambien influyen en algunos de los parametros de calidad relacionados con la fuerza del gluten, en concreto con el test de sedimentacion y el tiempo de mezcla del mixografo. Asi, el alelo HMW 6+8 (a) esta asociado a un alto volumen de sedimentacion y a un mayor tiempo de mezcla del mixografo, con lo que influye positivamente en la fuerza del gluten, mientras que el alelo HMW 20x+20y (b) del Glu-B1 muestra un efecto negativo. Las gliadinas codificadas por el locus Gli-A2 tambien influyen en la fuerza del gluten pero con muy poca significacion y un porcentaje de variacion explicada muy pequena. En cuanto al contenido en proteina y la vitrosidad del grano los resultados indicaron que el alelo b del locus Glu-B1 (HMW-GS) presenta un efecto positivo sobre dichos parametros. En menor medida, el alelo b del locus Glu-B2 (LMW-GS) (solamente en presencia del alelo a del locus Gli-A2 (Gliadinas)) mostro una influencia significativa sobre el contenido en proteina. Las gluteninas de bajo peso molecular codificadas por el locus Glu-A3 no pudieron ser estudiadas debido al solapamiento de bandas. Para el analisis de las poblaciones de estudio con los microsatelites, se emplearon tecnicas de electroforesis en geles de agarosa (sumergida) y de poliacrilamida (vertical) en presencia de agentes desnaturalizantes (geles de secuenciacion). Mediante la reaccion en cadena de la polimerasa (PCR) se amplificaron los diferentes alelos de cada microsatelite que posteriormente se revelaron o bien con bromuro de etidio (geles de agarosa) o bien con nitrato de plata (geles de secuenciacion de poliacrilamida y agentes desnaturalizantes). Los resultados indicaron que todos los cromosomas presentan regiones (QTLs) que influyen en mayor o menor medida en la calidad del trigo duro con un porcentaje de variacion explicada que varia desde el 2% al 16%. Se encontraron ademas asociaciones entre los SSRs y todos los parametros de calidad analizados. Mediante el analisis de QTLs en la poblacion F6 derivada del cruzamiento entre ‘Endural’ y ‘Aldura’ se identificaron cuatro loci en el brazo corto del cromosoma 1B, identificados por los SSRs Xgwm11, Xgwm18, Xgwm273 y Xgwm413, con efectos altamente significativos sobre el contenido en proteina y que explican el 15% de la variacion encontrada para este caracter. Ademas se identifico un locus muy significativo (Xgwm356) sobre la fuerza del gluten evaluada con el parametro indice de gluten, en el brazo largo del cromosoma 2A, llegando a explicar un 10% de la variacion encontrada. Asi mismo se encontraron otros cuatro loci con efectos importantes sobre la extensibilidad de la masa (L del alveografo) en el brazo largo del cromosoma 2A (Xgwm294-15%), en la region centromerica del cromosoma 3A (Xgwm674-13%), en el brazo largo del cromosoma 4B (Xgwm6-11%) y en el brazo largo del cromosoma 7B (Xgwm577-11%). Este ultimo locus tambien mostro efectos muy significativos sobre la tenacidad (P) y la fuerza del alveografo (W), explicando en ambos casos el 11% de la variacion encontrada para ambos parametros. Tambien se han podido identificar tres loci significativos para la relacion de equilibrio (P/L) en el brazo largo de los cromosomas 5A y 6A (Xgwm617d- 12%), en el cromosoma 2AL (Xgwm294-13%) y en el cromosoma 3BC (Xgwm566- 10%), y dos mas que influyen sobre la fuerza del alveografo (W) en el brazo largo del cromosoma 5B (Xgwm499-10%) y en el cromosoma 7BL (Xgwm577-11%). En cuanto al analisis de QTLs en las F6 RILs del cruzamiento ‘Esquilache’ x ‘Valgera’ los resultados demostraron la existencia de dos loci altamente significativos que influyen en la fuerza del gluten, y en concreto en los valores del test de sedimentacion (12%), tiempo de mezcla del mixografo (15%) e indice de gluten (16%), localizados en el brazo corto del cromosoma 1B (Xgwm11 y Xgwm413). Asi mismo se ha localizado otro locus, identificado por el SSR Xgwm299 en el brazo largo del cromosoma 3B que explicaba el 10% de la variacion encontrada en el indice de gluten.