Descripción: Dada la alta demanda mundial, el Eucalyptus se convirtió en el género forestal de madera dura de mayor plantación en el mundo, constituyendo un objetivo primordial el mejoramiento de caracteres de crecimiento, forma del fuste y calidad de la madera para hacer más eficientes los procesos industriales sumado al reciente interés para su uso en la producción de bioenergía. Por este motivo, el mapeo de asociación es una estrategia interesante para la identificación de genes y polimorfismos responsables de la variación fenotípica de gran alcance y, en el caso de Eucalyptus spp, sólo unos pocos trabajos a la fecha han sido descriptos. El objetivo del presente trabajo es la identificación de regiones genómicas involucradas en características de interés forestal. Para ello se analizaron 612 individuos pertenecientes a poblaciones de E. grandis (188 árboles de Argentina y 121 árboles de Paraguay) y de E. globulus (134 árboles de Argentina y 169 árboles de Uruguay), las poblaciones pertenecen a ensayos de orígenes y procedencias a excepción del ensayo clonal de Paraguay. Los caracteres observados corresponden a variables de crecimiento, calidad de madera y para bioenergía (como diámetro y rectitud de fuste, tenor y tipo de lignina, entre otros). Se utilizó un panel de DArT (Diversity array technology) de 7860 marcadores en todas las poblaciones y en las poblaciones de Argentina un conjunto de 24 microsatélites (SSR) y un panel de 384 polimorfismos de nucleótido simple (SNPs). Para el análisis de asociación se utilizó un modelo lineal mixto contemplando la estructura genética (poblacional y de parentesco) y un enfoque bayesiano de interrogación simultánea de loci. Se encontraron un total de 243 asociaciones marcador-carácter (146 DArTs y 97 SNPs) (p < 0.05). A partir del genoma público de E. grandis se mapearon y anotaron las secuencias de los marcadores asociados explorando una ventana 600 kb alrededor de los mismos (dicha ventana corresponde aproximadamente a una distancia de recombinación de 1,2 cM). De esta manera, se localizaron más de 4000 genes de importancia biológica para las características de crecimiento, calidad de madera y bioenergía en el área forestal. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran que los estudios de asociación son una estrategia útil a la hora de identificar genes implicados en caracteres de interés para ser usados posteriormente como herramientas en los programas de mejoramiento genético forestal, principalmente para el filtrado de atributos en la aplicación de selección genómica.

Descripción: Este trabajo aborda el análisis de estructura genética espacial (EGE) en especies arbóreas nativas de importancia para Argentina, y su asociación a otras variables, desde un enfoque interdisciplinar que incluye perspectivas biológicas y metodológicas. Mediante la revisión y comparación del desempeño de métodos estadísticos para detectar y caracterizar EGE, según distintos escenarios biológicos, se recomiendan estrategias analíticas para el estudio espacial de la variabilidad genética y su asociación con variables ambientales y fenotípicas. Se analizó la EGE a escala fina en un enjambre híbrido de Prosopis spp., encontrando significativa asociación de ésta con la variabilidad morfológica; información relevante para el ordenamiento del recurso genético algarrobo. También se analizó la correspondencia entre la variación espacial de la diversidad genética de poblaciones de Polylepis australis, a lo largo de su rango de distribución, y la inestabilidad del ambiente usando nuevos índices de heterogeneidad temporal del paisaje derivados de imágenes satelitales. Se concluye, que sitios ambientalmente más estables albergan mayores niveles de diversidad genética para esta especie. El estudio de EGE en árboles, y su asociación con variabilidad fenotípica y ambiental, permite inferir procesos evolutivos-ecológicos, que aportan conocimiento para mejorar el manejo y conservación de los bosques.

Descripción: Eucalyptus globulus es la especie forestal con mejor aptitud papelera y para la obtención de bioenergía a partir de celulosa, mayormente plantada en regiones templadas del mundo. Los proyectos genómicos en Eucalyptus han incrementado el número de secuencias disponibles en los bancos de datos públicos. Los marcadores funcionales públicos, si bien son frecuentes en diferentes cultivos, son aún escasos en especies forestales. De allí la importancia de la búsqueda y validación de regiones SSRs en genes de interés, para ser utilizados en futuros proyectos de mejoramiento asistido por marcadores (marker assisted breeding). En este estudio, se identificaron secuencias no redundantes de ADN de Eucalyptus (genómicas y ESTs) depositadas en bancos de datos públicos para revelar secuencias microsatélites y predecir, in silico, su función putativa. Éstas fueron luego validadas en laboratorio para predecir su potencial uso en análisis de diversidad genética. A partir de 12.690 ESTs de Eucalyptus globulus publicados en NCBI se identificaron 4.924 secuencias no redundantes. De éstas, 952 unigenes (19,3%) contenían 1.140 regiones SSR. Luego del análisis bioinformático de estos EST-SSRs, se diseñaron 979 oligonucleótidos novedosos y se predijo su función putativa, incluyendo categorías Gene Ontology (GO) según su proceso biológico, función molecular y componente celular. Se identificaron así 29 SSRs en 24 genes candidatos (estructurales y reguladores) para calidad de madera. Los SSRs se encontraron en promotores, intrones y exones de genes candidatos (GC) de distintas rutas metabólicas (biosíntesis del fenilpropanoico, biosíntesis de celulosa, metabolismo de hemicelulosas, ruta metabólica del shikimato, metabolismo de la metionina y genes de tubulinas y el factor de transcripción LIM1). Un total de 85 SSRs (56 EST-SSRs y 29 SSRs incluídos en GC) hallados en este trabajo fueron analizados para su validación en 8 genotipos de E. globulus, resultando positivos un 65%. A partir de esta validación se obtuvieron 17 EST-SSRs y 12 GC-SSRs polimórficos. Con éstos se estimaron los valores de diversidad en una muestra de 60 individuos no emparentados de E. globulus representantes de seis razas que cubren el rango de distribución natural de la especie. Los valores de PIC, Ho y UHe variaron ampliamente entre aproximadamente 0,02 y 0,9, mientras que el número de alelos varió entre 2 y 16, con un promedio de 7,55. Al realizar el test de Equilibrio de Hardy Weinberg (EHW) para los 29 loci, se encontró que 14 de ellos mostraron un significante déficit de heterocigotas (P<0,01). Este desvío del EHW podría explicarse por la presencia de subestructura poblacional y a la presencia de alelos nulos que sesgó las estimaciones de las frecuencias alélicas. Se realizó el estudio de transferibilidad de 49 loci (37 EST-SSRs validados (polimórficos y monomórficos) y los 12 GC-SSRs polimórficos) a otras seis especies de Eucalyptus (E. camaldulensis, E. dunnii, E. grandis, E. saligna, E. tereticornis y E. viminalis). Se encontró que 33 marcadores amplificaron en las seis especies estudiadas y seis en al menos cinco, mostrando la alta transferiblidad de los mismos. Finalmente, el estudio del polimorfismo y transferibilidad de los marcadores funcionales, permitió la selección de un conjunto de 13 (7 EST-SSRs y 6 GC-SSRs) altamente informativos y transferibles a otras seis especies de Eucalyptus. El conjunto de marcadores desarrollados son altamente informativos tendrán un uso potencial en estudios de diversidad genética, taxonomía, mapeo de QTL y en facilitar, en un futuro, la selección asistida en el mejoramiento de Eucalyptus.

Descripción: Los bancos de semillas ofrecen una valiosa fuente de diversidad para el mejoramiento genético de los cultivos. Para un aprovechamiento óptimo de los recursos genéticos, la caracterización fenotípica de los materiales conservados (resistencia a estreses bióticos y abióticos, índices de calidad química, nutricional y rendimiento, entre otros) debe ser acompañada por la caracterización genética de los mismos. De este modo, la diversidad alélica evaluada a través de marcadores moleculares es uno de los mejores indicadores del potencial genético de las entradas (accessions) de un banco. Los objetivos de este trabajo fueron: a) estudiar la diversidad genética en un conjunto de entradas de girasol cultivado preservadas en el Banco Activo de Germoplasma de INTA Manfredi (BAG-IM), b) estudiar la distribución de los polimorfismos detectados y la estructura poblacional, c) evaluar la consistencia entre metodologías de fenotipificación para el carácter de tolerancia a sequía, comparando ensayos de campo con ensayos en condiciones controladas, y d) analizar los patrones de variación nucleotídica en regiones candidatas asociadas al carácter tolerancia a déficit hídrico en líneas endocriadas pertenecientes al programa de mejoramiento de tolerancia a sequía del BAGIM. A fin de cuantificar los niveles de variabilidad se genotipificaron 337 individuos pertenecientes a 21 entradas representativas de las distintas categorías conservadas en el banco (líneas, poblaciones y compuestos) utilizando 16 marcadores microsatélites de localización genómica conocida. Esta elección fue respaldada mediante un análisis de diversidad basado en caracteres morfológicos y agronómicos en base a 309 entradas conservadas en el banco. Se obtuvo un número total de 108 alelos, mientras que el número promedio de alelos por locus (A) fue de 6,75. El locus con mayor valor de A para todas las entradas fue HA2077 (3,66), mientras que los que mostraron menor valor fueron HA3582 y HA4239 (1,57 y 1,52, respectivamente). La heterocigosis esperada promedio fue de 0,29, con valores extremos de 0,476 para la población Prao-Co y de 0,054 para la línea F-164. El número promedio de alelos por locus varió entre 3 y 16. El 100% de las poblaciones (8) y el 83,3% de los compuestos analizados (5 de 6) mostraron desvío a las proporciones de Hardy-Weinberg, con exceso de homocigotas en la mayoría de los loci. La estima global de FST permitió detectar niveles de diferenciación altos y estadísticamente significativos entre entradas (FST=0,413, p<0,05). La estructura poblacional inferida mediante métodos bayesianos mostró la existencia de 14 entidades panmícticas. Individuos de todas las entradas evidenciaron patrones de mezcla con diferentes proporciones de los acervos génicos detectados contribuyendo a sus constituciones genéticas. Los mayores niveles de mezcla se detectaron para la población Prao-co. El ensayo bajo condiciones controladas en déficit hídrico moderado resultó eficiente para la fenotipificación rápida de líneas pertenecientes al programa de mejoramiento para tolerancia a sequía. El análisis de los patrones de variación en 7 regiones candidatas para tolerancia a déficit hídrico (Hahb4- p, Hahb4, Suntip, FB, HaL1L, HaDhn1 y CK) reveló una frecuencia promedio de SNP de 1/48,3 pb y una diversidad nucleotídica promedio (Өw) de 0,00501. Se obtuvo un elevado nivel de desequilibrio de ligamiento (DL) (r2=0,88 a las 900 pb), decayendo sólo en Suntip (r2=0,325 a las 207 pb) y en HaDhn1 (r2=0,249 a las 78 pb). Las regiones Suntip y HaDhn1 serían las más apropiadas como candidatas para mapeo por asociación por la multiplicidad de variantes alélicas en frecuencias similares, mientras que las regiones Hahb4, Hahb4-p, FB y HaL1L resultan interesantes debido a la posible incidencia de procesos selectivos y podrían emplearse en un futuro, complementando el análisis con un mayor número de entradas en la población de mapeo. Este trabajo constituye el primer aporte en la evaluación de la variabilidad genética contenida en el BAG-IM mediante marcadores moleculares. Los resultados aquí presentados permitirán diseñar estrategias para la caracterización genética exhaustiva del banco y sentar las bases para el desarrollo de estudios de mapeo por asociación para el carácter de tolerancia a déficit hídrico.

Descripción: Ipomoea batatas L. Lam, es una especie de importancia agrícola, que se cultiva en más de 100 países con una producción anual de 120 millones de toneladas. Esta especie presenta una raíz engrosada denominada batata que constituye un alimento básico en muchos países subdesarrollados. En la piel y en la pulpa de la raíz engrosada puede observarse una amplia variedad de colores. Estos colores se deben a la presencia de dos clases de pigmentos: las antocianinas (flavonoides) y los carotenoides. Estos pigmentos además de jugar un rol central en la elección por parte del consumidor, presentan importantes beneficios para la salud, principalmente por actuar como antioxidantes. Muchos de ellos han sido caracterizados por sus propiedades antimutagénicos y anticancerígenos El desarrollo de marcadores moleculares asociados a estos genes de interés puede aportar una herramienta eficaz a los programas de mejoramiento, en particular hacia aquellos que están focalizados en la obtención de clones con propiedades funcionales, como el alto contenido de pigmentos. El objetivo principal de este trabajo de tesis fue desarrollar marcadores de Genes Candidatos relacionados con las síntesis de pigmentos para su localización en un mapa de ligamiento estructurado con marcadores neutros: SSR y AFLP Este trabajo contribuye al conocimiento de la estructura y secuencia de los genes de interés, la herencia del genoma y la búsqueda de regiones genómicas relacionadas con la síntesis de pigmentos. El mismo implicó el desarrollo de una población de mapeo a partir de padres segregantes para el carácter de interés, la determinación de la herencia, la localización de los marcadores neutros, el diseño de marcadores de genes candidatos de las rutas de síntesis de los principales pigmentos, el desarrollo de un mapa de ligamiento, la caracterización fenotípica de la población y la búsqueda de regiones genómicas asociadas a dicha variación.

Descripción: Fil: Roser, Leandro Gabriel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.