Mapeo integrativo físico y genético de candidatos relacionados al desarrollo de la baya y semilla en vitis vinífera L

Abstract

La uva de mesa (Vitis vinifera L.) es el principal frutal de exportación para Chile. Las variedades más aceptadas en el mercado son aquellas que presentan semillas en reducido número o peso (apirénicas). A su vez, el desarrollo de la semilla y de la baya en la vid son procesos estrechamente relacionados. El fruto (baya) se origina del ovario fertilizado y las semillas son el resultado de la fertilización de los óvulos, por lo que es importante estudiar ambos procesos de manera holística. Los caracteres "peso de la baya" y "peso de la semilla" son de tipo cuantitativo y pueden estudiarse genéticamente mediante aproximaciones cuantitativas como el análisis de QTLs (loci de caracteres cuantitativos). Estudios recientes sugieren que la apirenia es un carácter cuantitativo complejo, que dependería principalmente de un locus mayor identificado en el grupo de ligamiento 18 (GL18). En el presente trabajo, además de confirmar la existencia de este QTL para apirenia, que coincide con un QTL para peso de la baya, se reportan otros QTLS menores para ambos caracteres. En el GL2 se identificó un QTL para apirenia, de efecto pleitrópico sobre el desarrollo de la baya, mientras que en los GLs 8 y 14 se ubicaron otros dos QTLs menores adicionales que afectan sólo el desarrollo de la baya. Este estudio se enfocó en identificar genes involucrados en el desarrollo de la baya y de la semilla. Para establecer la relación entre los posibles genes y la expresión de determinados fenotipos apirénicos, se recurrió a la estrategia del Gen Candidato (GC), que consiste en asociar GCs a QTLs usando un enfoque de tipo mapeo integrativo (genético, fisico e in silico). El mapeo genético de los GCs se desarrolló mediante marcadores de tipo SNPS (single nucleotide polymorphism) e INDELs (insertions & deletions) detectados por SSCP (single-strand conformational polymorphism) en una población F1 derivada del cruzamiento de 'Ruby Seedless' x 'Sultanina'. En tanto, para el mapeo fisico se utilizó un mapa físico de 'Cabernet Sauvignon' (6X). El mapeo in silico se realizó a partir de la información disponible de la secuenciación parcial (8X) del genoma de la vid. En base a esta metodología se mapearon genéticamente 17 GCs y fisicamente 32 GCs. Identificándose el gen VvAGL11 como el más relacionado al QTL mayor de apirenia (GL18) y tres genes asociados a los QTLs del GL2 (el gen VvPMEI2), GL8 (el gen VvSPY) y GL14 (el gen VvTNP-SR). El gen VVAGL11 explicó el 74,8% de la varianza fenotípica del peso de la semilla, lo que lo convierte en un buen candidato a ser responsable del control de la herencia de la apirenia en uva de mesa.

Table grapes (Vitis vinifera L.) are the most important product of exportation of Chile. The most accepted varieties in the market are those which have reduced number and weight of seeds, a character known as seedlessness. The development of seed and berry in grapevines constitute closely related processes and for this reason it is important to study both processes together. Seed and berry weight are quantitative traits that can be studied genetically. Recent studies suggest that seedlessness is a complex quantitative trait loci (QTL), located on a major locus identified in the linkage group 18 (LG18) which has a pleiotropic effect on seed and berry weight. This work confirms the existence of this QTL and also identifies a minor QTL for seed development and berry weight on LG2. Other QTLs were found on LG8 and LG14, which are only involved in berry development. The aim of this work was to identify genes involved in the development of the berry and the seed. To establish the relationships between these genes and the expression of seedless phenotypes, the candidate gene (CG) approach was used. CG consists in the association of genes with QTLs using integrative mapping (genetic, physical and in silico). Genetic mapping of CGs was developed with SNPs markers (single nucleotide polymorphism) and INDELs (insertions & deletions) detected by SSCP (single-strand conformational polymorphism) in an F1 population derived from the crossing between 'Ruby Seedless' x 'Thompson seedless'. For the physical mapping, a 'Cabernet Sauvignon' (6X) map was used. In silico mapping was made from the available information of partial sequencing (8X) of the grapevine genome. The results consist in 17 CGs mapped genetically and 32 CGs mapped physically. VVAGL11 gene marker was identified as tightly related to the major QTL of seedlessness (LG18), and another three QTLassociated genes were found: VvPMEI2 (located on LG2), VvSPY (on LG8) and VVTNP-SR (on LG14). VVAGL11 gene explained 74.8 % of the phenotypic variance of seed weight, which makes this gene a good candidate responsible for the control of the inheritance of seedlessness in table grapе.