Marcadores moleculares de ADN : análisis de variabilidad, relaciones genéticas y mapeo en olivo (Olea Europaea L.)

Abstract

El olivo (Olea europaea L.) es uno de los cultivos más antiguos de la cuenca mediterránea y cuenta con un gran patrimonio genético. Sin embargo, la tendencia actual en la mayoría de los países olivareros es hacia la utilización de pocas variedades muy populares. Por tanto la conservación de esta diversidad genética resulta de vital importancia para evitar su pérdida. Durante las últimas décadas, se han realizado importantes trabajos de prospección, recolección, caracterización y evaluación de las variedades más importantes de olivo. La conservación y el estudio de los recursos genéticos del olivo implican el establecimiento de Bancos de Germoplasma, basados en colecciones en campo, como ocurre en el resto de especies frutales. El primer aspecto a tener en cuenta en el manejo de estas colecciones es la correcta identificación del material existente, así como de las entradas que se van incorporando de manera sucesiva. En el caso del olivo, la presencia recurrente de sinonimias (la misma variedad con distintos nombres) y homonimias (distintas variedades con el mismo nombre), hace que se acentúe la necesidad de una correcta identificación varietal. El Banco de Germoplasma Mundial de Olivo (BGMO) de Córdoba es uno de los dos bancos de referencia Internacional. Incluye más de 450 cultivares de 17 países distintos, lo que representa un porcentaje elevado de la variabilidad de la especie en la cuenca mediterránea. La correcta identificación de ésta y otras colecciones de germoplasma de olivo así como el estudio de la variabilidad genética son principalmente realizadas por marcadores moleculares. También tiene un creciente interés la utilidad de los mismos en la mejora genética. En el presente trabajo se han utilizado tres tipos de marcadores moleculares (SSRs, SNPs y DArTs) para la identificación, estudios de variabilidad genética y mapeo en germoplasma asociado al BGMO. En un primer apartado se ha realizado la identificación de 14 nuevas variedades argelinas, recientemente introducidas en el BGMO, con marcadores moleculares (SSRs y SNPs). La comparación de los perfiles de estos marcadores con 5 variedades de Argelia, Túnez y Marruecos, previamente incluidas en el BGMO, indicó que estas variedades difieren de ellas y del resto y su introducción enriquecerá el BGMO con material vegetal de este país. Aunque se han detectado algunos casos de homonimias en las variedades argelinas, la alta variabilidad genética observada es un indicio de la riqueza del su germoplasma. Posteriormente se ha descrito la puesta a punto de los primeros marcadores moleculares de alto rendimiento para el olivo, los denominados DArTs. Estos marcadores no necesitan un conocimiento previo de la secuencia de ADN. Aunque son dominantes, tienen una alta reproductividad (99,8%) y un bajo coste. Se han utilizado para identificar de manera inequívoca una muestra de 62 variedades pertenecientes al BGMO. El dendograma construido en base a ello ha confirmado su agrupación por origen geográfico, previamente observada con otros marcadores moleculares. También se ha demostrado la utilidad de estos marcadores de alto rendimiento en la construcción de un mapa de ligamiento en una progenie de las variedades ‘Picual’ y ‘Arbequina’. Se han obtenido un total de 23 grupos de ligamiento para cada parental. Además algunos microsatélites, también incluidos en dicho mapa, han permitido establecer relaciones entre grupos de ligamiento de ambos parentales. Por último, la variabilidad existente en el BGMO se ha evaluado con marcadores DArT, microsatélites, SNPs y características agronómicas, para construir la primera colección nuclear de dicho Banco. Se han obtenido cinco colecciones nucleares, que contenían desde 18 hasta 68 variedades. De todas ellas, la colección nuclear de 68 variedades parece la más indicada para estudios de conservación, dado que retenía todos los alelos y caracteres analizados. Por otro lado, la colección nuclear de 36 variedades se reveló como la más adecuada para estudios de mejora, dada la elevada distancia genética media y la buena representación de las distintas regiones del Mediterráneo en un número relativamente pequeño de variedades

Olive (Olea europaea L.) is one of the oldest trees cultivated in the Mediterranean Basin and it includes a high genetic patrimony. However, in most olive growing countries, olive orchards are composed by a very reduced number of well known cultivars. In this sense, the preservation of olive genetic patrimony is of vital importance for avoiding the possible erosion. During the last decades, considerable prospections, recollections, characterization and evaluation surveys, have been performed on the main olive cultivars. Similarly to other fruir species, the conservation and the study of olive genetic resources implies, the establishment of ‘ex situ’ collections (Germplasm Banks). The identification of existing plant material as well as of new accessions continously introduced in the collections is a priority task for their correct management. In olive, the presence of many synonyms (the same variety with different names) and homonyms (different varieties with the same name) makes the identification highly needed. The World Olive Germplasm Bank (WOGB) in Cordoba, is one of the two international collections of reference. It includes more than 450 cultivars from 17 different countries thus representing a high percentage of the variability of species in the Mediterranean Basin. Molecular markers have mostly been used in olive for correct identification of germplasm collections as well as for genetic diversity studies. Their utility for olive breeding has being of great interest. In the present work, three types of molecular markers (SSRs, SNPs and DarTs) have been used for identification, mapping studies and genetic variability of plant material related to the WOGB. The first part of this work deals with the identification of 14 new Algerian cultivars, recently introduced into the WOGB, by means of SSR and SNP markers. The comparison of their molecular profiles with 5 existing cultivars of Algerian, Tunisian and Marocco origin showed that they were different, enriching so the WOGB with plant material from this country. Our study showed the great variability of Algerian germplasm as well as some cases of homonyms.The setting up of the first high throughput marker for olive (DArTs) has been further described. These markers do not require prior sequence information. They are dominant makers, with a high reproducibility (99,8%) and lower cost compared to other markers. The use of these markers for the correct identification of 62 cultivars belonging to WOGB has been evaluated. In addition these markers have been differentiated 62 cultivars according to their geographic origin, separating Eastern and Western varieties from the Mediterranean ones. The utility of DArT markers for the development of a linkage map in one progeny of Picual’ x ‘Arbequina’cultivars has been confirmed. A total of 23 linkage groups have been obtained per each parent. Besides, some of the SSR used allowed the stablishment of some connections with several linkage groups of both parents. Finally, the existing genetic variability in the WOGB has been evaluated by means of DarTs, SSRs, SNPs and agronomical traits in order to develop the first core collection. Five core collections including from 18 to 68 cultivars were obtained. From these core sets, the one with 68 cultivars seems the most appropriate for conservation studies as it retained all the alleles and traits under study. On the other hand, the core 36 was found to be the most indicated one for breeding given the high genetic distance and the good representativeness of the Mediterranean regions in a realitvely small number of cultivars.