Caracterización de la variación para los loci Glu-3 y Ha en especies diploides de los géneros Aegilops y Triticum

Abstract

El trigo es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial. La búsqueda de nueva variabilidad que pueda ser utilizada en programas de mejora para aumentar la base genética del trigo moderno ha sido un tema principal de estudio en las últimas décadas. Consecuentemente, la caracterización y evaluación de los recursos genéticos disponibles es esencial y en los últimos años se ha extendido a especies relacionadas con los genomas del trigo. Entre estas especies se encuentran especies del género Triticum y Aegilops. El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido la evaluación y caracterización de la variación alélica detectada para los genes Pin y Gsp-1, así como para los genes de LMWG, en especies diploides de los géneros Triticum y Aegilops. En el caso de las especies del género Triticum, dado que los genes Pin habían sido previamente analizados en otro trabajo previo del grupo, se procedió directamente a la caracterización molecular de los genes de LMWGs. Para los genes Pin, una colección de 82 accesiones de Aegilops fue evaluada en función de la movilidad electroforética de sus amplicones y posteriormente se secuenciaron las principales variantes alélicas. La combinación de ambos genes Pin reveló 42 genotipos, cuyas respectivas accesiones fueron adicionalmente evaluadas para Gsp-1 siguiendo el mismo procedimiento. En ambos casos se detectaron nuevas variantes que podrían afectar a la dureza del grano. La más significativa fue una mutación encontrada en el codón de inicio de una variante de PINA (ATG por TTG) que podría generar una reducción en la expresión de la proteína resultando en una dureza de grano intermedia entre soft y hard. Los genes de LMWG fueron caracterizados para la sección Sitopsis del género Aegilops, y las especies diploides de Triticum. Entre las variantes detectadas se encontró una con características combinadas de un gen de LMW-m y un gen de LMW-i (LMWm/- i) que podría tener un efecto distintivo sobre calidad de la masa. Además, el análisis de los epítopos reactivos para la enfermedad celíaca indicó que las subunidades LMW-i de T. urartu fueron las más reactivas, mientras que las LMW-s de la sección Sitopsis fueron las menos reactivas. Finalmente, el estudio reveló que los genes Gsp-1 son poco eficaces para estudios filogenéticos debido a su reducido tamaño; por el contrario, los genes de LMWG revelaron nuevos conocimientos en la evolución y composición de esta familia multigénica. Del mismo modo, los genes de LMWG permitieron estudiar las relaciones...

Wheat is one of crops most important worldwide. The search of novel variability that can be used in breeding programmes to increase genetic base of modern wheat has been a major subject of study in the last decades. Consequently, the characterization and evaluation of genetic resources available is essential, and in the last years has been extended to related species with wheat genomes. Among this species are the species of Triticum and Aegilops genus. The aim of this PhD Thesis was the evaluation and characterization of allelic variation detected for Pin and Gsp-1 genes, as well as LMWG genes, in diploid species of Triticum and Aegilops genus. In the case of the Triticum genus species, since the Pin genes had been previously analysed in a previous work of the group, it proceeded directly to the molecular characterization of LMWG genes. For the Pin genes, a collection of 82 Aegilops accessions was evaluated according to their amplicons electrophoretic mobility and subsequently the main allelic variants were sequenced. The combination of both Pin genes revealed 42 genotypes, whose respective accessions were further evaluated for Gsp-1 following the same procedure. In both cases novel variants that could affect to grain hardness were detected. The most significant was a mutation found in start codon of PINA variant (ATG to TTG) that could lead to reduction in protein expression resulting in a grain hardness intermediate between soft and hard. LMWG genes were characterized in the Sitopsis section of Aegilops genus, and the diploid species of Triticum. Among the variants detected, one showed combined characteristics of a LMW-m gene and LMW-i gene (LMW-m/-i) that could have a distinctive effect on dough quality. Furthermore, analysis of reactive epitopes for celiac disease indicated that LMW-i subunits of T. urartu were more reactive, while the LMW-s subunits of Sitopsis section were less reactive. Finally, the study revealed that the Gsp-1 genes are ineffective for phylogenetic studies because of their reduced size; conversely, LMWG genes revealed novel knowledge in the evolution and composition of this multigene family. Similarly, LMWG genes allowed to study the phylogenetic relationships among species studied, confirming the hypothesis that B genome polypoid wheats could have a polyphyletic origin. In conclusion, the results suggest that the species evaluated could be an important source of genetic variability for the genes studied and be used in breeding...