Mapeo asociativo y análisis de desequilibrio de ligamiento para la identificación de genes de tolerancia a estrés abiótico en papa tetraploide

Abstract

La papa (Solanun tuberosum spp. tuberosum, 2n = 4x = 48) es el cuarto cultivo alimenticio más importante del mundo. A nivel mundial, el cultivo es sembrado en 19 millones de hectáreas y su producción anual es de alrededor de 325 x 106 toneladas. En la Argentina, se siembran aproximadamente 75.500 mil hectáreas anuales, de las cuales 32 mil hectáreas se encuentran en el Sudeste de la provincia de Buenos Aires. La papa es un cultivo descripto como susceptible a la sequía, limitando las áreas de producción a zonas húmedas o bien irrigadas. Entre las especies presentes en el cultivo de papa existe gran variabilidad genotípica respecto a la tolerancia al estrés hídrico. El mapeo asociativo aprovecha la diversidad existente en el germoplasma estudiado para identificar alelos y loci vinculados a un rasgo de interés como la tolerancia a estrés hídrico por sequía sin la necesidad de construir poblaciones de mapeo. En este trabajo se evaluó la estructura poblacional y la diversidad genética en un panel de mapeo asociativo vinculado al germoplasma del Programa de Mejoramiento Genético de Papa de la EEA INTA-Balcarce que incluyó genotipos pertenecientes a Solanun tuberosum spp. tuberosum, S. tuberosum spp. andígena, S. tarijense y S. chacoense mediante dos aproximaciones: utilizando marcadores moleculares (SNPs) y por medio de marcadores fenotípicos de fácil medición. En complementación, se calcularon predictores lineales insesgados (BLUPs) para rasgos fenotípicos asociados a la tolerancia al estrés por sequía en ambientes con regímenes hídricos contrastantes. Finalmente, a partir de los valores BLUPs se realizó un análisis por mapeo asociativo para evaluar la asociación de éstos con la variación genotípica evidenciada por el genotipado de la población mediante marcadores tipo SNPs. Se utilizó como cofactores fijos la estructura poblacional y la matriz de parentesco. La estructura de la población estudiada mediante el uso por marcadores tipo SNPs se asoció con el origen del germoplasma evaluado. Los rasgos fenotípicos de fácil medición mostraron capacidad preliminar para agrupar poblaciones de papa de diverso origen, grupo taxonómico y nivel de ploidía. En general las variables fenotípicas evaluadas en ambientes con regímenes hídricos contrastantes mostraron respuesta diferencial frente al estrés. Los BLUPs permitieron generar un ordenamiento de genotipos con buena respuesta frente al estrés hídrico por sequía. Mediante el análisis molecular se observó desequilibrio de ligamiento en cada uno de los cromosomas de la papa. Posteriormente, se encontraron asociaciones significativas entre los marcadores moleculares y los fenotípicos asociados al rendimiento, concentración de prolina y consumo de agua. Los marcadores asociados a la concentración de prolina y consumo de agua se vincularon con genes candidatos de respuesta a estrés. Los análisis conducidos en la presente tesis permitieron (i) evidenciar la variabilidad genética en la población de papa utilizada, (ii) validar la capacidad selectiva de los predictores insesgados tipo BLUPs de los rasgos fenotípicos evaluados para la tolerancia a estrés hídrico por sequía y por último (iii) proponer posibles QTLs asociados a la tolerancia a estrés por sequía.