Estudios en expresión génica diferencial y genómica comparativa en yerba mate y yerba señorita

Abstract

Ilex paraguariensis (la yerba mate) e I. dumosa (la yerba señorita) son árboles dioicos nativos del sur de Sudamérica. La yerba mate posee enorme relevancia cultural y socio-económica para nuestro país. La yerba señorita exhibe características biológicas que la hacen atractiva para el mejoramiento de la yerba mate. En esta Tesis se propusieron dos objetivos principales. El primero involucra la secuenciación y caracterización completa de los plastomas. Esta información será de gran utilidad para aplicar tecnologías de mejoramiento modernas, y para proponer marcadores moleculares especie-específicos realmente variables. El segundo objetivo refiere al estudio comparativo de la epigenética y la expresión génica diferencial, a nivel inter- e intraespecífico, y entre distintos órganos y sexos. Además, se propone la identificación de genes o regiones con expresión o regulación diferencial.Los plastomas obtenidos mostraron estructura conservada, 99% de identidad nucleotídica y sintenia. Se desarrollaron 30 marcadores microsatélite y seleccionaron 16 regiones de utilidad filogenética comprobada. Los perfiles epigenéticos de las muestras evidenciaron agrupamientos de acuerdo a la planta donante, basada en una correlación positiva significativa entre la variación genética y la epigenética. Los patrones de expresión génica diferencial tendieron a agrupar las muestras según el tipo de órgano considerado. No se encontraron evidencias de asociación con mecanismos de determinación sexual. Se identificaron 30 fragmentos diferenciales con funciones metabólicas, de biosíntesis de compuestos, regulación de la expresión, defensa y resistencia a estrés biótico y abiótico, entre otras.

Ilex paraguariensis (yerba mate) and Ilex dumosa (yerba señorita) are dioecious trees native to southern South America. The Yerba mate has enormous cultural and socio-economic relevance for our country, whereas the Yerba señorita plants exhibit biological characteristics that make it attractive for the improvement of yerba mate. In this Thesis, two main objectives were proposed. The first involves the sequencing and the complete characterization of the species plastomes. This information will be useful to apply modern breeding technologies, and for the proposal of species-specific truly variable molecular markers. The second objective refers to the comparative study of epigenetics and differential gene expression at inter- and intraspecific levels, and between different organs and sexes. In addition, the identification of genes or regions with differential expression or regulation is proposed. The species plastomes obtained herein showed conserved structure, 99% nucleotide identity and synteny. Thirty microsatellite markers were developed and 16 regions of proven phylogenetic utility were selected as phylogenetic markers. The epigenetic profiles of the samples evidenced groupings according to the donor plant, based on a significant positive correlation between the genetic variation and that from epigenetics. The patterns of differential gene expression tended to group the samples according to the type of organ considered. No evidence of association with mechanisms of sexual determination was found. Thirty differential fragments were identified showing various functions such as, metabolic, biosynthesis of compounds, regulation of gene expression, defense and resistance to biotic and abiotic stresses, among others.