Detección de loci de caracteres cuantitativos para tolerancia a bajas temperaturas durante las primeras etapas del desarrollo del maíz

Abstract

La exposición a temperaturas entre 5 y 15º C afecta al maíz en todos sus estados fenológicos, siendo particularmente nocivo durante el proceso germinativo y el crecimiento heterotrófico de las plántulas, impidiendo un buen establecimiento posterior del cultivo. Con el objetivo de caracterizar la base genética de la tolerancia al frío durante dichas etapas del desarrollo, se realizó un análisis de QTL (Loci de Caracteres Cuantitativos) por mapeo de intervalo múltiple, en una población F2 de maíz, derivada del cruzamiento entre dos líneas contrastantes. La población fue fenotipada a partir de sus correspondientes familias F2:4 (227), en tres experimentos: 1) Germinación bajo condiciones de incubación controlada (temperatura aumentando gradualmente de 8ºC a 15ºC, con cambios cada 7 días), 2) Imbibición de semillas a 5ºC durante 15 días y continuación del proceso germinativo a 24°C; y 3) Emergencia en el campo bajo condiciones de temperaturas subóptimas (siembra temprana). Se registraron atributos relacionados con la germinación, emergencia, vigor y crecimiento de plántulas. La población mostró variabilidad fenotípica y genotípica para todos los rasgos (p50%), indicando una fuerte influencia genética. Se generó un mapa de ligamiento a partir de 133 marcadores microsatélites, que cubrió una longitud de 2210,4cM, con una distancia promedio entre marcadores consecutivos de 18,6cM. La disponibilidad de este marco genético preliminar posibilitó el análisis de QTLs. Se identificaron un total de 101 QTLs (LOD>3, p<0,05) para rasgos relacionados con la tolerancia a temperaturas subóptimas durante la germinación (Experimento 1), 56 QTLs para tolerancia a bajas temperaturas durante la imbibición de semillas (Experimento 2) y 48 QTLs relacionados con la emergencia y el crecimiento de plántulas bajo condiciones de siembra temprana en el campo (Experimento 3). Además, se encontraron interacciones epistáticas entre QTLs (22, 11 y 23 en los experimentos 1, 2 y 3, respectivamente). Asimismo, QTLs para diferentes rasgos mapearon conjuntamente en las mismas regiones genómicas. Se detectaron 14, 9 y 3 regiones en los experimentos 1, 2 y 3, respectivamente. Los QTLs de cada región se asociaron a caracteres que evidenciaron correlación fenotípica significativa entre ellos, presentando intervalos de confianza superpuestos y efectos aditivos del mismo signo por lo que podrían tratarse de un único QTL con efecto pleiotrópico sobre diferentes caracteres o genes estrechamente ligados. Se destaca una región localizada en el cromosoma 10, donde colocalizaron QTLs para los atributos evaluados tanto bajo condiciones controladas como en el campo.