Búsqueda de genes candidatos que controlen QTLs involucrados en la resistencia al estrés hídrico mediante el análisis de perfiles transcripcionales en especies silvestres de Solanum

Abstract

La papa (Solanum tuberosum ssp. tuberosum) es el tercer cultivo más importante y la dicotiledónea de mayor importancia en la alimentación. El estrés hídrico es la mayor limitante de la producción. En respuesta a la sequía las plantas activan estrategias que involucran adaptaciones morfológicas, fisiológicas y bioquímicas controladas por un número de genes aditivos y en muchas ocasiones sinérgicos. Esta tesis se focalizó en el análisis de los cambios transcripcionales de las especies silvestres de Solanum: S. venturii (VNT) y S. cardiophyllum (CPH) que presentan comportamientos contrastantes frente al estrés hídrico mediante hibridación con micromatrices de ADNc. Se analizaron 1.033.250 datos de expresión de 32 soportes de cristal de papa, que monitorearon 10 días de evolución del estrés. El análisis bioinformático de los datos de expresión de estas especies arrojó diferencias significativas en los perfiles transcripcionales. El análisis comparativo de estos perfiles reveló que en CPH se ven afectados por el tratamiento de sequía un total de 235 genes, mientras que en VNT la diferenciación involucra 4133 genes. Ambas especies presentan una expresión de 151 genes comunes. Los genes expresados diferencialmente no solo variaron en el número sino también en sus perfiles temporales de expresión. Los genes diferencialmente expresados como respuesta al tratamiento tendieron a agruparse mostrando comportamientos particulares en ambas especies. En CPH, los perfiles de expresión permitieron identificar al menos 5 conglomerados que resumen las principales tendencias del comportamiento de los transcriptos frente al estrés, mientras que en VNT la dinámica de expresión mostró expresiones contrastantes y agrupadas, que sugieren una regulación común sincrónica, confirmando la diversidad genética de respuestas en el germoplasma de especies silvestres de papa. Estas diferencias de expresión entre las especies silvestres de papa sugieren nuevas vías para explotar la variabilidad genética del germoplasma silvestre para el mejoramiento del cultivo. La información generada brinda interesantes genes candidatos involucrados en respuesta al estrés hídrico a la vez que permite identificar secuencias para el desarrollo de marcadores funcionales útiles en programas de mejoramiento asistido.

The potato is the third most important crop and the most relevance dicot in feeding. Water stress is the greatest limitation of production. In response to drought, plant triggers strategies that involve morphological, physiological and biochemical changes controlled by a number of additive genes and often synergistic. This Thesis focused on the analysis of transcriptional profiling on Solanum wild species: S. venturii (VNT) and S. cardiophyllum (CPH) that present contrasting behavior under water stress using cDNA microarray hybridizations. We analyzed 1,033,250 expression data of 32 potato chips, which monitored 10 days of stress treatment. Bioinformatic analysis of expression data of wild species showed significant differences in transcriptional profiles. The comparative analysis of these profiles revealed that CPH differentially expressed under drought 235 genes, while VNT involves 4133 differentially genes. Both species have a common expression of 151 genes. Differentially expressed genes vary not only in number but also in their temporal expression profiles. The genes differentially expressed in response to stress tended to cluster following a particular behaviors in both species. In CPH, the expression profiles helped to identify at least 5 clusters that summarize the main trends of behavior of the transcripts under stress, while the dynamics of expression in VNT showed contrasting clustered patterns, suggesting a common regulation synchronously, confirming the genetic diversity of wild potato species responses. These differences in expression between wild potato species suggest new ways to exploit the genetic variability of wild germplasm for crop breeding. The information generated provides interesting candidate genes involved in response to water stress as well as to identify sequences for the development of useful functional Marker Aided Selection (MAS) in Plant Breeding programs.