Mapeo fino de genes de resistencia a roya de la hoja provenientes de una variedad de trigo con resistencia durable a esta enfermedad

Abstract

El objetivo general del presente trabajo fue desarrollar mapas genéticos de alta resolución para dos genes de resistencia a roya de la hoja de trigo, identificados en la variedad con resistencia durable Sinvalocho MA (SV). Uno de los genes detectados es el Lr3 de resistencia desde plántula (ASR) y el otro el LrSV2 de expresión en planta adulta (APR) con un efecto significativo en la resistencia observada a campo. Un mapa de alta resolución permite definir un intervalo genético lo suficientemente reducido para identificar un bajo número de genes codificantes que deberán ser posteriormente validados como responsables del fenotipo estudiado (clonado posicional). Se logró posicionar al gen Lr3, localizado en el cromosoma 6BL, en un intervalo de 6,9 cM y al gen LrSV2, ubicado en el cromosoma 3BS, en un intervalo de 0,04 cM. Estos intervalos corresponden a 2 Mb y 748 kb respectivamente en la variedad Chinese Spring (CS), donde se han anotado con alta confianza 57 y 40 genes respectivamente. Mediante tratamientos mutagénicos con EMS (etilo metano sulfonato) sobre semillas de SV, se obtuvieron hasta el momento, 3 mutantes susceptibles a la raza que identifica al LrSV2 en planta adulta, que serán de utilidad para validar potenciales genes candidatos. La disponibilidad de mapas de alta resolución es un insumo fundamental para el clonado posicional de genes. La información acerca de las secuencias génicas permite la introducción eficiente de los mismos en cultivares elite, tanto mediante retrocruzas asistidas por marcadores desarrollados a partir de su secuencia, como por transgénesis o edición génica. La utilización de genes de resistencia es una herramienta muy eficaz para el control de enfermedades y además mejora la sustentabilidad del cultivo, ya que contribuye a reducir el uso de agroquímicos. Asimismo, un mejor conocimiento de las bases moleculares de la interacción planta-patógeno puede contribuir a desarrollar nuevas y más eficientes metodologías para el control de enfermedades de origen fúngico en cereales.

Fine mapping of leaf rust resistance genes from a wheat variety with durable resistance to this disease The main objective of the present work was to develop high resolution genetic maps for two leaf rust resistance genes, identified in the wheat durable resistant variety Sinvalocho MA (SV). One of the genes detected is the ASR Lr3 gene, and the other APR LrSV2 gene. This last gene showed a significant effect on field leaf rust resistance. A high-resolution map allows defining a small genetic interval that contains a low number of coding genes, that must subsequently be validated as responsible for the observed phenotype (positional cloning). Lr3 gene, located on a telomeric region of chromosome 6BL, was mapped in a 6,9 cM interval. LrSV2 gene, located on a subtelomeric region of chromosome 3BS, was mapped in a 0.04 cM interval. These intervals are equivalent to 2 Mb and 748 Kb, respectively, in CS wheat, where 57 and 40 high confidence genes were annotated, respectively. Through mutagenic treatments with EMS (ethyl methane sulfonate) on SV seeds, 3 M3 susceptible mutant plants to the race that identifies LrSV2 in adult plants were obtained to date, which will be useful to validate potential candidate genes. The availability of high-resolution maps is a fundamental input for positional gene cloning. Information about gene sequences allows their efficient introduction into elite cultivars, both through backcrosses assisted by markers developed from their sequence, as well as by transgenesis or gene editing. The use of resistance genes is a very effective tool for disease control, and improves the sustainability of the crop, since it contributes to reducing the use of agrochemicals. Likewise, a better knowledge of the molecular bases of the plant-pathogen interaction can contribute to developing new and more efficient methodologies for the control of fungal diseases in cereals.