Caracterización genética y agronómica de la androesterilidad citoplásmica RES1 en girasol (Helianthus annuus L.) identificada en la especie silvestre H. resinosus Small.

Abstract

Se propusieron los siguientes objetivos para conocer las características de la androesterilidad citoplásmica (CMS) RES1: 1) conocer la estabilidad de esta fuente y su expresión fenotípica, 2) conocer en qué estadio de la microgametogénesis se producen los sucesos que llevan a la androesterilidad, 3) identificar genotipos con capacidad de restaurar la androfertilidad, 4) conocer el modo de herencia de los genes Rf, responsables de la restauración de la androfertilidad 5) caracterizar el citoplasma RES1 por sus efectos sobre algunos caracteres agronómicos y sobre la aptitud combinatoria con respecto a estos caracteres, 6) determinar si existen cambios moleculares en la región comprendida entre atp6-coxIII del ADNmt. La androesterilidad citoplásmica RES1 es estable y completa. Las plantas CMSRES1 presentan anteras más cortas que las de las plantas fértiles y escasa producción de granos de polen, que resultan inviables. El proceso meiótico se desarrolla normalmente, por lo que los sucesos que conducen a la androesterilidad son post-meióticos. Los genes Rf se encuentran en las especies hexaploides, H. resinosus, H. pauciflorus, H. tuberosus y H.x laetiflorus y estaría/n localizado/s en cromosomas de H. resinosus, homeólogos con los de H. annuus, por lo cual sería factible la transferencia de este/os gen/es al girasol cultivado. Las plantas CMSRES1 tienen un menor tamaño del capítulo que las plantas CMSPET1, pero la producción de semillas, y por lo tanto, la fertilidad femenina no se afecta. El citoplasma RES1 presenta diferencias estructurales en las áreas circundantes a los genes atp9 y coxIII del ADNmt y se diferencia de los citoplasmas PET1 y MAX1 por la ausencia del orfH522. El citoplasma RES1 es apropiado para ser utilizado en programas de producción de híbridos de girasol, si se logra transferir el gen Rf. De todas maneras, puede ser usado con éxito en programas de mejoramiento genético de girasoles ornamentales.

To better understand the agronomic characteristics of cytoplasmic male-sterility (CMS) RES1, the following objectives were proposed: 1) to determine the stability of this source and its phenotypic characteristics, 2) to identify the stage of microsporogenesis in which the events leading to the male-sterility take place, 3) to identify male-fertility restorer genotypes, 4) to find out the mode of inheritance of male-fertility restoration genes (Rf), 5) to characterize the RES1 cytoplasm for its effects on some agronomic characters and on the combining ability with regard to those characters, and 6) to determine if there are any changes in the region between the atp6 and coxIII genes of the mtDNA. The RES1 cytoplasmic male-sterility is complete and stable. In the CMSRES1 plants, a few and nonviable pollen grains are observed within the anthers, which generally remain inside the corolla. Meiosis proceeds normally so male-sterility is caused by alterations which take place in the post-meiotic stages. The Rf gen/es are found in the hexaploid species, H. resinosus, H. x laetiflorus, H. tuberosus and H. pauciflorus and would be located in chromosomes of H. resinosus, homeologous with those of H.annuus, by which it would be feasible to transfer this/ these gen/es in cultivated sunflower. CMSRES1 plants have smaller heads than CMSPET1 plants; however, seed set, and therefore, female fertility, are not affected. RES1 cytoplasm contains structural differences in the region near the atp9 and coxIII genes of the mtDNA. Specifically, RES1 does not have orfH522, which is present in the mtDNAs of PET1 and MAX1 cytoplasms. RES1 cytoplasm could be used in hybrid breeding programs when the Rf gen/es can be transferred. This cytoplasm can be successfully used in ornamental sunflower breeding programs.