PERSPECTIVAS DE FUTURO EN LA GENÓMICA DEL GÉNERO FRAGARIA

Las actuales restricciones en el uso de pesticidas en los cultivos, la creciente preocupación de los consumidores por un consumo responsable y respetuoso con el medio ambiente, el aumento de la demanda de alimentos con actividad antioxidante en la dieta y las futuras consecuencias de la amenaza del cambio climático constituyen un reto para la mejora de los cultivos actuales. El avance en la mejora de variedades pasa inevitablemente por la explotación del germoplasma natural como reserva del acervo genético de las especies adaptadas a diferentes medios. La diversidad natural presente en las especies diploides del género Fragaria ha sido caracterizada en diferentes trabajos a lo largo de los últimos cincuenta años (Staudt, 1962; Naruhashi y Iwata, 1988; Staudt y Dickoré, 2001; Sargent et al. 2004b). El género Fragaria presenta un alto grado de fertilidad interespecífica, incluyendo especies de diferente nivel de ploidía, que posibilita la introgresión de regiones genómicas procedentes del germoplasma silvestre en cultivares élite mediante M.A.S. (Olbricht et al. 2009). Además, las especies silvestres de Fragaria se caracterizan por unas concentraciones de compuestos volátiles mucho más altas que las especies cultivadas (Ulrich et al. 2007). Por todo ello, el género Fragaria constituye un taxón excepcional para la aplicación de las técnicas de análisis empleadas en genética molecular en la mejora genética clásica de variedades. La culminación de la anotación de los genes del genoma de Fragaria vesca constituirá la herramienta clave que permitirá la identificación de los genes implicados en los caracteres más interesantes de cara a la mejora genética.

Este objetivo no podrá alcanzarse sin antes identificar las regiones genómicas implicadas a través del uso de herramientas como las desarrolladas aquí. El uso de estos recursos como fuente de variabilidad para algunos caracteres complejos requiere el uso de potentes plataformas de fenotipado que permitan realizar análisis metabólicos profundos, así como estudios de la expresión génica que deben desarrollarse en paralelo (Kopka et al. 2004). El auge que la metabolómica está experimentando en esta década será una de las claves para la comprensión de la variación genotípica de las especies cultivadas, y debe ser integrada a los estudios genéticos para la comprensión de las complejas interacciones entre alelos, genes y genomas que se dan en los ecosistemas y que han sido seleccionados durante la evolución natural de las especies. Este tipo de investigaciones está aún en sus inicios y la utilidad de Fragaria diploide como parte de un modelo integrado para la familia

Rosaceae debe ser confirmado. Sin embargo, el potencial de Fragaria diploide para el estudio de la

Bioquímica vegetal, la Fisiología del desarrollo del fruto y la Fitopatología es enorme, y debe ser explotado a través de herramientas como las desarrolladas en esta Tesis en el futuro más próximo.

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Conclusiones

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1. La base de datos genómicos obtenidos a partir de la tecnología de secuenciación masiva (454-GS-FLX), Strawberry Genome Assembly version 8, se ha revelado como una fuente muy útil para el desarrollo de nuevos marcadores moleculares próximos a secuencias conocidas, con una tasa de éxito del 76%.

2. Los nuevos marcadores desarrollados han contribuido a la mejora del mapa de referencia de

Fragaria diploide, aumentando su poder de resolución en un 25%, principalmente en los

extremos de los grupos de ligamiento y reduciendo el tamaño medio de los gaps o regiones sin cobertura analizados en un 68%.

3. El nuevo mapa de ligamiento está formado exclusivamente por marcadores de tipo PCR, por lo que puede ser usado en toda su extensión para el análisis genético de poblaciones de gran tamaño, con una resolución media de un marcador cada 1,87 cM.

4. Tras la adición de 16 marcadores desarrollados para sustituir otros ya existentes y 108 marcadores moleculares cedidos por otros laboratorios, el mapa de bins de Fragaria diploide queda formado por 49 bins, cuyo tamaño medio es de 8,9 cM.

5. La caracterización de una genoteca de 18.432 BACs con insertos procedentes del genoma de

Fragaria vesca de un tamaño medio de 85 kb y una cobertura de 7,6x ha permitido el anclaje

de 102 BACs al mapa genético de Fragaria, sentando las bases para la generación del primer mapa físico del género.

6. La elaboración de un sistema de pools y superpools de ADN de la genoteca CUFvAB es un método eficaz, rápido, seguro y económico para el aislamiento de secuencias de alto peso molecular del genoma de Fragaria mediante amplificación por PCR.

7. La identificación y localización de una serie de genes candidatos que pueden estar jugando un papel importante en la calidad del fruto de fresa nos ha permitido aumentar en un 36,8% el número de genes de función conocida en el mapa de referencia de Fragaria diploide. 8. La transferabilidad de algunos marcadores moleculares derivados de los genes candidatos

seleccionados nos ha permitido confirmar las relaciones de sintenia ya descritas entre los géneros Prunus y Fragaria y definir nuevas regiones sinténicas.

9. La colección de líneas de introgresión desarrollada a partir de la variedad comercial F. vesca ‘Reine des Vallées’ con introgresiones de la especie silvestre F. bucharica reúne las cualidades necesarias para la identificación y el estudio de la herencia de los caracteres que más influyen en los distintos parámetros de calidad del fruto y de la planta de fresa.

Conclusiones

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10. La estrategia empleada en la elaboración de esta colección, consistente en elaborar pocas poblaciones segregantes de gran tamaño poblacional y M.A.S temprana se ha revelado como una aproximación adecuada para el desarrollo de NILs en pocas generaciones.

11. La colección de líneas de introgresión en Fragaria está compuesta por 30 líneas que cubren el 97% del genoma de F. bucharica en forma de introgresiones solapantes de un tamaño medio de 43 cM y permite el mapeo de caracteres con una resolución media de 17,7 cM. 12. Los altos niveles de distorsión encontrados en el cruzamiento F. vesca x F. bucharica son

atribuibles a la selección gamética o zigótica y pueden ser revertidos mediante la inversión del cruzamiento.

13. El grupo de ligamiento 7 de Fragaria diploide contiene una región directamente relacionada

con la autoincompatibilidad en F. bucharica que no había sido descrita hasta la fecha.

14. Se han desarrollado líneas de introgresión para caracteres agronómicamente interesantes, como el desarrollo de estolones, que puede suponer una mejora directa sobre la variedad ‘Reine des Vallées’.

15. El análisis preliminar de la colección ha permitido localizar en el genoma de Fragaria diploide doce loci relacionados con caracteres cuantitativos y cualitativos de gran importancia económica, implicados en distintos parámetros de calidad del fruto y de la planta de fresa como la vernalización, la duración del periodo vegetativo, la floración en día corto, el tamaño de las hojas, la forma y tamaño del fruto o la resistencia al oidio.