Apareamiento intergenómico y formación de polen no reducido en híbridos trigo x aegilops

Cifuentes Ochoa, Marta (2007). Apareamiento intergenómico y formación de polen no reducido en híbridos trigo x aegilops . Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Agrónomos (UPM) [antigua denominación].

Descripción

Título: Apareamiento intergenómico y formación de polen no reducido en híbridos trigo x aegilops
Autor/es:
  • Cifuentes Ochoa, Marta
Director/es:
  • Benavente Bárzana, Maria Elena
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2007
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Agrónomos (UPM) [antigua denominación]
Departamento: Biotecnologia [hasta 2014]
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

RESUMEN Para que material genetico de una especie cultivada llegue a incorporarse de manera estable a una forma silvestre relacionada no es suficiente con que se forme el correspondiente hibrido interespecifico. Es necesario que durante la meiosis del hibrido, la region cromosomica donde se localiza esa secuencia se transfiera por recombinacion a un cromosoma homeologo de la otra especie y que, posteriormente, los cromosomas recombinantes originados en el hibrido se incorporen por retrocruzamiento a la especie silvestre. La presente memoria, que tiene por objeto de analisis algunos de los principales procesos responsables del exito en la transferencia genetica entre especies relacionadas, se ha centrado en el caso del trigo, uno de los cultivos mas importantes a nivel mundial, y algunas de sus especies silvestres afines. Para evaluar los procesos de transferencia genetica extraespecifica del trigo cultivado se han obtenido hibridos entre Triticum turgidum o T. aestivum y las especies del genero Aegilops mas extendidas en los paises de la cuenca mediterranea y, por tanto, mas susceptibles de incorporar material genetico del trigo por medio de fenomenos naturales de hibridacion: Aegilops geniculata, Ae. cylindrica , Ae. neglecta, Ae. triuncialis y Ae. ventricosa. En el grupo de las Triticineas, la utilizacion de sondas de ADN genomico en las tecnicas de hibridacion in situ (GISH) ha resultado muy util para la discriminacion de genomios en materiales poliploides, asi como de los genomios parentales en hibridos interespecificos. El analisis mediante GISH de la Metafase I meiotica en hibridos interespecificos sirve para conocer el patron de recombinacion intergenomica. Asi, se han analizado celulas en Metafase-I de diferentes combinaciones hibridas Aegilops×trigo mediante una modificacion de la tecnica GISH que ha combinado sondas de ADN genomico con las sondas pAs1 de Ae. tauchii y pTa71, sonda de ADN ribosomico. De esta manera, se ha incrementado el potencial de discriminacion de la GISH, al poder analizarse el nivel y patron de apareamiento de algunas regiones cromosomicas especificas. El nivel de apareamiento homeologo en Metafase-I ha resultado variable y dependiente del parental trigo, aunque otros factores genotipicos y no genotipicos pueden afectar a la frecuencia de apareamiento. Con respecto al patron Resumen 2 de apareamiento, las frecuencias relativas de los tipos de asociacion en Metafase-I se han mantenido con bastante consistencia, tanto en genotipos de la misma combinacion hibrida, como en hibridos entre trigo y diferentes especies Aegilops. La tecnica de GISH ha servido para revelar el nivel de apareamiento homeologo de los genomios de trigo con las especies silvestres, cuya frecuencia fue superior al 60%. Las regiones cromosomicas del genomio A han resultado mucho mas susceptibles de ser transferidas a las especies silvestres que las que se encuentran en el genomio B, tanto en los hibridos con trigo duro, como en los de trigo blando, aunque en estos ultimos los cromosomas del genomio D presentaron la mayor frecuencia de apareamiento con sus homeologos de la especie silvestre. El analisis de regiones cromosomicas especificas ha corroborado los resultados obtenidos a nivel de genomios completos, aunque no todos los cromosomas y/o regiones cromosomicas de un mismo genomio de trigo han mostrado la misma probabilidad de ser transferidas a las especies silvestres. Los hibridos interespecificos son generalmente esteriles debido a su reducida o incluso nula tasa de formacion de gametos funcionales, geneticamente equilibrados. Sin embargo, existen diversos mecanismos por los que un hibrido puede llegar a dejar descendencia y actuar a modo de puente en procesos de transferencia genetica entre especies relacionadas. Se han analizado los estadios que van desde anafase-I a polen maduro en los hibridos trigo×Aegilops detectandose anomalias en la primera y segunda division meiotica. Algunas de estas anomalias han desembocado en la formacion de tetradas de contenido cromosomico diploide. La frecuencia de esas tetradas 2n ha sido utilizada como estima de fertilidad. Tambien se ha realizado el analisis de viabilidad de polen maduro de los hibridos mediante la tincion de Alexander. Las mejores estimas de fertilidad han sido las derivadas de este ultimo, lo que sugiere una perdida de funcionalidad de muchos de los productos meioticos no reducidos desde el final de meiosis hasta la maduracion del polen. Se detecto una gran variabilidad en la produccion de gametos no reducidos mediante estos dos tipos de analisis, no solo entre combinaciones hibridas, sino tambien entre anteras de una misma planta, lo que demuestra la gran influencia de los factores no genotipicos en la produccion de este tipo de gametos. Algunos hibridos produjeron semillas por autofecundacion debido probablemente a la formacion de gametos 2n aunque se detectaron grandes variaciones en la produccion de semillas entre genotipos de la misma combinacion y entre plantas. Resumen 3 Por lo tanto, ambos factores genotipicos y no genotipicos deben estar involucrados en la fertilidad de los hibridos. Abstract 4 ABSTRACT The occurrence of interspecific hybridization is not the only requirement for gene transfer from a crop to a wild relative. Both crop and wild chromosomes must pair and recombine during meiosis and recombined sequences must be incorporated into the wild genome by subsequent backcrossing. The purpose of this memory is to analyze some of the main processes responsible of the success of gene transfer between related species. It has focused in the case of crop wheat, one of the most important cultivated species at world level, and some of its wild relatives. To evaluate extraspecific transfer from wheat, Triticum turgidum×Aegilops and Triticum aestivum×Aegilops hybrids have been obtained. Several species belonging to the genus Aegilops are the most widespread among the closest wheat relatives in the mediterranean basin, therefore they are prone to gene introgression from crop wheat by natural hybridization. These species are: Aegilops geniculata, Ae. cylindrica , Ae. neglecta, Ae. triuncialis and Ae. ventricosa. Genomic in situ hybridization (GISH) has proven to be very useful for discrimination of parental genomes in interspecific hybrids and derivatives, and it is being routinely used in many polyploid complexes. When used for the analysis of Metaphase-I associations in interspecific hybrids, GISH reveals the outcome of synapsis and crossing-over between the constituent genomes. Metaphase-I pairing of different Triticum×Aegilops hybrids has been analyzed by in situ hybridization experiments that combined both total genomic DNA probes and repeated DNA probes, namely, pAs1 from Ae. tauchii and ribosomal pTa71 probe. As a result, discrimination was increased so it has been possible to analyze the homoeologous pairing level and pattern at Metaphase-I for some chromosome regions. Metaphase-I pairing level has been variable and mainly dependent on wheat parent, though there must be some other factors, genotypic or not, affecting the pairing level. The pattern of homoeologous Metaphase-I association was consistent in different genotypes of each hybrid combination and also in different wheat×Aegilops combinations. GISH has revealed that wheat-Aegilops pairing has exceeded 60% of the whole pairing amount. On average, A genome sequences are much more likely to be Abstract 5 transferred to wild relatives than B genome sequences, both in durum and bread wheat hybrids although in the latter D genome showed the high frequency of wheat-wild associations. Analysis of specific chromosome arms has corroborate the results of individualized genomes even though not all wheat specific regions within the same genome have the same probability of being transferred to wild relatives. Interspecific hybrids are usually sterile because of their reduced formation of viable gametes, genetically balanced. However there are few mechanisms that allow hybrids to produce offspring that could act as a bridge for gene transfer between species. Anaphase-I to mature pollen stages of wheat×Aegilops hybrids has been analysed. First and second meiotic division showed disturbances, some of them resulted in tetrads with 2n chromosome content. Fertility estimations have been done with both tetrad analysis and pollen staining with Alexander solution. Best estimations were obtained with Alexander analysis, suggesting a loss in gamete viability from the end of meiosis to pollen maturation. Unreduced gamete production showed great variability in different hybrids combinations and also between anthers of the same hybrid plant. This results support the great influence of non-genotypic factors in 2n gamete production. Some hybrid plants produced seeds by selfing, likely due to unreduced gamete formation, but there were great variations between hybrid combinations, genotypes and hybrid plants within the same genotype. Therefore, genotypic and non-genotypic factors act simultaneously in hybrid fertility

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ID de Registro: 1811
Identificador DC: http://oa.upm.es/1811/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:1811
Depositado por: Archivo Digital UPM
Depositado el: 17 Sep 2009
Ultima Modificación: 20 Abr 2016 07:00
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