APROVECHAMIENTO DE HERRAMIENTAS GENETICAS Y GENOMICAS PARA DESARROLLO DE NUEVAS POBLACIONES PARA LA MEJORA DEL MELON POR RESISTENCIA A PATÓGENOS Y CALIDAD

Abstract

[ES] En la actualidad, el melón (Cucumis melo L.) es un cultivo con gran impacto económico mundial que se cultiva en más de 100 países. Su adaptación a diversas regiones en todo el mundo ha dado como resultado el gran polimorfismo actualmente observado en la especie. Esta variabilidad genética es un recurso imprescindible en los programas de mejora, pues constituye un reservorio valioso de nuevos alelos. La utilización de herramientas moleculares permite la optimización de los programas de mejora convencionales, consiguiendo el desarrollo de nuevas variedades más rápidamente y adaptándose así a las exigencias del productor y las preferencias del consumidor. El desarrollo de líneas de introgresión (ILs) mediante la ayuda de técnicas moleculares que facilitan el proceso de selección, constituye una estrategia óptima para la introducción de características favorables procedentes de tipos silvestres en cultivares comerciales. En la presente Tesis Doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs usando la entrada Queen's Pocket melon (del grupo Dudaim) de Irak, como parental exótico donante y el cultivar español 'Piel de Sapo' (del grupo Ibericus) como parental recurrente. Durante el proceso de generación de las ILs no sólo se tuvo en cuenta el genotipado (mediante diversas técnicas como HRM, la plataforma Agena Bioscience y GBS) para optimizar la recuperación del fondo genético recurrente, el número de introgresiones y la cobertura del genoma del parental donante, sino también el fenotipo mostrado por las diferentes familias. La selección final, formada por 16 ILs, presenta un promedio de 1,4 introgresiones por IL y representa el 62,6 % del genoma del parental donante. La caracterización fenotípica de esta colección de ILs permitió la identificación de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en los dos ambientes evaluados. De éstos, 22 QTLs corresponden a caracteres morfológicos como peso, forma, reticulado, ancho de pulpa y cavidad; 9 QTLs están relacionados con características asociadas a maduración climatérica como la presencia de la capa de abscisión, aroma y firmeza de la pulpa; y uno se refiere al contenido de sólidos solubles. Muchos de los QTLs identificados en este trabajo no han sido descritos anteriormente, lo cual constituye un valioso recurso tanto de alelos nuevos potencialmente interesantes en mejora como para el estudio de las regiones genómicas y genes implicados en el control de ciertos caracteres de interés agronómico. Por otra parte, otros QTLs confirmaron regiones previamente descritas por otros autores. En esta Tesis se describen líneas potencialmente interesantes en cuanto a presencia de aroma, tamaño reducido del fruto y/o formas más redondeadas, características buscadas en el mercado de tipos 'Piel de Sapo'. La caracterización de ese conjunto de ILs también se llevó a cabo para la resistencia a un hongo patógeno del suelo, Macrophomina phaseolina. A pesar de la moderada resistencia descrita en trabajos anteriores para el parental Dudaim, ninguna línea resultó resistente. El estudio que se presenta en esta Tesis acerca de la influencia de la temperatura en la patogenicidad de este hongo ha demostrado que la resistencia del parental es superada con temperaturas altas y por tanto, no es estable. En este cribado, tan sólo una entrada silvestre africana resultó resistente a temperaturas altas. De igual manera se realizó un ensayo de tolerancia a los hongos del suelo Monosporascus cannonballus y M. eutypoides, principales responsables del colapso del melón, que causa también muchas pérdidas económicas. Los resultados permitieron concluir que M. cannonballus presenta mayor patogenocidad que M. eutypoides y que la temperatura también afecta de forma importante a la severidad de los síntomas, apoyando estudios previos. Las dos entradas africanas y de la India que presentaron mayor tolerancia a Monosporascus spp. pueden ser de interés en futu

[CA] A l'actualitat, el meló (Cucumis melo L.) és un conreu amb gran impacte econòmic que es cultiva en més de 100 països. La seua adaptació a diverses regions per tor el món ha donat com a resultat el gran polimorfisme que actualment observem en l'espècie. Esta variabilitat genètica és un recurs imprescindible en els programes de millora, ja que constitueix un reservori valuós de nous al¿lels. La utilització de ferramentes moleculars permet l'optimització dels programes de millora convencionals, aconseguint el desenvolupament de noves varietats més ràpidament i adaptant-se així a les exigències del productor i les preferències del consumidor. El desenvolupament de línies d'introgressió (ILs) mitjançant l'ajuda de tècniques moleculars que faciliten el procés de selecció, constitueix una estratègia òptima per a la introducció de característiques favorables vinents de tipus silvestres en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col¿lecció d'ILs usant l'entrada Queen's Pocket melon (grup Dudaim) d'Iraq, com a parental exòtic donant i el cultivar espanyol 'Piel de Sapo' (grup Ibericus) com a parental recurrent. Durant el procés de generació de les ILs no solament es tingué en compte el genotipatge (mitjançant diverses tècniques com HRM, la plataforma Agena Bioscience i GBS) per a optimitzar la recuperació del fons genètic recurrent, el nombre d'introgressions i la cobertura del genoma del parental donant, sinó també el fenotip mostrat per les diferents famílies. La selecció final, formada per 16 ILs, presenta una mitjana de 1,4 introgressions per IL i representa el 62,6% del genoma del parental donant. La caracterització fenotípica d'aquesta col¿lecció d'ILs permeté la identificació de 32 QTLs (Quantitative Trait Loci) estables en els dos ambients avaluats. D¿aquests, 22 QTLs corresponen a caràcters morfològics com pes, forma, reticulat, amplària de polpa i cavitat; 9 QTLs estan relacionats amb característiques associades a maduració climatèrica com la presència de la capa d'abscissió, aroma i fermesa de la polpa; i un es refereix al contingut de sòlids solubles. Molts dels QTLs identificats en este treball no han sigut descrits anteriorment, cosa que constitueix un valuós recurs tant d¿al¿lels nous potencialment interessants en millora com per a l¿estudi de les regions genòmiques i gens implicats en el control de certs caràcters d'interés agronòmic. Per una altra banda, altres QTLs confirmaren regions prèviament descrites per altres autors. En esta Tesi es descriuen ILs potencialment interessants respecte a la presència d¿aroma, mesura reduïda del fruit, i/o formes més arrodonides, característiques buscades en el mercat de tipus 'Piel de Sapo'. La caracterització d¿aquesta col¿lecció d'ILs també es va dur a terme per a la resistència a un fong patogen del sòl, Macrophomina phaseolina. Malgrat la moderada resistència descrita en treballs anteriors per al parental Dudaim, cap línia resultà resistent. L'estudi que es presenta en aquesta Tesi sobre la influència de la temperatura en la patogenicitat d'aquest fong ha demostrat que la resistència del parental es superada amb temperatures altes i per tant, no és estable. En aquest estudi, tan sols una entrada silvestre africana resultà resistent a temperatures altes. També es va realitzar un assaig de tolerància als fongs del sòl Monosporascus cannonballus i M. eutypoides, principals responsables del col¿lapse del meló, que causa també moltes pèrdues econòmiques. Els resultats permeteren concloure que M. cannonballus presenta major patogenicitat que M. eutypoides i que la temperatura també afecta de forma important a la severitat dels símptomes, recolzant estudis previs. Les dues entrades africanes i la hindú que presentaren major tolerància a Monosporascus spp. poden ser d'interés en futurs programes de millora.

[EN] Nowadays, the melon (Cucumis melo L.) is a crop with great economic impact worldwide that is grown in more than 100 countries. Its adaptation to diverse regions around the world has turned out in the high polymorphism this species shows. This genetic variability is an indispensable resource for breeding programs, since it is a valuable reservoir of new alleles. The use of molecular tools allows the optimization of conventional breeding programs, achieving the development of new varieties more quickly and adapting to the demands of the producer and to consumer preferences. The development of Introgression Lines (ILs) employing molecular techniques to assist in the selection process, constitutes an optimal strategy for the introduction of favourable traits from wild types in commercial cultivars. In this PhD thesis the development of an ILs collection is described, using the Queen's Pocket melon accession (Dudaim group) of Irak as the exotic donor parental and the Spanish cultivar 'Piel de Sapo' (Ibericus group) as the recurrent parental. During the ILs generation process, not only genotyping was taken into consideration (several techniques such as HRM, the Agena Bioscience platform and GBS were used) to optimize the recovery of the recurrent genetic background, the number of introgressions and the coverage of the donor genome, but also the phenotype shown by the different families. A set of 16 ILs was finally selected, bearing an average of 1.4 introgressions per IL and representing 62.6% of the donor genome. The phenotypic characterization of this IL collection allowed the identification of 32 stable QTLs (Quantitative Trait Loci) in the two environments evaluated. Out of these, 22 QTLs correspond to morphological traits such as weight, shape, netting, flesh width and cavity; 9 QTLs are related to traits associated with the climacteric ripening such as the presence of the abscission layer, aroma and flesh firmness; and one related to the soluble solids content. Many QTLs identified in this work have not been described previously. This implies new alleles of potential interest not only in breeding but also in the study of new genomic regions and genes controlling agronomical and quality traits. On the other hand, other QTLs confirmed regions previously described by other authors. In this work, interesting lines are described in terms of the presence of aroma, reduction of fruit size and / or more rounded shapes, characteristics requested by 'Piel de Sapo' consumers. The phenotyping of this set of ILs was also carried out for searching for resistance to a pathogenic soil fungus, Macrophomina Phaseolina. Despite the moderate resistance described for the Dudaim parental in a previous work, no line was resistant. The study presented herein about the influence of temperature on the pathogenicity of this fungus, has shown that the resistance of the donor parenal is overcome with the temperature increase and therefore, is not stable. In this screening, only one African wild accession was resistant to high temperatures. In addition, an assay searching for tolerance to the fungi of the soil, Monosporascus cannonballus and M. eutypoides, the main responsible for melon collapse, was carried out. The results allowed us to conclude that M. cannonballus presents higher pathogenicity than M. eutypoides. Additionally, temperature also affected the symptoms severity, which is coherent with previous studies. Two African and one Indian accessions were the ones displaying higher tolerance to Monosporascus spp. They may be of great interest in future melon breeding programs.