Mutagénesis insercional de tomate cv. MicroTom e identificación de mutantes relacionados con el desarrollo temprano de cv. MoneyMaker

Abstract

[ES] El tomate (Solanum lycopersicum L.) pertenece a la familia Solanaceae y es uno de los cultivos hortícolas de mayor relevancia económica a nivel mundial. Se caracteriza por tener un ciclo de vida corto, una fecundación autógama y un genoma relativamente pequeño, lo que lo convierte en una especie modelo para estudios de genética del desarrollo reproductivo y la maduración de frutos carnosos. Por todo ello, resulta de gran interés conocer los genes clave que afectan al desarrollo de la planta de tomate y su interacción con agentes externos, tanto desde un punto de vista puramente académico como desde un punto de vista aplicado.

Con el fin de facilitar y agilizar la identificación de genes en tomate, el grupo de investigación de Cultivo In Vitro y Mejora Vegetal tiene el objetivo de poner a punto un método de transformación mediante mutagénesis insercional eficiente para el cultivar MicroTom. En este Trabajo Fin de Máster se ha conseguido mejorar significativamente dicha eficiencia y se han planteado posibles mejoras. Además, se ha aumentado la colección de mutantes del cultivar MicroTom.

El escrutinio de poblaciones de plantas sometidas a mutagénesis insercional permite detectar mutantes y, a partir de ellos, identificar los genes implicados en características específicas de forma sencilla. Con el fin de identificar nuevos genes que controlan caracteres del desarrollo temprano se ha llevado a cabo el escrutinio de las progenies de 47 líneas T-DNA de tomate mediante la utilización del cultivo in vitro. La aplicación de esta metodología presenta las ventajas respecto al escrutinio in vivo de que se necesita un menor tiempo y espacio, hay una mayor homogeneidad en las condiciones ambientales, resulta sencillo detectar alteraciones en el sistema radicular y existe la posibilidad de detectar mutantes afectados en su capacidad morfogenética. Se identificaron siete nuevos mutantes de desarrollo temprano relacionados con fenotipos compactos, alteraciones en la capacidad de regeneración de cotiledones y alteraciones en el desarrollo de la raíz. Cinco de estos nuevos mutantes deberán ser corroborados mediante la evaluación de la TG3. Además, se realizó la caracterizar fenotípicamente, se determinó el modo de herencia y si existía cosegregación entre el fenotipo mutante y un inserto T- DNA.

Por último, se corroboró la naturaleza mutante en 15 líneas de las 25 previamente identificadas y se mejoró la caracterización fenotípica, genética e histológica de las línea 1920 ET MM, 1801 ET MM, 1425 ET MM y 1662 ET MM. La identificación posterior de los genes alterados en estos mutantes nos permitirá avanzar en el conocimiento de todos los procesos biológicos que tienen alterados.

[EN] Tomato (Solanum lycopersicum L.) belongs to the Solanaceae family and is one of the most economically important horticultural crops worldwide. It is characterized by having a short life cycle, an autogamous fertilization and a relatively small genome, which makes it a model species for genetic studies of reproductive development and ripening of fleshy fruits. For all these reasons, it is of great interest to know the key genes that affect the development of the tomato plant and its interaction with external agents, both from a purely academic point of view and from an applied point of view.

In order to facilitate and speed up the identification of genes in tomatoes, the In Vitro Culture and Plant Breeding research group aims to develope a method of transformation through efficient insertional mutagenesis for the MicroTom cultivar. In this Master's Degree Final Project, it has been possible to significantly improve this efficiency and possible improvements have been proposed. In addition, the MicroTom cultivar's collection of mutants has been increased.

Screening plant populations undergoing insertional mutagenesis makes it possible to detect mutants and, from them, to identify the genes involved in specific traits in a simple way. In order to identify new genes that control early developmental traits, the progeny of 47 tomato T-DNA lines have been scrutinized using in vitro culture. The application of this methodology has the advantages over in vivo scrutiny that less time and space are needed, there is greater homogeneity in environmental conditions, it is easy to detect alterations in the root system and there is the possibility of detecting mutants affected in their morphogenetic capacity. Seven new early-developing mutants related to compact phenotypes, alterations in the ability of cotyledons to regenerate and alterations in root development were identified. Five of these new mutants will need to be corroborated by TG3 evaluation. In addition, phenotypic characterization was performed, the mode of inheritance was determined, and if there was cosegregation between the mutant phenotype and a T-DNA insert.

Finally, the mutant nature was corroborated in 15 lines of the 25 previously identified and the phenotypic, genetic and histological characterization of lines 1920 ET MM, 1801 ET MM, 1425 ET MM and 1662 ET MM was improved. The subsequent identification of the altered genes in these mutants will allow us to advance in the knowledge of all the biological processes that have been altered.