Validación de QTLs asociados a caracteres de floración y calidad del fruto en Cucurbita pepo

Abstract

[EN] The species Cucurbita pepo, which is the most important within the genus Cucurbita, is one of the least studied species of the Cucurbitaceae family. The development of genomic tools is fairly recent in this species.

The use of a new generation of sequencing methods and mass genotyping has made progress in the investigation of gene mapping and development of new genetic maps in this species. A few years ago the first transcriptome was developed in the C. pepo species (Blanca et al., 2011), which allowed the in silico identification of molecular markers of high quality SNP type. Then, the first two SNP genetic maps were constructed by using massive sequencing technology 454/Roche and GoldenGate genotyping platform (Ilumina).The first map, with 304 SNPs mapped, was formed from an F2 population from the cross of two subspecies of C. pepo, the ovifera (texana) subspecies Scallop morphotype and pepo subspecies Zucchini morphotype, of great economic importance. The other genetic map was parallel constructed using an F2 population of crossing of two genetically very distant morphotypes, such as the pepo subspecies Pumpkin morphotype and ovifera (texana) subspecies Scallop morphotype (results not yet published). Both populations were phenotyped for many vegetative, flowering and fruit characters, and with SNP genotyping a study of QTLs was carried out (Quantitative Trait Loci) (Esteras et al., 2012). Since both populations were phenotyped for the same characters and were genotyped with the same set of markers it has been possible to compare the results obtained with both maps.

This study aims to validate some of these QTLs, which were found to be of great commercial interest in the genetic map of the cross Pumpkin x Scallop, some of which are also common in the genetic map of the cross Scallop x Zucchini. This has been carried out by phenotyping and genotyping High Resolution Melting of four F3 families Pumpkin x Scallop selected, which started from mother plants with heterozygous genotype in these characters, analyzing the results by analysis of variance (ANOVA). QTLs tested are: soluble solids (Brix degrees) and Chroma in immature fruit (LG2); precocious flowering characters (LG3); of shape and size of the fruit (found in LG2 and LG11); and flesh colour characters of ripe fruit (LG16). By validation of some of these QTLs it is possible to confirm its location in certain regions of the genome. Knowledge of the markers linked to these regions will allow their characters to be manipulated in improvement programs through assisted selection of said markers.

[ES] La especie Cucurbita pepo, que es la de mayor importancia dentro del género Cucurbita, es una de las especies menos estudiadas de la familia de las Cucurbitáceas. El desarrollo de herramientas genómicas es bastante reciente en esta especie. La utilización de una nueva generación de métodos de secuenciación y genotipado masivo ha permitido avanzar en la investigación de la cartografía de genes y elaboración de nuevos mapas genéticos en esta especie. Hace pocos años se desarrolló el primer transcriptoma en la especie de C. pepo (Blanca et al., 2011), lo cual permitió la identificación in silico de marcadores moleculares de alta calidad de tipo SNP. A continuación se construyeron los dos primeros mapas genéticos mediante SNPs, utilizando la tecnología de secuenciación masiva 454/Roche y la plataforma de genotipado GoldenGate (Ilumina). El primer mapa, con 304 SNPs mapeados, se realizó a partir de una población F2 del cruzamiento de dos subespecies de C. pepo, la subespecie ovifera (texana) morfotipo Scallop y la subespecie pepo morfotipo Zucchini, de gran importancia económica. El otro mapa genético se elaboró paralelamente a partir de una población F2 del cruzamiento de dos morfotipos muy alejados genéticamente, como son la subespecie pepo morfotipo Pumpkin y la subespecie ovifera (texana) morfotipo Scallop (resultados todavía no publicados). Ambas poblaciones se fenotiparon para numerosos caracteres vegetativos, de floración y de fruto, y junto con el genotipado de SNPs se llevó a cabo un estudio de QTLs (Quantitative Trait Loci) (Esteras et al., 2012). Como ambas poblaciones se fenotiparon para los mismos caracteres y se genotiparon con el mismo set de marcadores ha sido posible comparar los resultados obtenidos con ambos mapas. Este trabajo tiene como objetivo validar algunos de estos QTLs de gran interés comercial encontrados en el mapa genético del cruzamiento Pumpkin x Scallop, algunos de los cuales son comunes también en el mapa genético del cruzamiento Scallop x Zucchini. Para ello, se ha llevado a cabo el fenotipado y genotipado mediante High Resolution Melting de cuatro familias F3 Pumpkin x Scallop seleccionadas, las cuales partían de plantas madres de genotipo heterocigoto en estos caracteres, analizando los resultados mediante un análisis de la varianza (ANOVA). Los QTLs analizados son: de sólidos solubles (Grados Brix) y Croma en frutos inmaduros (LG2); caracteres de precocidad de floración (LG3); de forma y tamaño del fruto (que se encuentran en los LG2 y LG11); y caracteres del color de la carne del fruto maduro (LG16). La validación de algunos de estos QTLs ha permitido confirmar su localización en regiones del genoma determinadas. El conocimiento de los marcadores ligados a estas regiones permitirá manejar estos caracteres en programas de mejora mediante seleccion asistida por los mismos.