Prospección de atributos genéticos en una población RILs del género Arachis para desarrollar un sistema de marcadores moleculares como herramienta para selección asistida en la obtención de cultivares de maní

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2021

Fil: de Blas, Francisco Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: de Blas, Francisco Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Universidad Nacional del Nordeste (UNNE). Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE); Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE); Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Cátedra de Química Biológica; Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

El maní (Arachis hypogaea L.) es un cultivo industrial importante en Argentina. El cambio climático global y los requerimientos humanos de alimentación evidencian la necesidad de contar con materiales genéticamente diversos para la mejora adaptativa y productiva del maní cultivado. La diversidad encontrada en el germoplasma secundario del género Arachis ofrece recursos para seleccionar materiales con variabilidad morfológica, nutritiva y de resistencia a enfermedades como el “carbón del maní”. Esta enfermedad causada por Thecaphora frezii, es un problema para el sector productivo y una amenaza latente para la producción mundial de maní. Este trabajo tiene como objetivos, identificar QTLs de resistencia al carbón del maní mediante el uso de SNPs, en un contexto genético tetraploide. Caracterizar la variabilidad morfológica, composición química proximal y ácidos grasos de una población de RILs del género Arachis. La que estuvo compuesta de 103 líneas derivadas del cruzamiento entre [A. hypogaea (susceptible) × anfidiploide artificial (resistente). Estas fueron caracterizadas genotípicamente con SNPs mediante la plataforma 48K Axiom Arachis2 y se evaluó la variabilidad fenotípica de los caracteres mencionados. La variabilidad macromorfológica fue elevada y se detectaron correlaciones entre caracteres morfológicos vegetativos y reproductivos con la resistencia al carbón del maní. Las variables químicas proximales mostraron variación, al igual que en el contenido de ácidos grasos y se concluyó que las especies silvestres no habrían introgresado segmentos genómicos indeseables para la estabilidad oxidativa de los aceites. El análisis del contenido de ácido oléico, confirmó que la herencia del carácter se ajusta al modelo de dos loci dialélicos con dominancia completa y con interacción epistática doble dominante. Por otro lado, el anfidiploide y 29 RILs fueron resistentes al carbón con una incidencia < 11%. Se construyó un mapa genético con 1819 SNPs en 21 grupos de ligamiento. Se identificaron dos QTLs, qSmIA08 y qSmIA02/B02, en los cromosomas A08 y A02/B02, que explicaron el 17,52% y el 9,06% de la varianza fenotípica, respectivamente. El efecto combinado de ambos redujo el 57% de la incidencia de carbón. Dentro de los QTLs se identificaron 44 modelos de genes de resistencia. El estudio de esta población de RILs, constituye un avance significativo para el desarrollo de nuevos cultivares de maní con diferentes fuentes de resistencia. El QTL mayor y menor identificados en este estudio proporcionan nueva información de la arquitectura genética de la resistencia al carbón del maní que podrían ser utilizados en programas de mejoramiento para obtener nuevas variedades resistentes al carbón del maní. Las mismas permitirían recuperar el potencial productivo del sector manisero que, traducido en divisas, alcanzaría US$ 150 millones.

Peanut (Arachis hypogaea L.) is an important crop in Argentina. Climate change and good quality food for people imposes a great challenge for crops. It turns out with the necessity of genetic diversity in vegetal materials for breeding and improvement of adaptive and productive traits of the cultigen. Though the genetic diversity found in the secondary genetic pool of Arachis genus, provides a source to select materials with morphologic, nutritional quality variability and resistance to diseases as peanut smut. This disease, caused by Thecaphora frezii is an issue for farmers and the peanut industry in Argentina. Even though it is a local problem, may soon become a global peanut community threat. This study is aimed to identify QTLs for peanut smut resistance using SNPs within a tetraploid genetic background. To characterize morphologic, proximal chemical composition and fatty acids in a 103 of RILs population which was obtained by crossing [A. hypogaea (susceptible) × synthetic amphidiploid (resistant)]. These were genotyped using the 48k, Axiom Arachis2 and the phenotipic variability was evaluated. The morphologic variability was high and correlations were found between vegetative and reproductive morphologic traits and peanut smut resistance. The proximal chemical variables showed a broad range of variability as in the fatty acid content and wild progenitors would not have introgressed undesirable traits for oils oxidative stability. The oleic acid analysis confirmed that the inheritance of the trait fits under the model of two complete dominance bi-allelic loci and double dominant epistatic interaction. The amphidiploid and 29 RILs were resistant to peanut smut (incidence < 11%). A genetic map with 1819 SNPs arranged into 21 linkage groups was constructed. Two consistent quantitative trait loci (QTLs) were identified qSmIA08 and qSmIA02/B02, located on chromosomes A08 and B02, respectively. The QTL qSmIA08 explained 17,52% of the phenotypic variance, while qSmIA02/B02 explained 9,06% of the phenotypic variance. Both QTLs reduced smut incidence by 57% and were stable over the three years of evaluation. The genome regions containing the QTLs were rich in R-genes. The study of the RIL population with resistance derived from wild species constitute an important advance for the development of new peanut varieties resistant to peanut smut. Conclusively, one major QTL and a minor QTL identified in this study provide new insights into the genetic architecture of peanut smut resistance that may aid in breeding new varieties resistant to peanut smut that would recover the productive potential of the peanut cluster in Argentina, in terms of money that means aproximately US$ 150 billion.

Fil: de Blas, Francisco Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: de Blas, Francisco Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Universidad Nacional del Nordeste (UNNE). Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE); Argentina.

Fil: Seijo, José Guillermo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE); Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Cátedra de Química Biológica; Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.

Fil: Grosso, Nelson Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (IMBIV); Argentina.