Análisis de qtls. en una población de mapeo de girasol (Helianthus annuus L.) derivada de un cruzamiento inter-subespecifico

"El mejoramiento del girasol, la segunda especie con mayor producción de aceite a nivel mundial, depende en gran medida de la introducción de diversidad genética de material silvestre. El descubrimiento de restos de girasol domesticado de aproximadamente 4,000 años de antigüedad en San Andrés, Tabasco, implica un origen de domesticación más antiguo y posiblemente independiente en México con relación al este de Norteamérica. El objetivo del presente trabajo fue detectar posiciones de loci de caracteres cuantitativos (QTL’s) y estimar sus efectos genéticos, especialmente aquellos relacionados con la domesticación del girasol. Se trabajó con ocho caracteres: altura de planta, número y diámetro de capítulos, número y peso de aquenios, días a floración, días a madurez fisiológica, y contenido de aceite de aquenios, con el enfoque de mapeo por intervalos en una población de 149 líneas F2:3, derivada de un cruzamiento de girasol cultivado “HA89” (Helianthus annuus L. var. macrocarpus (DC.) Cockerell) y silvestre “Ac-8-2” (Helianthus annuus L. ssp. texanus Heiser). Para la evaluación de la población F2:3 en condiciones de campo, incluyendo los dos progenitores, se utilizó el diseño experimental de bloques incompletos al azar con dos repeticiones. Para llevar a cabo los análisis de QTL’s se utilizó el software MapQTL 4.0, tomando como base un mapa de ligamiento genético de baja densidad basado en marcadores AFLP, el cual cubre 581.452 cM en 17 grupos de ligamiento, y de acuerdo a los diferentes mapas genéticos publicados, este representa aproximadamente el 43.73% del promedio del genoma de Helianthus annuus L. Se consideró un nivel de significancia estadística de amplitud genómica de 0.05 en la detección de QTL’s. Para establecer los valores críticos de los estadísticos de prueba se realizaron pruebas de permutación, solamente para aquellos grupos de ligamiento con un LOD score >1.5. Para determinar alguna posible asociación carácter-marcador se realizó un ANOVA por locus individual no ligado para cada carácter evaluado en el software de análisis de datos R (versión 2.6.0). Se identificó un QTL significativo con amplitud genómica de 0.017 para peso de aquenios. Asimismo, se identificaron cinco QTL’s sugestivos (aquellos mostrando una significancia de amplitud de grupo de ligamiento < 0.05, pero con valor de amplitud genómica > 0.05) a través del mapeo por intervalos para altura de planta, número y diámetro de capítulos, número y peso de aquenios. Los QTL’s detectados (incluyendo los sugestivos) explicaron de 7.1 al 11.9% de la varianza fenotípica para cinco caracteres evaluados. El análisis de marcadores individuales identificó cuatro loci no ligados que afectan al carácter número de aquenios y días a madurez fisiológica en forma altamente significativa (P <0.001). El contenido de aceite de aquenios en 83 líneas de girasol fluctuó de 20.16 a 43.10% a través del método Blight y Dyer. Este estudio contribuirá al conocimiento de la genética de la domesticación del girasol, así como en la generación de marcadores para selección con fines de mejoramiento genético, dirigido a la introgresión de caracteres silvestres a variedades de girasol elite."

"The improvement of cultivated sunflower, the second largest oilseed crop in the world, depends largely on the introduction of genetic diversity from wild species. The discovery of 4,000 years old domesticated sunflower remains from San Andrés, Tabasco, implies an earlier and possibly independent origin of domestication in México than eastern North America. The purpose of the present study was to detect quantitative trait loci (QTL’s) positions and its genetic effects, especially those related with sunflower domestication. Eight traits were evaluated and analyzed by interval mapping: plant height, branching, head diameter, number of achenes, achene weight, days to flowering, days to physiological maturity, and seed oil content in a population of 149 lines F2:3, derived from the cross of a cultivated sunflower line “HA89” (Helianthus annuus L. var. macrocarpus (DC.) Cockerell), and a wild sunflower accession “Ac-8-2” (Helianthus annuus L. ssp. texanus Heiser). The F2:3 population and its progenitors were grown in field conditions, by using a random incomplete block design with two replications. QTL analyses were carried out in MapQTL 4.0, in a low-density genetic linkage map based on AFLP markers, which covers 581.452 cM on 17 linkage groups, and it represents approximately 43.37 % of the average Helianthus annuus L. genome, according to the genetic linkage maps published up to date. A genome-wide statistical significance of 0.05 was used to detect QTL’s. To determine the empirical significance threshold values, permutation tests were performed, only in linkage groups showing a LOD score >1.5. Single marker-analyses using ANOVA per unlinked individual locus for each trait evaluated was carried out to determine any possible association marker trait in R (versión 2.6.0). One QTL with genome-wide significance of 0.017 for achene weight was identified. Likewise, interval mapping identified five putative QTL’s (those showing a linkage group-wide statistical significance < 0.05, but with a genome-wide statistical significance > 0.05) for plant height, branching, head diameter, number of achenes, and achene weight. All of QTL’s detected explained 7.1 to 11.9% of the phenotypic variance for five traits evaluated. Single-marker analyses identified highly significantly (P <0.001) four unlinked loci for number of achenes and days to physiological maturity. The seed oil content in 83 sunflower lines ranged from 20.16 to 43.10 % by the Blight and Dyer method. This work will contribute to the knowledge of the genetics of sunflower domestication, and it will generate markers for selection with breeding purposes, aimed to wild trait introgression in elite sunflower cultivars."