Natural occurring epialleles determine vitamin E accumulation in tomato fruits

Vitamin E (VTE) content is a low heritability nutritional trait for which the genetic determinants are poorly understood. Here, we focus on a previously detected major tomato VTE quantitative trait loci (QTL; mQTL9-2-6) and identify the causal gene as one encoding a 2-methyl-6-phytylquinol methyltransferase (namely VTE3(1)) that catalyses one of the final steps in the biosynthesis of γ- and α-tocopherols, which are the main forms of VTE. By reverse genetic approaches, expression analyses, siRNA profiling and DNA methylation assays, we demonstrate that mQTL9-2-6 is an expression QTL associated with differential methylation of a SINE retrotransposon located in the promoter region of VTE3(1). Promoter DNA methylation can be spontaneously reverted leading to different epialleles affecting VTE3(1) expression and VTE content in fruits. These findings indicate therefore that naturally occurring epialleles are responsible for regulation of a nutritionally important metabolic QTL and provide direct evidence of a role for epigenetics in the determination of agronomic traits.

Instituto de Biotecnología

Fil: Quadrana, Leandro Daniel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Centre National de la Recherche Scientifique. Ecole Normale Supérieure; Francia

Fil: Almeida de Souza, Juliana Beatriz. Universidade de Sao Paulo. Instituto de Biociências. Departamento de Botânica; Brasil

Fil: Asis, Ramón. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina

Fil: Duffy, Tomás. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina.

Fil: Dominguez, Pia Guadalupe. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Bermudez Salazar, Luisa Fernanda. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina

Fil: Conti, Gabriela. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina

Fil: Silva, Junia V. Corrêa da. Universidade de Sao Paulo. Instituto de Biociências. Departamento de Botânica; Brasil

Fil: Peralta, Iris Edith. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; Argentina

Fil: Colot, Vincent. Centre National de la Recherche Scientifique. Ecole Normale Supérieure; Francia

Fil: Asurmendi, Sebastian. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Fil: Fernie, Alisdair R. Max Planck Institute for Molecular Plant Physiology; Alemania

Fil: Rossi, Magdalena. Universidade de São Pablo. Instituto de Biociências. Departamento de Botânica; Brasil

Fil: Carrari, Fernando Oscar. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; Argentina