Estudio genético de la maduración del fruto en melón en la línea isogénica SC3-5-1

Abstract

La maduración de los frutos es un proceso fisiológico complejo y altamente regulado en el que se producen una serie de cambios bioquímiccos en el fruto: color, aroma, estructura del mismo; hasta el completo desarrollo del fruto maduro. Este proceso es regulado principalmente por el etileno en frutos climatéricos, mientras que en el caso de los frutos no climatéricos se desconoce el mecanismo de regulación aunque se ha demostrado el papel de otras hormonas como las auxinas, los brasinoesteroides y el ácido abcísico. La coexistencia en melón de variedades climatéricas y no climatéricas junto con disponibilidad de un gran número de herramientas genéticas y genómicas hacen del mismo un sístema adecuado para el estudio de la maduración de los frutos. Para el estudio genético de la maduración se generó una población F2 a partir del cruzamiento entre el parental no climatérico Piel de Sapo (PS) y la línea climaterica SC3-5-1, en la que previamente se había descrito un QTL en el GL III (ETHQB3.5), que inducía la maduración climatérica de los frutos. Durante este trabajo de tesis se detectó un segundo QTL (ETHQV6.3) en el GL VI de la misma línea. Ambos QTLs son capaces de inducir, de forma individual, la maduración climatérica de los frutos, siendo los efectos de ETHQV6.3 mayores que los de ETHQB3.5 sobre la misma. Éstos además interactuan de forma epistática resultando en una precocidad de los frutos, que requieren de un menor tiempo para madurar que en el caso de poseer exclusivamente uno de los QTLs. Se desarrolló un mapa genético de alta resolución en torno a ETHQV6.3, localizándo dicho locus en una región de 4.5 Mb en la región centrómerica del GL VI. Durante la segunda parte de este trabajo de tesis se llevó a cabo un análisis transcriptómico en fruto maduro de la línea climatérica SC3-5-1 y el parental no climatérico PS, que permitió definir una serie de genes candidatos en el intervalo del locus ETHQV6.3. Finalmente, se caracterizó un miembro de la familia de los factores de transcripción NAM/NAC, MELO3C016536, idéntificándose una mutación que produce un cambio aminoacídico en la secuencia de la proteína, una serina en el parental PS se convierte en prolina en la línea SC3-5-1.

Fruit ripening is a highly and complex physiological process, with a set of biochemical changes, including the conversion of starch to sugars, fruit softening, accumulation of pigments such as carotenoids, and synthesis of aroma volatiles. The ripening process is mainly regulated by ethilene in climacteric fruits; whereas in non-climacteric fruits other hormones such auxines, brassinosteroids, and abcisic acid seem to be more important though a general model still remains unclear. The co-existence in melon of both climacteric and non-climacteric varieties and the availabilty of a set of genetic and genomic resources make melon a suitable model for genetic studies of fruit ripening. A F2 population generated from the cross between the climacteric NIL SC3-5-1, that harbours a QTL (ETHB3.5) in LG III for fruit ripening, and the non-climacteric line Piel de Sapo (PS) was used to study the genetic control of fruit ripening in the climacteric line. In the current study a new QTL, ETHQV6.3, was detected in LG VI in the same NIL inducing climacteric fruit ripening. These QTLs are capable, individually, of inducing climacteric ripening in the nonclimacteric background, being the effects of ETHQV6.3 greater than that of ETHQB3.5. The QTLs interact epistatically advancing the timing of ripening, reducing the time needed to produce mature fruits. ETHQV6.3 was fine-mapped to a 4.5 Mb physical region of the melon genome, probably in the centromeric region of LG VI. The study of the transcriptome of ripe fruits from the climacteric line SC3--5-1 and the non-climacteric parental PS, allowed us to define a set of candidate genes in the region of ETHQV6.3. Finally, a member of the transcription factor family NAM/NAC, MELO3C016536, was characterized identifying a non synonimous mutation that results in the substitution of a serine in PS by a proline in the line SC3-5-1.