Universitat Autònoma de Barcelona
Monfort Vives, Amparo
2020-01-27
9788449093722
191 p.
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Biologia Animal, de Biologia Vegetal i d'Ecologia
La maduixa representa el cultiu de baies més consumit a tot el món, amb una producció de 9,2 milions de tones l’any 2017. Els programes de millora tradicionalment s’han centrat en els trets agronòmics, però la qualitat dels fruits s’ha convertit recentment en un objectiu principal. El sabor és el principal factor responsable de la qualitat de la maduixa, sent atractiu per el consumidor. La maduixa diploide (Fragaria vesca) es un model per a el maduixot, gràcies al cicle de vida perenne, genoma reduït, curt període generacional, sistema de transformació genètica senzill i eficient, i als abundants recursos genètics. L’objectiu principal d’aquest treball ha estat estudiar la base genètica del sabor en la maduixa diploide mitjançant una col·lecció de línies isogéniques (NIL) desenvolupada per un encreuament entre un pare recurrent F. vesca i el progenitor donant F. bucharica. En primer lloc, hem millorat la col·lecció NIL desenvolupada anteriorment amb deu noves línies, cobrint en total el 94,8% del parental donant. És una eina genètica altament rellevant per mapar diversos trets de maduixa diploides. Per localitzar els loci dels caràcters quantitatius (QTL)de sabor es van analitzar el pH, l’àcid cítric i ºBrix. Es va mapar un QTL estable associat a l’augment del pH, dos QTL majors per la reducció del pH, dos QTL majors per la disminució dels nivells de l’àcid cítric i un QTL per l’augment dels ºBrix. Per localitzarQTL majors per a compostos volàtils al LG5, hem estudiat en profunditat els compostos aromàtics a les línies del LG5. Es van identificar disset compostos volàtils clau i es van assignar cinc QTL. Els QTL de metil 2-aminobenzoat i mirtenil acetat es van localitzar a LG5:20-35cM,el QTL per disminuir el contingut de metil butanoat a LG5:11-20cM i dos QTL per a compostos volàtils verds (CVV) (Z)-3-hexenil acetat i (E)-2-hexenil acetat a LG5:50-76cM. Onze gens van ser seleccionats percandidats a controlar l’acumulació de compostos volàtils.Es va analitzar el nivell de transcripció F. vesca i les NILs. Finalment, es van verificar tres gens en LG5:0-35cM i tres gens en LG5:50-76cM per presentar diferències significatives en l’expressió entre el pare recurrent i les NILs amb al·lels de F. bucharica en LG5. El gen FvH4_5g29270 que codifica una isomerasa 3Z-2E-enal es va seleccionar com a gen candidat per a CVV en LG5:50-76cM. Per verificar la funció del gen FvH4_5g29270, es va construir el vector de sobreexpressió gènica i es va expressar de forma transitòria en F. vesca i en dos NILs amb l’al·lel F. bucharica de FvH4_5g29270 mitjançant transfecció mediada per agrobacterium. Els resultats de contingut de CVVno van ser els esperats, principalment a causa de la baixa eficiència de la transformació. Un altre caràcter de qualitat important es l’aparença del fruit. Es va analitzar el color de la maduixa amb vuit paràmetres de color per a tres collites en la col·lecció. El color taronja es va observar en algunes NILs i es va mapar en LG5:35-39cM. Es van analitzar divuit gens candidats en aquesta regió per obtenir el nivell d’expressió de la transcripció en fruites madures. El gen FvH4_5g14770 que codifica per una proteïna d’unió al complex de clorofil·la A-B dependent de la llum es va seleccionar com a gen candidat, ja que mostrava un nivell de transcripció significativament superior en fruites de color taronja que en fruites vermelles,iaquest canvi pot estar relacionat amb el procés de reducció del contingut de clorofil·la. Tots aquests resultats van proporcionar una base fonamental per a la millora de l’aroma i el color de la maduixa.
La fresa representa el cultivo de bayas más consumido en todo el mundo, con una producción de 9,2 millones de toneladas en el año 2017. Los programas de mejora se han centrado en caracteres agronómicos, siendo la calidad del fruto un objetivo principal en los últimos años. El sabor es el factor responsable de la calidad en la fresa, actuando directamente sobre el consumidor. La fresa diploide (Fragaria vesca) es modelo para elfresón, debido a su ciclo de vida perenne, pequeño genoma, corto periodo generacional, un sistema de transformación genética simple y eficiente y abundantes recursos genéticos. El objetivo principal de este trabajo es estudiar la base genética del sabor del fruto en la fresa diploide utilizando una colección de líneas isogénicas (NIL) desarrollada por un cruce entre unparental recurrente F. vesca y un parental donante F. bucharica. En primer lugar, incrementamos la colección NIL desarrollada previamente con 10 nuevas líneas, con una cobertura del 94.8% del genoma del parental donante. Para posicionarlos loci de los caracteres cuantitativos (QTL),se analizaron pH, ácido cítrico y ºBrix enfresas maduras. Se mapeó un QTL estable asociado alincrementodel pH, dos QTL asociados con su disminución, dos QTL asociados con la reducción en ácido cítrico y un QTL relacionado con incremento deºBrix. Debido a la localización en LG5 de QTL asociados a compuestos volátiles, estudiamos su acumulaciónen todas las líneas del LG5. Se identificaron diecisiete compuestos volátiles clave y se maparon cinco QTL. Los QTL asociados al metil2-aminobenzoato y mirtenil acetato se localizan en LG5:20-35cM. El QTL asociado a la disminución de metil butanoato se localizó en LG5:11-20cM. Dos QTL ligados a la variación decompuestos volátiles verdes (CVV) (Z)-3-hexenil acetato y (E)-2-hexenil acetato están en LG5:50-76cM. Los genes candidatos que controlan la acumulación de compuestos volátiles aromáticos en LG5fueron once yse analizósu transcripción en frutas completamente maduras de F. vesca y de las líneas NIL de la región LG5.Se identificaron tres genes en LG5:0-35cM y tres genes en LG5:50-76cM que presentan diferencias significativas en la expresión entre el padre F. vesca y las NIL que albergan alelos de F. bucharica. El gen FvH4_5g29270 que codifica una 3Z-2E-enal isomerasa se seleccionó como gen candidato para CVV en LG5:50-76cM. Para verificar la función del gen FvH4_5g29270, se construyó el vector de sobreexpresión génica y se expresó de forma transitoria en F. vesca y en las NILs que contienen el alelo de FvH4_5g29270 en F. bucharica mediante transfección mediada por agrobacterium. Sin embargo, los resultados del contenido de CVVno fueron los esperados, principalmente debido a la baja eficiencia de transformación. La importancia de apariencia externa enfresa es el color,y se analizó aplicando ocho parámetros de color en tres cosechas distintas en la colección. Se observó el color del fruto anaranjado en algunas NILs y se mapeó en LG5:35-39cM. Se analizaron dieciocho genes candidatos en esta región para determinar el nivel de expresión de la transcripción en frutos maduros en plantas de F. vesca y en las NILs que albergan la introgresión LG5:35-39. El gen FvH4_5g14770 que codifica para una proteína de unión al complejo clorofila A-B dependiente de luz se seleccionó como un buen gen candidato ya que mostró un nivel de transcripción significativamente mayor en las fresas de color anaranjado que en las fresas rojas, y dicho cambio puede estar relacionado con la reducción del contenido de clorofila. Todos estos resultados proporcionaron una base fundamental para la mejora del aroma y la variación del color de la fresa.
Strawberry, belonging to Fragaria genus, Rosaceae family, is the most commonly consumed berry fruit crop worldwide, with a production of around 9.2 million tons during 2017. Although traditionally breeding programs have been focused on improving agronomic traits, fruit quality has become a main goal recently. Fruit flavor is the main factor responsible for the fruit quality that is a direct factor attracting customers. The diploid strawberry (Fragaria vesca) serves as an important model plant for cultivated strawberry and Rosaceae family, due to its perennial life cycle, small genome, short generation time, a simple and efficient genetic transformation system and abundant genetic resources. The main goal of this work was to study the genetic basis of fruit flavor in diploid strawberry using a isogenic lines collection (NIL) developed by a cross between the recurrent parent F. vesca and the donor parent F. bucharica. Firstly, we improved the previously developed NIL collection with 10 new lines added. Finally, this population consists of 49 lines with overlapping introgressions covering 94.8% of background of donor parental line. It is a highly relevant genetic tool for mapping a variety of traits for diploid strawberry. Fruit flavor traits, including pH, citric acid and oBrix of ripe fruits of the collection were statistically analyzed for mapping as quantitative traits loci (QTL). One stable QTL was mapped for increasing pH and two major QTL for decreasing pH. Two major QTL were mapped for decreasing citric acid and one QTL for increasing oBrix. Due to locating many major QTL for aroma volatile compounds in LG5, we deeply studied the aroma compounds in the new lines harboring introgressions in LG5. Seventeen key volatile compounds were identified and five QTL were mapped. The QTL for methyl 2-aminobenzoate and myrtenyl acetate were located in the same region LG5:20-35cM.The QTL for decreasing methyl butanoate content was located in LG5:11-20cM. Two QTL for green volatile compounds (Z)-3-hexenyl acetate and (E)-2-hexenyl acetate were located in LG5:50-76cM. In order to investigate the major genes controlling aroma volatile compounds accumulation, eleven genes were selected as important candidate genes to analyze the transcription level in fully ripe strawberry fruits of F. vesca and NILs harboring F. bucharica alleles. Finally, three genes in LG5:0-35cM and three genes in LG5:50-76cM were verified to present significant differences in expression between the recurrent parent F. vesca and the NILs harboring F. bucharica alleles in these LG5 regions. The gene FvH4_5g29270 encoding a 3Z-2E-enal isomerase was selected as candidate gene for green leaf volatile compounds in LG5:50-76cM. For verifying the function of gene FvH4_5g29270, the gene overexpression vector was constructed and transiently expressed in F. vesca and two NILs with the F. bucharica allele of FvH4_5g29270 via agrobacterium mediated transfection. However, the green volatile compounds content results were unexpected, mainly due to the low transformation efficiency. Attending to the important fruit appearance traits, the fruit color was analyzed with eight color parameters for three harvests. Orange fruit color was observed in some NILs and was mapped in LG5:35-39cM. Eighteen candidate genes in this region were analyzed for transcript expression level in fully ripen fruits from the recurrent parent F. vesca and NILs harboring the introgression containing LG5:35-39. The gene FvH4_5g14770 encoding light-harvesting complex chlorophyll A-B binding protein was selected as a good candidate gene since it showed significantly higher transcript level in orange colored fruits than in red fruits that can be related to chlorophyll content reduction. All these results provided fundamental basis for strawberry aroma and color breeding.
Maduixa; Fresa; Strawberry; Aroma; Qtl
634 - Fruit growing
Ciències Experimentals
ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
