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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2016.tde-28032016-135123
Document
Author
Full name
Frederico Almeida de Jesus
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2015
Supervisor
Committee
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira (President)
Freschi, Luciano
Moura, Daniel Scherer de
Vitorello, Victor Alexandre
Zsögön, Agustin
Title in Portuguese
Caracterização de uma variação genética natural de Solanum galapagense controlando o comprimento do entrenó e arquitetura foliar em tomateiro
Keywords in Portuguese
Solanum galapagense
Caule
Desenvolvimento
Variação genética natural
Abstract in Portuguese
A variação genética natural é uma fonte rica em novos genes e alelos presentes nas espécies selvagens relacionadas às espécies cultivadas. O gênero Solanum seção Lycopersicum possui espécies que evoluíram em variados ecossistemas compreendidos na região que vai do sul do Equador até o norte do Chile. Tais espécies podem ser cruzadas com o tomateiro cultivado (Solanum lycopersicum) e vêm sendo exploradas como fonte de resistência a patógenos, a artrópodes e a estresses bióticos; além de possuírem características ligadas à qualidade do fruto, como alto teor de sólidos solúveis e presença de fitonutrientes. No entanto, tais espécies foram pouco exploradas até o momento quanto a variações alélicas afetando a estrutura da planta, como arquitetura de órgãos dos sistemas caulinares e radiculares. S. galapagense, uma espécie endêmica das Ilhas Galápagos, possui características únicas do gênero, como a presença de folhas bastante recortadas e entrenós curtos. As folhas recortadas de S. galapagense já haviam sido previamente ligadas a Petroselinum (Pts), um alelo com expressão aumentada de um gene da família KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX). O maior recorte foliar causado por Pts deve-se a interferência na via de desenvolvimento do primórdio foliar, através de sua interação com BIPINNATA (BIP), um gene da família BEL1-LIKE HOMEODOMAIN (BELL), para o qual o tomateiro apresenta um alelo perda de função, bip. No presente trabalho é caracterizado o lócus Galapagos dwarf (Gdw), uma variação genética natural oriunda de S. galapagense. Foram utilizadas em estudos comparativos a cultivar Micro-Tom (MT), uma variedade de tomateiro com pequeno porte e ciclo rápido, e isolinhas contendo o lócus Gdw e os alelos Pts, bip. Nestes estudos, verificou-se que embora todos esses alelos afetem a arquitetura foliar em tomateiro, formando folhas mais recortadas, somente Gdw apresentou fenótipo de entrenó curto, característico do parental S. galapagense. Tal característica, além de ter valor no melhoramento para obtenção de plantas compactas, pode ter implicações adaptativas e ecológicas no contexto em que evoluiu S. galapagense. O lócus Gdw foi mapeado no cromossomo 2 de tomateiro, e no futuro, pretendemos clonar o gene GDW.
Title in English
Characterization of a natural genetic variation from Solanum galapagense affecting internode length and leaf dissection on tomato
Keywords in English
Solanum galapagense
Development
Natural genetic variation
Stem
Abstract in English
Natural genetic variation is a rich source of new genes or alleles, harbored in wild relatives of cultivated plants. The genus Solanum section Lycopersicum has members who had evolved in several ecosystems, extending from southern Ecuador through northern Chile. These species can be hybridized with the cultivated tomato (Solanum lycopersicum) and have been exploited to great extent in tomato breeding, as source of resistance or tolerance to pest, diseases and abiotic stresses. Moreover, wild species bear quality fruit traits that can improve solids soluble content and add phytonutrients into cultivated tomato. However, allelic variations affecting plant architecture coming from wild species have been underexplored. S. galapagense, an endemic species from Galápagos Islands, owns unique features, such as highly subdivided leaves and short internodes. The increased-leaf-dissection phenotype of S. galapagense was previously associated with the higher expression of the causative allele Petroselinum (Pts), a member of the KNOTTED1-LIKE HOMEOBOX (KNOX) gene family. Pts affects the development pattern of leaf primordium, increasing leaf dissection through its interaction with BIPINNATA (BIP), a BEL1-LIKE HOMEODOMAIN (BELL) gene. Also, tomato has a BIP knockout allele, which is present in the bip mutant. The present work characterizes the Galapagos dwarf (Gdw) locus, a natural genetic variation from S. galapagense. Comparative analysis were made among Micro-Tom (MT), a S. lycopersicum cultivar with small size and short life cycle, and its near-isogenic lines (NILs) harboring Gdw, Pts and bip alleles. Although we verified that all these alleles affect leaf architecture, leading to more dissected leaves, only Gdw showed short internodes, which is typical from its parental S. galapagense. Besides its worth for the development of compact plants through breeding, such trait could be adaptive and ecologically meaningful in the evolutionary history of S. galapagense. The Gdw locus was mapped on the chromosome 2, and in the future we intent to clone the causative gene GDW.
 
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Publishing Date
2016-03-30
 
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