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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2015.tde-28092015-175150
Document
Author
Full name
Eloisa Vendemiatti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2015
Supervisor
Committee
Peres, Lazaro Eustaquio Pereira (President)
Boiteux, Leonardo Silva
Nogueira, Fabio Tebaldi Silveira
Title in Portuguese
Compreendendo a via de desenvolvimento de tricoma glandular em tomateiro (Solanum lycopersicum) utilizando mutantes e variações genéticas naturais
Keywords in Portuguese
Herbivoria
Micro-Tom
Tomateiro
Tricomas
Abstract in Portuguese
Os tricomas são estruturas de origem epidérmicas que podem ser classificados em dois tipos: glandulares e não glandulares (tectores) e estão relacionados, principalmente, com estratégias de defesas de plantas. Pouco se conhece sobre a via de desenvolvimento dos tricomas glandulares, já que a maior parte dos estudos é em Arabidopsis thaliana, modelo no qual os tricomas glandulares são ausentes. O gênero Solanum possui uma grande diversidade de tricomas, em especial glandulares (tipos I, IV, VI e VII). O estudo de tais estruturas vem ganhando cada vez mais destaque, já que são fontes de diversos metabólitos secundários de importância econômica e ecológica. Espécies selvagens são consideradas recursos genéticos para o tomateiro (S. lycopersicum), tais como S. galapagense, a qual possui variações genéticas naturais que lhe confere maior resistência ao ataque de herbívoros. Entre essas variações está a presença de tricomas glandulares do tipo IV, uma fonte do aleloquimico acilaçúcar. A ausência de tricomas glandulares do tipo IV é considerada uma das causas da suscetibilidade do tomateiro cultivado a insetos. No presente trabalho, foi demonstrado que o tomateiro cultivado na verdade forma tricomas do tipo IV, mas estas estruturas estão presentes somente até o primeiro par de folhas, além dos cotilédones. Desse modo, a presença de tricomas tipo IV em espécies selvagens seria considerada uma neotenia, ou seja, a manutenção de estruturas juvenis na fase adulta. Além de se determinar que mutantes de tomateiro afetando a juvenilidade (e.g. Mouse ears e fasciated) apresentam tricomas tipo IV na fase adulta, a formação dessas estruturas correlacionou se com a expressão de miR156, sendo também presentes em grandes quantidades em uma linhagem transgênica superexpressando esse micro RNA relacionado à juvenilidade. Quanto à base genética da presença de tricomas tipo IV nas espécies selvagens, no presente trabalho foi criada uma linhagem quase isogênica ao modelo genética Micro-Tom (MT) contendo a variação genética natural por nós denominada Galapagos enhanced trichomes (Get). Tal variação é derivada de S. galapagense e condiciona a presença de tricomas tipo IV em folhas adultas, quando introgredida em tomateiro cultivado (cv. Micro-Tom). O mapeamento preliminar de Get no cromossomo 2 de tomateiro também foi realizado através do mapa de "single nucleotide polymorphism" (SNPs) entre MT e a linhagem MT-Get. A eventual clonagem de GET irá contribuir não somente para se desvendar a base genética da formação de tricomas glandulares, como também contribuir para se criar variedades resistentes a insetos, reduzindo o uso de agrotóxicos.
Title in English
Understanding the glandular trichomes development pathway in tomato (Solanum lycopersicum) using mutants and natural genetic variations
Keywords in English
Herbivory
Micro-Tom
Tomato plant
Trichomes
Abstract in English
Trichomes are epidermal structures that can be classified into two types: glandular or non-glandular, and they are mainly related to plant defense strategies. Little is known about the glandular trichome development pathway, since most of the studies are in Arabidopsis thaliana, a model in which this kind of trichome is absent. The Solanum genus has a wide variety of trichomes, especially glandular ones (Types I, IV, VI and VII). The study of these structures are gaining more prominence, since they are sources of several secondary metabolites of economic and ecological importance. Wild species are considered genetic resources for tomato (S. lycopersicum), such as S. galapagense which has natural genetic variations that gives resistance to herbivores attack. Among these variations is the presence of type IV glandular trichomes, a source of the acyl sugar allelochemical. The absence of type IV glandular trichomes is considered to be one of the causes of tomato susceptibility to insects. In this study, it was determined that tomato actually has type IV trichomes, but these structures are present only in the cotyledons and the first pair of leaves. Thus, the presence of type IV trichomes in wild species would be considered a neotenic feature, i.e. the maintenance of juvenile structures in adulthood. In addition, it was determined that tomato mutants affecting youthfulness (e.g. Mouse ears and fasciated) have type IV trichomes in adulthood. Moreover, the presence of these structures was correlated with the expression of miR156, besides the increased formation of type IV trichomes in a transgenic line overexpressing this micro RNA related to youthfulness. On the genetic basis of type IV trichomes presence in wild species, in this work it was created a near isogenic line (NIL) containing the natural genetic variation here named Galapagos enhanced trichomes (Get). This variation is derived from S. galapagense and harbors type IV trichomes in adult leaves, when introgressed in cultivated tomato (cv. Micro-Tom). The preliminary genetic map of Get in the tomato chromosome 2 was conducted through the analysis of "single nucleotide polymorphism" (SNPs) between MT and MT-Get. The eventual cloning of GET will contribute not only to unravel the genetic basis of glandular trichomes formation, but will also contribute to create varieties resistant to insects, reducing the pesticides use.
 
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Publishing Date
2015-10-08
 
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