Genetic characterization of the Japanese plum LG3-MYB10 region and development of molecular markers for fruit color

Resum

La prunera japonesa (P. salicina i híbrids) és un arbre fruiter altament heterozigot originat a partir de la hibridació interespecífica de més d’onze espècies diploides de pruna. Aquest esdeveniment explicaria que, dintre de la família de les Rosàcies, és un dels cultius amb més variabilitat en el color dels seus fruits. Malgrat la importància dels seus fruits en el mercat, la millora assistida per marcadors en prunera japonesa està encara en fase inicial. Això s’aplica al color del fruit, que té influència en l’acceptació del consumidor i, en conseqüència, és un dels objectius clau de millora. Les tonalitats del vermell al negre es deuen a l’acumulació d’antocians, pigments sintetitzats des de la ruta dels flavonoides que tenen propietats nutracèutiques. Els gens MYB10 són candidats per la seva acumulació en els òrgans de les plantes, i QTLs pel color de fruit en Prunus s’han mapat en el grup de lligament 3 (LG3) en una regió que conté tres còpies gèniques en presseguer: PpMYB10.1, PpMYB10.2 i PpMYB10.3. L’objectiu d’aquesta tesis és estudiar el rol dels gens LG3-MYB10 en la regulació del color en fruits de prunera japonesa i proporcionar marcadors molecular eficients per la seva millora assistida per marcadors. Per estudiar la variabilitat al·lèlica dels gens LG3-MYB10 (PsMYB10) en prunera japonesa, vàrem fer servir un conjunt d’encebadors dissenyats en llocs conservats dels gens PpMYB10 de presseguer fent servir el seu genoma (Capítol 1). Vàrem trobar un al·lel (a356) altament associat al color de pell, però cap per la carn. A partir de la segregació i clonatge dels al·lels, vam poder assignar-los a haplotips i identificar una triplicació del gen PsMYB10.1 (Capítol 2). L’al·lel a356 era homòleg del PpMYB10.1 i el a470 segregava com alternatiu, recessiu pel locus (PsMYB10.1a). Per seqüenciar la regió LG3-MYB10 vàrem fer servir una tecnologia recent per la seqüenciació de regions concretes del genoma amb lectures llargues: L’enriquiment de seqüències per CRISPR-Cas9 seguit de la seqüenciació per tecnologia Oxford Nanopore (Capítol 3). Malgrat que la regió objectiu era llarga, altament variable i amb duplicacions de varis gens, amb aquesta estratègia vam podem extraure polimorfismes a partir dels alineaments amb les seqüències genòmiques de referència i l’alineament de les seqüències de novo. Tots aquests resultats van servir per trobar associació de la regió LG3-MYB10 amb el color vermell de la carn (Capítol 4), identificant un retrotransposó en el gen PsMYB10.2 correlacionat amb la seva expressió. La seva funció es va validar posant a punt un protocol per la seva sobreexpressió en fruits de prunera japonesa. Aquesta tesis proporciona: 1) marcadors moleculars eficients pel color de fruit de la pell i la carn, 2) la validació d’una estratègia per l’enriquiment de seqüències per CRISPR-Cas9 a regions altament variables amb duplicacions gèniques en un conjunt de mostres, aplicable a altres estudis a plantes i animals, i 3) un protocol per la sobreexpressió transitòria de gens en fruits de prunera japonesa, aplicable per la validació d’altres gen candidats al cultiu.

Data del Ajut	5 de maig 2022
Idioma original	Anglès
Supervisor	Aranzana Civit, Maria Jose (Director/a)