Genetic dissection of ETHQV8.1, a QTL related with climacteric fruit ripening in melon.

Resum

La maduració dels fruits es un procés essencial de les plantes cultivades, permetent la dispersió de les llavors. A més, té una importància econòmica deguda als seus efectes en la vida útil dels fruits i el malbaratament d’aliments. Existeixen dos tipus de maduració: la climatèrica, amb un pic d’etilè produït durant la maduració, acoplat a un augment a la respiració cel·lular; i la no climatèrica, sense la producció d’aquest pic d’etilè ni augment a la respiració. El tomàquet és l’organisme model per estudiar la maduració climatèrica, mentre que la maduixa ho és pels estudis de la maduració no climatèrica. El meló (Cucumis melo L.), a més de ser un cultiu important econòmicament, posseeix varietats climatèriques i no climatèriques dins la mateixa espècie, fent-lo un candidat perfecte pels estudis genètics i genòmics sobre la maduració dels fruits. Per estudiar aquest procés, hem desenvolupat dues poblacions recíproques de línies d’introgressió (ILs), amb una elevada cobertura del genoma y segregant per a trets relacionats amb la maduració, utilitzant com a pares la varietat climatèrica ‘Védrantais’ (Ved) i la no climatèrica ‘Piel de Sapo’ (PS). Amb ambdues poblacions hem validat ETHQV8.1, un QTL descrit anteriorment que altera la maduració, a més d’altres QTLs que afecten la maduració i al morfologia dels fruits. Utilitzant la població d’ILs amb fons genètic Ved, hem dut a terme un mapeig fi d’ETHQV8.1 fins a una regió de 3.6 Kbp que conté un únic gen anotat, ‘ethylene responsive transcription factor 024’ (CmERF024). Analitzant la seva expressió a les poblacions d’ILs i emprant la tècnica CRISPR/Cas9 d’edició gènica (desenvolupada recentment a meló), hem identificat CmERF024 com a gen causal d’ETHQV8.1. Quan CmERF024 s’expressa, produeix una resposta climatèrica, i quan s’expressa poc o no s’expressa, el climateri es més suau, afectant, aparentment, l’accessibilitat i l’estructura de la cromatina mitjançant el control transcripcional d’histones._x000D_ Per aprofundir en el rol d’ETHQV8.1, hem piramidat aquest QTL amb altres identificats com a reguladors de la maduració en fons genètic Ved (MAK10.1) i PS (ETHQB3.5 i ETHQV6.3). La interacció epistàtica d’aquests QTLs controla la maduració al meló, cobrint un ampli espectre de comportaments en ambdós fons. Els resultats obtinguts suggereixen que un petit nombre de QTLs es suficient per regular caràcters quantitatius, essent una eina potent per a la millora del meló. _x000D_ Finalment, hem volgut explorar les relacions entre la producció d’etilè, la respiració cel·lular i el metabolisme primari obtenint el perfil metabòlic de Ved, PS i les ILs cobrint ETHQV8.1. Els resultats posen de manifest que ETHQV8.1 és capaç d’alterar el metabolisme primari i la respiració, a més del perfil de producció d’etilè, suggerint una relació entre aquests processos. A més, alguns metabòlits semblen especialment rellevants pel procés de maduració, com el citrat; i altres poden ser objectius interessants per a programes de millora, com el GABA._x000D_ En resum, aquesta tesi doctoral ha estat focalitzada en l’estudi d’ETHQV8.1, un QTL relacionat amb la maduració climatèrica del meló. Combinant la millora assistida per marcadors amb noves eines de millora, hem identificat CmERF024 com a gen causal d’ETHQV8.1, capaç de retardar significativament la maduració i potencialment allargant la vida útil del meló. També hem analitzat el seu paper en el metabolisme i les seves interaccions amb altres QTLs, proporcionant nous coneixements i eines aplicables a la millora genètica del meló.

Data del Ajut	9 de gen. 2023
Idioma original	Anglès
Supervisor	Marta Pujol i Abajo (Director/a) & Jordi García Mas (Director/a)