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

Resumen

La maduración del fruto es un proceso esencial en las plantas de cultivo, ya que permite la dispersión de las semillas. Además tiene importancia económica debido a sus efectos en la vida útil de los frutos y el desperdicio de comida. Hay dos tipos de maduración: climatérica, que produce un pico de producción de etileno durante la maduración acoplado a un aumento en la respiración celular; y no climatérica, que no produce ese pico de etileno ni el aumento en la respiración durante el proceso. El tomate es el organismo modelo en estudios de maduración climatérica, mientras la fresa es el modelo para frutos no climatéricos. El melón (Cucumis melo L.), aparte de ser un cultivo importante económicamente, posee variedades climatéricas y no climatéricas dentro de la misma especie, haciéndolo un perfecto candidato para estudios genéticos y genómicos sobre la maduración de frutos._x000D_ Para estudiar este proceso, hemos desarrollado dos poblaciones recíprocas de líneas de introgresión (IL) con una alta cobertura del genoma y segregando para rasgos relacionados con la maduración, utilizando la variedad climatérica ‘Védrantais’ (Ved) y la no climatérica ‘Piel de Sapo’ (PS) como parentales. En ambas poblaciones hemos validado ETHQV8.1, un QTL descrito anteriormente alterando la maduración, además de otros QTLs afectando la maduración y la morfología del fruto. Utilizando la población de ILs en fondo genético Ved, hemos realizado un mapeo fino de ETHQV8.1 acortando el QTL hasta una región de 3.6 Kbp que contiene únicamente un gen anotado, ‘ethylene responsive transcription factor 024’ (CmERF024). Estudiando su expresión en las poblaciones de ILs, y utilizando la técnica CRISPR/Cas9 de edición genómica (recientemente desarrollada para melón), hemos identificado CmERF024 como el gen causal de ETHQV8.1. Cuando CmERF024 se expresa, produce una respuesta climatérica, y cuanto se expresa poco o no se expresa, más suave es el climaterio, afectando aparentemente a la estructura de la cromatina y la accesibilidad del ADN._x000D_ Para profundizar en el rol de ETHQV8.1, hemos piramidado este QTL con otros tres QTLs que han sido identificados como reguladores de la maduración en fondo genético Ved (MAK10.1) y PS (ETHQB3.5 y ETHQV6.3). La interacción epistática entre estos QTLs controla la maduración en melón, cubriendo un amplio espectro de comportamientos en fondo genético climatérico y no climatérico. Los resultados obtenidos sugieren que un pequeño número de QTLs es suficiente para regular rasgos cuantitativos, siendo una herramienta potente para la mejora genética del melón._x000D_ Finalmente, hemos querido explorar las relaciones entre la producción de etileno, la respiración celular y el metabolismo primario realizando un perfilado metabólico de Ved, PS y las ILs cubriendo ETHQV8.1. Los resultados muestran que ETHQV8.1 es capaz de alterar el metabolismo primario y la respiración, aparte del perfil de producción de etileno, sugiriendo una relación entre estos procesos. Además, algunos metabolitos parecen especialmente relevantes en el proceso de maduración, como el citrato; y otros pueden ser objetivos interesantes en programas de mejora, como el GABA._x000D_ En resumen, esta tesis doctoral se ha centrado en el estudio de ETHQV8.1, un QTL relacionado con la maduración climatérica en melón. Combinando la mejora asistida por marcadores con nuevas técnicas de mejora, hemos identificado CmERF024 como el gen causal, capaz de retrasar significativamente la maduración y potencialmente extendiendo la vida útil del melón. También hemos analizado su papel en el metabolismo y sus interacciones con otros QTLs, proporcionando nuevos conocimientos y herramientas para la mejora del melón.

Fecha de lectura	9 ene 2023
Idioma original	Inglés
Supervisor	Marta Pujol i Abajo (Director/a) & Jordi García Mas (Director/a)