Transferencia génica desde especies tetraploides apomícticas hacia híbridos tetraploides sexuales de origen experimental en el grupo Plicatula de Paspalum
Resumen
Paspalum pertenece a la familia Poaceae, subfamilia Panicoideae, tribu
Paspaleae, subtribu Paspalinae. Comprende aproximadamente 400 especies
casi exclusivamente de origen americano. Este género presenta una gran
diversidad que le permite adaptarse a diferentes ambientes y posee diversas
estrategias reproductivas (clonación, apomixis y sexualidad). Una gran
proporción de las especies constituyen complejos agámicos donde el mismo
taxón contiene citotipos diploides (2x) sexuales y poliploides apomícticos; los
poliploides generalmente son tetraploides (4x). El grupo subgenérico Plicatula
contiene unas 30 especies, todas integrantes importantes de las pasturas
naturales sudamericanas. Para varias de ellas solo se conocen razas 4x
apomícticas (4xA) y por lo tanto el mejoramiento genético está
extremadamente restringido, ya que no existen en poblaciones naturales
plantas 4x sexuales (4xS) que puedan usarse de madres en cruzamientos con
4xA. De acuerdo a estudios previos, es posible que los citotipos 4xA de todas
estas especies sean autotetraploides, y más aún, es posible que exista un buen
grado de homología entre los juegos cromosómicos básicos de todas ellas. A
partir de semillas de un 2x de P. plicatulum ya se ha conseguido duplicar con
colchicina su dotación cromosómica para producir dos genotipos 4xS (4PT y
7PT). El objetivo planteado en esta tesis fue crear familias híbridas usando de
madre a estas plantas 4PT y 7PT y como padres a varias especies 4xA del
grupo Plicatula. El objetivo final fue formar una población de híbridos en la cual
contener la mayor cantidad de combinaciones génicas posibles que provengan
de los padres apomícticos, pero no los factores que determinan la reproducción
apomíctica; es decir, una población sintética de reproducción sexual. Esta
población debía surgir de policruzamientos entre híbridos de reproducción
sexual pertenecientes a la mayor cantidad posible de familias híbridas. Para
eso se realizaron 21 cruzamientos (18 interespecíficos y 3 intraespecíficos), de
los cuales fueron efectivos 15, dando lugar a 238 individuos. La obtención de
estos híbridos fue progresiva durante casi todos los años que duró la
realización de la tesis, aunque algunos ya habían sido logrados con
anterioridad, varios se lograron en los dos primeros años, y el resto en los años
subsiguientes. El desarrollo cronológico, y lógico, del desarrollo para llegar al objetivo final debía ser: cruzamientos, siembra de semillas logradas y obtención
de híbridos, corroborar que las plantas logradas eran híbridos, clasificar los
híbridos por sistema reproductivo (sexual o apomíctico), comprobar si eran
fértiles (si producían semillas), grado de auto-fecundación (autogamia) o
fecundación abierta (alogamia), seleccionar por producción de semillas y por
vigor (visual) los mejores híbridos sexuales F1; clonar por división de matas a
los híbridos selectos y formar la población de policruzamiento, aislar la
población de posible polen extraño, controlar el policruzamiento y cosechar
semillas y con esas semillas formar la población sexual sintética.
Paralelamente, estudiar el apareamiento cromosómico de las especies 4xA que
actuaron como padres y de sus respectivos híbridos. La madre 4PT es
totalmente autoincompatible y 7PT lo es en gran medida. Por lo tanto, en los
cruzamientos 4PT se polinizó sin castrar y 7PT fue castrada en cámara con
niebla artificial antes de ser polinizada. No obstante, se tomaron 95
descendientes representativos de las 12 familias para estimar si realmente los
238 individuos surgieron de hibridaciones. Por medio de marcadores
moleculares RAPDs específicos de los parentales masculinos en la
descendencia se confirmó el origen híbrido de todos los 95 individuos
analizados y se consideró que todos los descendientes se produjeron por
hibridación. Además, esto se vio sustentado por el hecho de que todos ellos
mostraron características fenotípicas semejantes a sus parentales masculinos,
o intermedias entre ambos padres. Por citometría de flujo se determinó el modo
reproductivo, en donde se analizaron 14 familias, en 11 se pudo determinar que
hubo segregación para el modo reproductivo, observándose individuos
sexuales y apomícticos (apomícticos obligados o facultativos). En los tres
casos restantes no se pudo determinar si existía segregación, pero en estos
casos el número de híbridos analizado fue pequeño. Mediante el análisis de las
asociaciones cromosómicas en diacinesis y metafase I se pudo ver que P.
chaseanum y P. oteroi, son de origen autotetraploide mientras que P. nicorae
sería probablemente una especie alotetraploide segmentaria con dos genomas
parcialmente homólogos. Estas afirmaciones se ven apoyadas por el
apareamiento de los cromosomas en sus respectivos híbridos interespecíficos
con la planta autotetraploide de P. plicatulum. Además, los resultados sugieren
que P. chaseanum comparte en gran medida el mismo genoma básico del autotetraploide inducido 4PT de P. plicatulum, mientras que la homología del
genoma de 4PT con el genoma aportado por el también autotetraploide P.
oteroi debe ser parcial porque en general buena parte de los cromosomas de
los híbridos forman bivalentes. Algo parecido sucede con P. nicorae, donde
debe existir algún grado de homología entre los genomas parcialmente
homólogos que aporta esta especie y el genoma de 4PT cuando se forman los
híbridos. En general las asociaciones cromosómicas observadas en las
progenies 4PT × P. oteroi y 4PT × P. nicorae fueron regulares considerando el
alto porcentaje de cromosomas asociados como bivalentes y un buen grado de
regularidad en la distribución de los cromosomas en anafase I. Esto explicaría
la buena fertilidad manifestada en la mayoría de los híbridos. Por otro lado las
asociaciones cromosómicas en la meiosis de Hojs388, un tetraploide silvestre
apomíctico de P. plicatulum, sugieren primariamente que el mismo tiene un
origen alotetraploide. Sin embargo, en sus híbridos intraespecíficos obtenidos
con 4PT P. plicatulum, las asociaciones sugieren que debe haber un grado
bastante importante de homeología entre los dos genomas que aporta Hojs388.
Es decir, este tetraploide silvestre de P. plicatulum se pudo haber originado por
hibridación entre especies con genomas parcialmente homólogos. Y
posteriormente debe haber habido un proceso de diploidización. Considerando
que el objetivo final fue formar una población sintética de reproducción sexual,
esta se formó a partir de una población de policruzamiento, la que estuvo
formada por 50 híbridos F1 sexuales, correspondientes a 9 familias híbridas.
Los híbridos seleccionados por vigor y fertilidad fueron replicados ampliando a
132 individuos que fueron transplantados a campo. Se realizó simultáneamente
la cosecha de todas las plantas de la parcela obteniéndose aproximadamente
50 gramos de semillas provenientes de la población de policruzamiento, una
proporción de éstas fue sembrada obteniéndose 540 plantas que constituyeron
la población sintética tetraploide sexual. La cual, se caracteriza por una amplia
variabilidad fenotípica y se supone que tiene una amplia variabilidad genética
heredada de seis especies silvestres apomícticas (P. chaseanum, P.
guenoaraum, P. lenticulare, P. nicorae, P. oteroi y P. plicatulum). Esta
población constituye la base para el programa de mejoramiento genético
recientemente iniciado en la FCA-UNNE, la cual incluye especies del grupo
Plicatula.
Colecciones
- Tesis doctoral [27]