Identificación de Genes Análogos de

Resistencia y QTLs Asociados con

Resistencia a Enfermedades de YucaLlano GA1, Alvarez E1, Loke JB1, Fregene M1, Muñoz JE2

1Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali; 2Universidad Nacional de Colombia-Palmira

Identificación de Genes Análogos de

Resistencia y QTLs Asociados con

Resistencia a Enfermedades de YucaLlano GA1, Alvarez E1, Loke JB1, Fregene M1, Muñoz JE2

1Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), Cali; 2Universidad Nacional de Colombia-Palmira

Centro Internacional de Agricultura TropicalInternational Center for Tropical Agriculture

INTRODUCCIONINTRODUCCIONLa pudrición de raíces causada por varias especies de Phytophthora, y el Añublo Bacterial, causado por Xanthomonas axonopodis pv. manihotis (Xam), son dos enfermedades que causan pérdidas superiores a 80% de la producción de yuca (Manihot esculenta Crantz). Los marcadores moleculares son una herramienta importante para el mejoramiento de la resistencia de yuca a estas enfermedades.

MATERIALES Y METODOSIdentificación de QTLs. Se evaluó la resistencia de 126 individuos de la familia K de yuca, inoculados en raíces con 3 especies de Phytophthora. Con esta información y con el mapa genético de la misma familia (Fregene et al. 1997), se identificaron QTLs asociados con la resistencia a P. tropicalis, P. melonis y P. palmivora, por medio del análisis y mapeo con el programa Q-gene 3.06V (Nelson 1997). Se generó un mapa de QTLs y se estimó la varianza fenotípica explicada por cada QTL, mediante el coeficiente de regresión (r2).

Identificación de genes análogos de resistencia (RGA). Se amplificaron regiones conservadas de ADN, mediante PCR con cebadores degenerados NBS y Pto-kinasa, a partir de genotipos resistentes a Xam y Phytophthora spp. Los fragmentos secuenciados se homologaron con genes de resistencia, mediante la herramienta Blastx del GenBank. Se diseñaron cebadores específicos con base en las secuencias de mayor homología, para amplificar regiones de ADN de individuos resistentes y susceptibles.

RESULTADOSIdentificación de QTLs. Se identificaron 15 QTLs asociados a la resistencia a P. tropicalis, 2 asociados a P. palmivora y 2 a P. melonis, ubicados en diferentes grupos de ligamiento, que explicaron hasta 11.0% de varianza fenotípica (Tabla 1; Figura 1).

CONCLUSIONES

REFERENCIASREFERENCIAS

• Existen varios QTLs, asociados con resistenciaa Phytophthora spp.

•Se encontró asosciación de 2 RGAs con resistencia a Xam, mas no a Phytophthora spp. en yuca.

Fregene M; Angel F; Gómez R; Rodríguez F; Chavarriaga P; RocaW; Tohme J; Bonierbale M. 1997. A molecular genetic map of cassava (Manihot esculenta Crantz). Theor Appl Genet 95(3):431–441.

Nelson JC. 1997. Q-gene: software for marker-based genomeanalysis and breeding. Mol Breed 3:229–235.

Figure 1.

E

CBB4

rGY176rSSRY319

rNS217rNS319rNS260

rNS74

GY217rS2

rF19brGY118

rHRGP

44 P4 P12

cM0

50

100

σ2= 7.3%

G44 P4 P1

2

rAB9a

GY137

CPY79(15)

rSSRY22

NS995

NS189

NS384

K16d

rAM18

SSRY23

rNS92

SSRY13

rSSRY3

150

cM0

50

100

σ2= 0.2%

O

rSSRY19

SSRY90

rNS10

rNS347

rGY220

GLU

rGY156

rP1a

cM

0

50

44 P4 P12

σ2= 8.3%

Figura 1. Mapa de algunos QTLs identificados en varios grupos de ligamiento y asociados con resistencia de la familia K de yuca a P.tropicalis (44), P. palmivora (P4) y P. melonis (P12).

P12

Efecto adicional del padre

Significancia (P)

0.0010

0.0050

0.0100

0.0500

No significativo

<

<

<

<

<

<

<

<

H

rGY135rGY3GY14

SSRY191SSRY16SSRY63SSRY17

rSSRY32rGY211

GY12rGY104

rGY170SSRY4

NS340SSRY2

OJ1GY16

GY8

cM

0

50

100

150

44 P4

σ2= 1.6%

Identificación de RGAs. Mediante PCR se obtuvieron 28 clones NBS y 2 Pto kinasa, de los cuales 4 (N33, N37, N38 y K1) mostraron regiones codificantes y secuencia homóloga con genes NBS-LRR (repeticiones ricas en leucina) de varios cultivos por lo que se consideraron como RGAs. Los RGAs se agruparon en tres clases (Figura 3). El clon N-37 tuvo homología con los genes no TIR, RPS2 (Arabidopsis) y Mi (tomate), mientras que los clones K-1 y N-38 mostraron homología con los genes TIR L6 (lino) y RPP5 (Arabidopsis). El clon N-33 fue diferente a los demás (Figura 2). Los cebadores específicos diseñados N-37 y N-38, permitieron separar individuos resistentes a Xam, mientras que ninguno mostró asociación con resistencia a Phytophthora.

Tabla 1. QTLs que explican valores significativos de varianza fenotípica para resistencia a tres especies de Phytophthora.

Especie Grupo de Marcador % Varianzaligamiento fenotípica3

P. palmivora O1 rP1a 8.3O1 SSRy 19 0.1

P. melonis G1 CPY 79 0.2H1 rGY 170 1.6

P. tropicalis C1 rGY 172 5.4E1 rNS 217 7.3H1 SSRy 178 1.3J1 CDY 76 4.0J1 K2a 8.6N1 SSRy 13 4.2Q1 SSRy 911 5.7V1 NS 911 9.0V1 GY 153 4.5A2 rGY 32 11.0D2 SSRy 313 3.4I2 SSRy 51 5.7I2 GY 88 3.3M2 SSRy 299 3.4N2 SSRy 105 4.8

1 Mapa de la madre; 2 Mapa del padre; 3 Varianza explicada.

NBSDH1 (RGA de soya)

N 37

AF402735 –1 (NBS/LRR de cacao)98

48

Mi (NBS/LRR, GR a Meloidogyne spp. en tomate)

83

RPS2 (GR a Pseudomonas syringae en Arabidopsis)

51

L6 (GR a Melampsora lini en lino)

N 38

K 1

100

AF515627-1 (NBS/LRR de Malus domestica)99

99

RPP5 (GR a Peronospora parasitica - Arabidopsis)

AF487946-1 (NBS/LRR/Toll Medicago sativa)

AF516642-1 (NBS/LRR de Malus prunifolia)77

100

95

N 33

0.05

Figura 2. Arbol filogenético de RGAs (N-33, N-37, N-38 y K-1) identificados en yuca, obtenido mediante análisis de parsimonia y bootstrap (5000 réplicas). Se muestran secuencias homólogas reportadas en GenBank y genes de resistencia de otras especies.

GR: gen de resistenciaRGA: gen análogo de resistencia