DESARROLLO DE UN DArT PARA PAPA: UNA NUEVA … · Expandiendo el DArT de papa • Se ampliara el...

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DESARROLLO DE UN DArT PARA PAPA: UNA NUEVA HERRAMIENTA BIOTECNOLÓGICA PARA EL MEJORAMIENTO GENÉTICO DEL CULTIVO III Simposio de la Red Latinoamericana de Solanáceas (Lat-SOL) XXIII Congreso de la Asociación Latinoamericana de la Papa Mar del Plata, 30 de noviembre al 6 de diciembre de 2008 Boris Sagredo Díaz 5 Dic 2008

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DESARROLLO DE UN DArT PARA PAPA: UNA NUEVA HERRAMIENTA BIOTECNOLÓGICA PARA EL

MEJORAMIENTO GENÉTICO DEL CULTIVO

III Simposio de la Red Latinoamericana de Solanáceas (Lat-SOL)

XXIII Congreso de la Asociación Latinoamericana de la Papa Mar del Plata, 30 de noviembre al 6 de diciembre de 2008

Boris Sagredo Díaz

5 Dic 2008

Esquema de presentación

Importancia del cultivo de la papa en ChileMejoramiento genético del cultivo de la papaMarcadores moleculares aplicados al MGTecnología DArT una nueva herramienta para MASEvaluación del Primer DArT de papa Expandiendo el DArT de papaPotenciando el DArT de papa

80.629 ha

IX 25%

VIII 15%

VII8%

VI 4%

V 3%

IV 9%

Otros1%X

29%

R.M. 6%

X 39%

IX 25%

VIII 10%

VII 6%

VI 3%

V 2%

IV9% R.M.

6%

Otros0,4%

1.304.696 Ton

IX 23%

VIII 19%

VII 8%

VI 4%

R.M.2%

V2%

IV 1%

Otros2%

X 39% 2

91.156 Agricultores

1.1

1.7

1.6

17.6

10.7

14.9

12.9

12.8

10.9

16.3

20.8

5.5

6.8

I

II

III

IV

V

XI

RM

VI

VII

VIII

IX

X

XII

Fuente: INE, 1997

EL CULTIVO DE LA PAPA EN CHILE

xxxIX-X

xxxxxVII-VIII

xxxxxxxxRM-VI

xxxxxxxxIV-V

DicNovOctSepAgoJulJunMayAbrMarFebEneRegión/Mes

xxxIX-X

xxxxxVII-VIII

xxxxxxxxRM-VI

xxxxxxxxIV-V

DicNovOctSepAgoJulJunMayAbrMarFebEneRegión/Mes

I

II

III

IV

V

XI

RM

VI

VII

VIII

IX

X

XII

Épocas de cosecha según zona de producción

X

Mejoramiento genético de Papa

50.000 +

10 años

PUKARA-INIAINIAINIAINIA

Programa de Mejoramiento INIA-Remehue

Año

7 60 SELECION (100 plantas c/u) Replic. Ensayo 1 loc.

1 150 cruzamientos

2 100.000 Plántulas en macetas

3 65.000 Genotipos de tubérculo familias en campo

4 3.000 Primera generación (5 plantas c/u)

5 700 Segunda generación (15 plantas c/u)

6 200 Tercera generación (50 plantas c/u)

8 30 SELECION II (300 plantas c/u) Replic. Ensayo 3 locs

9 12 SELECCIÓN AVANZADA (500 plantas c/u) In vitro

10-11 Se toman decisiones en liberar un nueva variedad

10-12 1-3 MULTIPLICACION DE SEMILLA; DISTRIBUCIÓN

Fitomejoramiento tradicional

S. tuberosum (2n=4x=48) es autotetraploide y presenta alta heterocigocidad

Transferencia y combinación de nuevos genes se limita a polinización y fertilización

El mejoramiento tradicional es largo y tedioso, a veces no se tiene éxito

Durante la cruza se mezclan genomas completos y es difícil descartar genes indeseables

BIOTECNOLOGÍASelección asistida por marcadores

Implementar métodos de selección asistida por marcadores moleculares (SAMM) para acelerar el desarrollo de nuevas variedades de papa con resistencia múltiple a virus (PVX, PVY, PLRV) y al nematodo dorado ( Globoderarostochiensis).

2002 al 2005

PROYECTO FIA BIOT-01-A-015PROYECTO FIA BIOT-01-A-015Nematodo dorado

Virus PVX

Virus PVY

Virus PLRV

MAPA GENETICO DE PAPA

BIOTECNOLOGÍADesarrollo de Nuevas Variedades

Evaluación de Resistencia en Invernadero

Resistencia a PVY

411701270M45

41

S

0

S RR

131771SCAR-RYSC3

No portadoresPortadoresN°indiv.

Marcador

Resistencia a ND

55304098U. Cornell

40?

S

0

S RR

12971INIA-Remehue

No portadoresPortadoresN°indiv.

Marcador SCAR-TG689

Detección simultanea de los genes H1 y Ryadg

Costos de análisis son reducidos

QTLs de resistencia a PLRV en ONA

Diversity Array Technology ( DArT)

Inventado por Dr Andrzej KilianPara superar algunas de las limitaciones de otros marcadores moleculares.

• Se basa en hibridizaciónde ADN en microarreglos;

• No requieren información previa de la secuencia nuecleotidica;

• Es de alto rendimiento (high throughput);

• Genera datos reproducibles a muy bajo costo.

Las principales aplicaciones son:

• Rápida obtención del perfil del genoma completo. • Construcción rápida de mapas de ligamiento; • Identificación de loci asociados a características

cuantitativas (QTL); • Introgresión de regiones genómicas en forma

acelerada mediante retrocruzas; • Selección simultanea para varias características en

MAS; • Evaluación de diversidad genética; • Identificación varietal en cultivos; • Monitoreo de mezclas complejas de muestras de ADN

(microbianas, poblaciones, etc.).

Diversity Array Technology ( DArT)

Diversity Array Technology ( DArT)

AgropyrumMosquito

Triticale

Oat

Orchid Toadflax

Mycosphaerella

Grape

Pumpkin Fir

Pine

Spruce

Squash

Lolium - Multiple Species PotatoHops

Sugarcane

Quinoa Cotton

Cucumber

Eucalyptus

Olive Oilseed Rape

Asplenium

Garovaglia

Hemp

Cassava Rice

Tomato

Apple

Sorghum Coconut

Banana (Musa sp.)

Pigeon pea

Rye Lupin

Chickpea

Bambara Groundnut

Groundnut

• DArT para trigo y cebada están disponibles.• Otras especies están en diferentes estados de desar rollo

• GCP (Generation Challenge Program) a través del Genotype Service Support (GSS)

• Programas de mejoramiento genético de papa de Latinoamérica

• Otras instituciones de investigación de América y UE.• Diversity Arrays Technology Pty Ltd (DArT P/L).

Yarralumla, Australia

Un DArT para papa un esfuerzo conjunto de:

Primer DArT para Papa

• “Bulk” de genotipos 4382-19, NY142-72, P161-8 y Yagana

• Digeridos con PstI/TaqI

• Primer arreglo tiene 1.690 puntos

Se obtuvo el genotipo de 88 individuos de la población NDG116 (4382-19 x NY142-72)

Segregación de marcadores DArT en la progenie NDG116

• En los 88 individuos se observaron 266 DArT polimórf icos

• Todos los marcadores se ajustaron a algún tipo de s egregación definido para una especie atotetraploide, como la p apa.

• 149 y 62 DArT segregaron como simplex y duplex, provenientes de algunos de los progenitores.

• Marcadores presentes en ambos padres, 49 y 6 segreg aron como simplex/simplex (3:1) y duplex/simplex (11:1), respectivamente.

• AutotetraploidMap Software desarrollado por HACKETT CA, LUO ZW (2003)

QTL asociado a resistencia a polilla de la papa

0 0.2

4382-19N142-72

P161-8

Yagana

Cultivated

Wild

relatives

Solanum

hybrids

Parents

Unweighted neighbour-joining tree based on a Jaccard-

distance matrix computed from 1,690 DArT markers

Expandiendo el DArT de papa

• Se ampliara el DArT de papa con la incorporación de 94 nuevos genotipos

• Estos corresponden a diferentes especies, clones y/o variedades de papa

• Recomendados por Programas de mejoramiento de LA (Argentina, Brasil, Bolivia, Chile, Colombia y Uruguay) y el CIP

• Nos ayudaron en la selección David Spooner, Jim Bradeen, Merideth Bonierbale, Andrzej Kilian y Humberto Gómez

• Se espera que en su segundo estado el DArT tenga alrededor de los 7.000 puntos

Potenciado el DArT de papa

• Genotipado de poblaciones de referencias (SHxRH, BCT, HLOP) para conocer la posición de cada punto-DArT en el mapa de papa

• Se facilitara la identificación de QTL y búsqueda de genes en papa.

• Una herramienta ideal para el seguimiento de características multigénicas mediante MAS

• Facilitará los estudio de la diversidad y relaciones filogenéticas entre las especies de papa

• Podría se una herramienta muy útil para secuenciación del genoma de la papa

Sugerencias

• http://www.diversityarrays.com/molecularprincip.html

• Es una tecnología completamente libre para todo interesado

• Costo muy bajo AUS US$4.600 por 94 muestras

• Es importante enviar un ADN de buena calidad• Es posible secuenciar marcadores DArT, a petición de

los interesados• Contactarse con Humberto Gómez (GSS-GCP), Andrzej

Kilian

Somos un Equipo

• Julio Kalazich• José S. Rojas• Annette Fahrenkrog• Claudia Barrientos• Annelore Winkler• Marcos Uribe• Sandra Orena• Rodrigo Bravo

A todos los integrantes del grupo de papa de INIA, especialmente a:

• Ivette Acuña• Dagoberto Villarroel• Patricia Catalán• Horacio López• Manuel Gutiérrez• Juan Inestroza• Carlos Sierra• Patricia Larraín• Claudia Baeza

MUCHAS GRACIAS