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Empleo de genes de resistencia a virosis como marcadores para estimar
el efecto del abejorro Bombus terrrestris sobre la polinización cruzada en
tomate
S. García-Martínez1, A. J. Cánovas1, A. Jara1, A. Grau1, A. Alonso1, M. Valero2 y J. J.
Ruiz1.
1
Área de Genética. Departamento de Biología Aplicada. 2Departamento de Producción
Vegetal y Microbiología. Universidad Miguel Hernández. Escuela Politécnica Superior de
Orihuela. Carretera de Beniel, km 3,2. 03312. Orihuela. Alicante. España. E-mail:
[email protected]
Palabras clave: Solanum lycopersicum, mejora del cuajado.
Resumen
El abejorro (Bombus terrestris) es utilizado para mejorar el cuajado en
diversos cultivos, entre ellos el tomate, cuando las condiciones ambientales,
fundamentalmente temperatura e iluminación, no son favorables. No se ha
determinado, ni cuantificado, si los abejorros también pueden transportar polen de
otras plantas, y realizar una polinización cruzada, lo cual puede ser de interés
práctico en programas de mejora genética y en actividades de caracterización y
multiplicación de recursos fitogenéticos. El objetivo de este trabajo es comprobar el
efecto de los abejorros en la polinización cruzada, empleando marcadores
moleculares ligados a genes de resistencia a virosis. Los resultados de este ensayo
indican que los abejorros mejoran la polinización de las flores de tomate
favoreciendo el desprendimiento del polen de la misma flor, pero también
transportan polen de las flores de otras plantas visitadas anteriormente. La
importancia relativa de esta polinización cruzada es baja, como lo demuestra la
pequeña proporción de plantas originadas por el transporte de polen de otra planta,
entre el 2 y el 15% en este estudio. Debido al pequeño tamaño de las progenies
estudiadas y a la falta de un diseño experimental más adecuado, estos porcentajes
son sólo indicativos, aunque de interés práctico.
INTRODUCCIÓN
Entre los factores que reducen la productividad y calidad del cultivo de tomate se
encuentran la falta de polinización, que se ve favorecida por las temperaturas
desfavorables para la antesis, una iluminación insuficiente, el exceso o falta de nutrientes
y una excesiva o insuficiente humedad relativa (Esmeijer, 2000). Se ha comprobado que
el tamaño del fruto depende directamente de la cantidad de granos de polen que se
depositan sobre el estigma; así, a menor cantidad, se producen frutos más pequeños, con
pocas semillas y deformes (Free, 1970). Cuando las condiciones ambientales (tanto al aire
libre como en invernadero) no son favorables para la polinización se pueden aplicar
técnicas mecánicas, reguladores del crecimiento o abejorros para mejorarla. La utilización
de vibradores ayuda a liberar el polen (Morandin et al., 2001). La desventaja principal que
posee el sistema de vibración es el alto coste de la mano de obra necesaria para realizarla.
El empleo de reguladores del crecimiento aumenta la producción de frutos
partenocárpicos (Kaftanoglu, 2000), pero se debe ser muy cuidadoso con la dosis y las
condiciones durante la aplicación para no obtener frutos deformados. La polinización
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realizada por los abejorros es prácticamente igual que la natural, y no produce ningún
efecto negativo sobre la calidad de los frutos, como lo puede hacer el cuajado con
fitohormonas (Free, 1970; Kevan et al., 1991). Se cree que el abejorro, al visitar la flor del
tomate, mueve el cono estaminal, favoreciendo el desprendimiento del polen de la flor,
que cae en el estigma y fecunda los óvulos de la flor, lo que desencadena el crecimiento y
desarrollo del fruto. No se ha determinado, ni cuantificado, si los abejorros también
pueden transportar polen de otras plantas, y realizar una polinización cruzada. Este hecho
es de interés práctico en programas de mejora genética y en actividades de caracterización
y multiplicación de recursos fitogenéticos.
Los marcadores moleculares tienen un gran número de aplicaciones, una de las
cuales es la posibilidad de detectar flujo de genes entre poblaciones. Ortíz-García et al.
(2005) emplearon marcadores para detectar el flujo de transgenes a variedades
tradicionales de maíz en México, procedentes de los cultivos de maíz transgénico en la
zona. Disponiendo de marcadores moleculares polimórficos y de las variedades o líneas
adecuadas, se podrían usar éstos para averiguar si los abejorros transportan polen de unas
plantas a otras, realizando por lo tanto una polinización cruzada.
El objetivo de este trabajo es comprobar el efecto de los abejorros en la
polinización cruzada, para lo que se emplearán marcadores moleculares ligados a genes
de resistencia a virosis.
MATERIAL Y MÉTODOS
Se han estudiado 8 progenies o familias, formadas por 20-30 plantas, obtenidas
por autofecundación de una única planta. Las plantas madre de estas progenies eran
homocigotas para al menos 2 de los 3 genes introducidos (Tm-2ª, que confiere resistencia
a ToMV; Ty-1, que confiere tolerancia a TYLCV y Sw-5, que confiere resistencia a
TSWV). El uso de los marcadores moleculares To3 y MxTo (ligados al gen Tm-2ª,
García-Martínez et al. en preparación), Aps (ligado al gen Ty-1, García-Martínez et al.
2004) y CT220 (ligado al gen Sw-5, Folkertsma et al. 1999) permite conocer el genotipo
de las plantas madres y de cada una de las progenies (Tabla 1). Todas las progenies
fueron obtenidas en dos invernaderos de la Estación Experimental Agraria de Elche
(IVIA) y de una agricultora de Lorca, ambos polinizados con abejorros. En los dos
invernaderos, aunque la disposición de las plantas no se hizo de acuerdo con un diseño
espacial predeterminado, las plantas que dieron lugar a las progenies (las plantas madre)
estaban intercaladas o rodeadas de plantas con genotipos distintos, que en el caso de una
polinización cruzada revelarían el suceso. En los individuos de las progenies, la falta de
coincidencia del genotipo para los marcadores moleculares con los genotipos esperados,
sería atribuible a que los abejorros hayan polinizado la flor con polen de otra planta, que
aportaría los alelos que no estaban presentes en la planta madre.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Las plantas que originaron las líneas 26E y 45E eran heterocigotas para el
marcador ligado al gen Sw-5, por lo que en estas dos líneas este marcador es menos
informativo. En todos los casos en que el resultado de un marcador no coincidía con el
esperado se repitió la amplificación, obteniendo siempre el mismo resultado. En la
progenie 26E se encontró una planta homocigota sensible para el gen de resistencia a
ToMV, lo cual es imposible, pues la planta madre era homocigota resistente. Asumiendo
que los abejorros transporten polen de una planta homocigota resistente, el resultado sería
un heterocigoto, pero jamás un homocigoto sensible, por lo que esta planta estaba en esta
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progenie debido a un error en alguna de las etapas previas (recogida de la semilla, la
siembra, la recogida de la muestra y la extracción de ADN). Esto también ocurrió en la
progenie 45E, donde se encontró una planta homocigota resistente a TYLCV, cuando la
planta madre era homocigota sensible. Debido a este error, no se puede afirmar que las
plantas heterocigotas para los genes Tm-2ª y Ty-1 (Tabla 1) sean fruto de la polinización
por parte de los abejorros con polen de otra planta. En el resto de progenies originadas en
invernaderos con abejorros no se han encontrado más plantas cuyo genotipo sea
incompatible con el de la planta madre.
En tres progenies (54E, 1515-FL y 18-FL) el genotipo de todas las plantas
analizadas es igual que el de las plantas madres, por lo que en estos casos no hay
evidencias de transporte de polen procedente de otras plantas por los abejorros. Sin
embargo, para las tres progenies restantes (58E, 64E y 1546-FL) sí que se han encontrado
algunas plantas con genotipo distinto al de las plantas madre, y cuya existencia se puede
explicar por la intervención de los abejorros, transportando polen con esos alelos
procedentes de otras plantas.
Los resultados de este ensayo indican que los abejorros mejoran la polinización de
las flores de tomate favoreciendo el desprendimiento del polen de la misma flor, pero
también transportan polen de flores de otras plantas visitadas anteriormente. La pequeña
proporción de plantas originadas por el transporte de polen de otras plantas, revelado por
los marcadores, se situó entre el 2 y el 15% en este estudio, sugiriendo que la importancia
relativa de la polinización cruzada es baja. Sin embargo, es preciso tener en cuenta el
pequeño tamaño de las progenies estudiadas. Además, para obtener resultados más
concluyentes sería preciso un diseño experimental más adecuado, empleando un modelo
estadístico complejo que tuviera en cuenta la disposición espacial de las plantas y el vuelo
de los abejorros. Por todo ello, los porcentajes de polinización cruzada detectados en el
presente ensayo son sólo indicativos, aunque de interés práctico.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado parcialmente por el MCINN mediante los
proyectos AGL2005-03946 y AGL2008-03822. Las progenies estudiadas fueron
obtenidas en la Estación Experimental Agraria de Elche (IVIA) y en la explotación de
Josefina Millán en Lorca. El semillero fue realizado en Semilleros Vegaplant.
Referencias
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Kaftanoglu, O. 2000. The diversity and faunistics of bumblebees for pollination in
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Tabla 1. Resumen de los genotipos obtenidos para los marcadores estudiados en las distintas
progenies y en las plantas madre. RR, Rs y ss (homocigoto resistente o tolerante, heterocigoto
y homocigoto sensible, respectivamente) indican el genotipo para los marcadores ligados a los
genes de resistencia a ToMV, TYLCV y TSWV. Las casillas sombreadas en gris
corresponden a aquellos marcadores para los que se esperaba obtener segregación debida al
genotipo heterocigoto de la planta madre para ese marcador. Los genotipos subrayados
corresponden a plantas cuya existencia se puede explicar por polinización cruzada. * indica
un genotipo imposible de conseguir a partir del genotipo de la planta madre, ni siquiera con la
intervención de los abejorros. na significa no amplificado.
Gen de resistencia /Marcador
Tm-2ª /To3 y MxTo
Línea
Ty-1 /Aps
Polinización con abejorros en la Estación Experimental de Elche (IVIA)
Planta madre
RR
ss
26E
45E
54E
58E
64E
19 RR + 1 ss*
RR
18 ss + 2 na
ss
1 RR +1 Rs + 3 ss
Rs
Descendencia
Planta madre
16 RR + 1 Rs + 3 na
RR
1 RR* + 5 Rs + 14 ss
RR
2 RR + 2 Rs + 1 ss
ss
Descendencia
Planta madre
20 RR
RR
20 RR
RR
5 ss
RR
Descendencia
Planta madre
17 RR + 1 Rs + 2 na
RR
16 RR + 4 na
RR
2 RR + 3 Rs
RR
Descendencia
17 RR + 2 na
18 RR + 1 na
4 RR + 1 Rs
RR
RR
24 RR + 6 na
RR
27 RR + 1 Rs + 2 na
RR
8 RR
RR
Planta madre
25 RR + 5 na
ss
21 RR + 9 na
ss
5 RR
ss
Descendencia
30 ss
28 ss + 2na
7 ss
1546-FL
Descendencia
Planta madre
Descendencia
18-FL
Rs
Descendencia
Planta madre
Polinización con abejorros en el invernadero de Lorca
RR
Planta madre
1515-FL
Sw-5 /CT220
1305