GENOMICA VEGETAL Norma Paniego Instituto de Biotecnología, CICVyA, CNIA INTA Castelar [email protected] 1 Genómica aplicada al mejoramiento de los cultivos • Progresos en el estudio de los genómas de especies agronómicas. Estratégias y tecnológias actuales para estudios de genómica vegetal • Aplicaciones de la genómica de nueva generación en el mejoramiento de los cultivos • Genómica de Cereales y Oleaginosas 2 GENÓMICA: se refiere al estudio del genoma completo de un organismo …A C T T T G A G C C C C… …A C T T T G G G C C C C… 3 Sequenciación del genoma Arabidopsis thaliana ~ US 70M 4 John Quackenbush COMO SE ESTUDIAN LOS GENOMAS: TÉCNICAS DE MAPEO 5 The Genomic Landscape: circa 2010, Eric Green 6 The Genomic Landscape: circa 2010, Eric Green 7 The Genomic Landscape: circa 2010, Eric Green ESTRATEGIAS ALTERNATIVAS DE SECUENCIACIÓN 8 The Genomic Landscape: circa 2010, Eric Green 9 M Caccamo PROGRESOS EN LA SECUENCIACION GENOMICA EN PLANTAS 30 20 10 1 0.5 uva Medicago truncatula 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2013 10 TECNOLOGÍAS DE NUEVA GENERACIÓN 11 SECUENCIACIÓN GENOMICA EN PLANTAS Sequencing Technologies and Their Use in Plant Biotechnology and Breeding Wetterstrand KA. DNA Sequencing Costs: Data from the NHGRI Genome Sequencing Program (GSP)12 Available at: www.genome.gov/sequencingcosts. Life Technologies Illumina OpGen Argus Secuenciación EC Secuenciación de molécula simple Quantum Biosystems PacBio Secuenciación por síntesis secuenciación eléctrica 13 Next Generation Genomics: World Map of High-throughput Sequencers omicsmaps.com 14 Principles and Practices of Plant Genomics—Vol. 3 Comparison of Next-Generation Sequencing Systems, Journal of Biomedicine and Biotechnology Molecular Ecology Resources 11: 759-769 15 16 COMPLEJIDAD DE LOS GENOMAS VEGETALES Sequencing crop genomes: approaches and applications, New Phytologist 17 LIMITACIONES EN EL ENSAMBLADO DE GENOMAS VEGETALES 18 ESTADO DE AVANCE DE UNA SELECCIÓN DE GENOMAS DE CULTIVOS PUBLICADOS HASTA 2012 19 20 Michael Schatz M Caccamo Organismos Modelo para Plantas • especies con características de crecimiento y reproductivas aptas para el uso en laboratorios. • son de porte pequeño, robustos, con tiempos de generación cortos y tamaño de genoma ≥ 500 Mb . 21 http://5e.plantphys.net/article.php?ch=1&id=404 22 23 24 25 26 27 IMPACTO EN LAS CIENCIAS AGONÓMICAS BÁSICAS Y APLICADAS Conocimientos básicos: • Organización del genóma y contenido • Entender la función de los génes y su red de interacción • Conocer mecanismos regulatorios inéditos • Definir las relaciones y los procesos evolutivos Aplicaciones: • Referencia para descubir y entender variantes genéticas, asociarlas a caracteristicas agronómicas, asignarle localización genómica precisa • Favorecer el uso de la información genética en lugar de la fenótipica • Disponer de una fuente ilimitada de marcadores moleculares • Potenciar el uso de recursos genéticos • Acelerar los proceso de mejorma genética 28 29 Bevan and Uauy Genome Biology2013, 14:206 30 GENOTIPOS 31 M Caccamo 2011 32 VARIABILIDAD M Caccamo 2011 33 ESTRATEGIAS DE MAPEO DE CARACTERISTICAS AGRONOMICAS 34 R Tuberosa. 2nd National Workshop on Marker-Assisted Selection for Crop Improvement . ICRISAT 35 R Tuberosa. 2nd National Workshop on Marker-Assisted Selection for Crop Improvement . ICRISAT 36 R Tuberosa. 2nd National Workshop on Marker-Assisted Selection for Crop Improvement . ICRISAT 37 38 Sarah Ayling 39 http://www.maizegenetics.net/gbs-overview Figure 2. Double digest RAD sequencing improves efficiency and robustness while minimizing cost. Peterson BK, Weber JN, Kay EH, Fisher HS, et al. (2012) Double Digest RADseq: An Inexpensive Method for De Novo SNP Discovery and Genotyping in Model and Non-Model Species. PLoS ONE 7(5): e37135. doi:10.1371/journal.pone.0037135 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0037135 40 GENOTIPIFICACIÓN Y FENOTIPIFICACIÓN PARA EL ANÁLISIS DE QTLS EN PLANTAS Next generation quantitative genetics in plants, Frontiers in Plant Science 41 42 43 FENOTIPOS 44 2nd Rajeev K. Varshney 45 National Workshop on Marker-Assisted Selection for Crop Improvement . ICRISAT R Tuberosa. 2nd National Workshop on Marker-Assisted Selection for Crop Improvement . ICRISAT 46 “Next-generation phenotyping can empower both gene discovery and crop improvement” 47 Theor Appl Genet (2013) 126:867–88 Genómica de Nueva Generación en el Mejoramiento Asistido Mol Breeding DOI 10.1007/s11032-012-9699-6 48 49