ESTUDIO DEL APAREAMIENTO CROMOSÓMICO ENTRE

CAPÍTULO 6. MEJORA GENÉTICA DE CEREALES Y LEGUMINOSAS
ESTUDIO DEL APAREAMIENTO CROMOSÓMICO ENTRE ESPECIES
DEL GÉNERO Hordeum Y TRIGO HARINERO EN EL FONDO
GENÉTICO DE MUTANTES ph1
Rey M.D., Prieto P.
Departamento de Mejora Genética, Instituto de Agricultura Sostenible (CSIC), Apdo. 4084, Córdoba, España.
Palabras clave: meiosis, cereales, introgresiones genéticas, locus Ph1, Hordeum chilense,
Hordeum vulgare.
INTRODUCCIÓN
El trigo harinero (Triticum aestivum, 2n = 6x = 42), es una especie aloploide que posee
un genoma complejo con tres juegos de cromosomas (genomas A, B y D). A pesar de ser un
poliploide, el trigo se comporta como una especie diploide durante la meiosis debido a la presencia de varios genes de apareamiento homólogo (Ph, del inglés “Pairing homologous”), siendo el más importante el locus Ph1. Este locus se encuentra en el brazo largo del cromosoma
5B y su función principal, es restringir el apareamiento a los cromosomas homólogos o idénticos, impidiendo por tanto, el apareamiento entre cromosomas homeólogos o relacionados. En
ausencia del locus Ph1 todos los cromosomas pueden sufrir un cambio en la estructura de la
cromatina sin requerimiento de homología, que incrementa la probabilidad de que cromosomas
homeólogos puedan asociarse y recombinar entre ellos (Prieto et al. 2004). La introgresión de
material genético de especies relacionadas es clave en programas de mejora genética de trigo.
Hordeum chilense (cebada silvestre, 2n = 2x = 14) y Hordeum vulgare (cebada cultivada, 2n =
2x = 14) son especies con gran potencial para la mejora genética del trigo. Sin embargo, la
hibridación entre trigo y especies relacionadas produce generalmente híbridos inter-específicos
en los que no ocurre apareamiento entre los cromosomas de trigo y de la especie relacionada.
El principal factor que previene dicho apareamiento homeólogo es el locus Ph1. En este trabajo se persigue desarrollar nuevo germoplasma de trigo con introgresiones del género Hordeum
en el fondo genético de mutantes de apareamiento, para facilitar la transferencia de caracteres
de interés desde Hordeum a trigo.
MATERIAL Y MÉTODOS
Para el desarrollo de los cruzamientos genéticos se han utilizado líneas de sustitución para
cada uno de los cromosomas de H. chilense en trigo harinero y líneas de adición para cada uno
de los cromosomas de H. vulgare y H. chilense en trigo harinero (Miller et al., 1982), así como
líneas mutantes de deleción del locus Ph1 en trigo harinero. El escrutinio y la caracterización
de las líneas obtenidas se hizo mediante marcadores microsatélites (Hagras et al., 2005) e
hibridación in situ con sondas de ADN genómico de H. chilense y H. vulgare (Prieto et al.,
2001). Las líneas de trigo portadoras de la mutación ph1 se seleccionaron con el marcador
ABC920 (Wang et al., 2002).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Con la finalidad de introducir en trigo caracteres de interés agronómico desde H. chilense
y H. vulgare, se realizaron cruzamientos entre líneas de sustitución para cada uno de los
cromosomas de H. chilense en trigo o líneas de adición para cada uno de los cromosomas tanto
de H. vulgare como de H. chilense en trigo con líneas de trigo mutantes para el locus Ph1. La
primera generación obtenida para cada uno de los cruzamiento se retrocruzó nuevamente por
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ACTAS DE HORTICULTURA N.º 62
líneas de trigo mutantes para el locus Ph1, debido a que al ser la mutación ph1 una mutación
recesiva, debe estar en homocigosis para observar el fenotipo mutante. Se han obtenido más de
75 líneas de trigo portadoras de cromosomas de Hordeum en el fondo genético del mutante ph1
(Tabla 1). La caracterización de las líneas se realizó mediante marcadores moleculares para
determinar la presencia del cromosoma de Hordeum y de la mutación ph1, e hibridación in situ,
para visualizar la presencia de los diferentes cromosomas de H. chilense o de H. vulgare. El
estudio mediante hibridación in situ del apareamiento en metafase I de la meiosis en las líneas
portadoras de introgresiones de H. chilense o H. vulgare en el fondo genético del mutante ph1
ha permitido la detección de apareamiento entre los cromosomas de trigo y de Hordeum, que
dará lugar a pequeñas introgresiones de Hordeum en el fondo genético del trigo.
AGRADECIMIENTOS
Este trabajo está financiado por proyectos de la Unión Europea (ERC-Starting grants 243118) y el
Ministerio de Economía y Competitividad (AGL2009-10511).
REFERENCIAS
Hagras, A.A., Masahiro, K., Tanaka, K., Tsujimoto, H. 2005. Genomic differentiation of Hordeum chilense from H. vulgare as revealed by repetitive and EST sequences. Genes Genet. Syst. 80: 147-159.
Miller, T.E., Reader, S.M., Chapman, V. 1982. The addition of Hordeum chilense chromosomes to wheat.
In: Proc. Int. Symp. Eucarpia on Induced Variability in Plant Breeding (ed. C Broertjes). Pudoc,
Wageningen, p. 79-81.
Prieto, P., Ramírez, M.C., Ballesteros, J., Cabrera, A .2001. Identification of intergenomic translocations
involving wheat, Hordeum vulgare and Hordeum chilense chromosomes by FISH. Hereditas 135:
171-174.
Prieto, P., Shaw, P., Moore, G. 2004. Homologue recognition during meiosis is associated with a change
in chromatin conformation. Nat. Cell Biol. 6: 906–908.
Wang, X., Lai, J., Liu, G., Chen, F. 2002. Development of a Scar marker for the Ph1 locus in common
wheat and its application. Crop Sci. 42: 1365-1368.
Tabla 1. Número de plantas obtenidas en los cruzamientos entre las líneas de introgresión para cada uno de los
cromosomas de Hordeum en trigo y los mutantes ph1.
Cromosoma
Género
H. chilense
H. vulgare
170
1
2
3
4
5
6
7
Plantas totales
-
-
-
33
117
97
181
ph1ph1/HchHch
-
-
-
4
9
19
22
Plantas totales
-
29
35
43
-
57
27
ph1ph1/HvHv
-
5
7
4
-
6
7