Proyectos de Investigación IVIA MEMORIA CIENTÍFICO-TÉCNICA LÍNEA PRIORITARIA: TÍTULO DEL PROYECTO:

Proyectos de Investigación IVIA
MEMORIA CIENTÍFICO-TÉCNICA
LÍNEA PRIORITARIA: NUEVAS VARIEDADES DE CÍTRICOS
TÍTULO DEL PROYECTO: APLICACIÓN DE LA GENÓMICA A LA MEJORA Y
OBTENCIÓN DE NUEVAS VARIEDADES DE CÍTRICOS
DURACIÓN PREVISTA: 4 AÑOS
CENTRO: GENÓMICA
1. ANTECEDENTES-INTRODUCCIÓN
El sector citrícola valenciano proclama de forma unánime, que la supervivencia de la
industria citrícola depende críticamente de la generación de cultivares genéticamente
superiores. No obstante, la mejora de los cítricos está muy limitada por las
peculiaridades de la biología reproductiva de los cítricos. El desarrollo de una nueva
variedad es generalmente un largo proceso extremadamente lento y costoso debido a
que requiere de varios años y numerosos esfuerzos para evaluar adecuadamente las
mejoras en la calidad de los frutos. La reciente irrupción de la secuenciación de ADN de
nueva generación (NGS) ha dado lugar a un desarrollo espectacular de tecnologías de
identificación rápida de las variantes del genoma y a su aplicación a la mejora y
obtención de nuevas variedades, patrones y cultivos. Las mejoras en el rendimiento,
combinadas con una disminución global de los costes de la secuenciación están
permitiendo el mapeo y la caracterización de rasgos de elevado interés agronómico, lo
que se ha dado en llamar “selección genómica”. La secuenciación y genotipado de las
nuevas líneas de variedades obtenidas en las últimas décadas tras años de trabajo en el
IVIA, permitirá acelerar la generación y liberación de nuevas variedades de amplio
interés comercial, que respondan a las demandas del mercado y a las necesidades de
los agricultores.
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO Y ACTIVIDADES
2.1. OBJETIVO GENERAL
El principal objetivo de este proyecto es desarrollar herramientas genómicas y
biotecnológicas para facilitar la generación y selección de nuevas líneas, variedades y
patrones, especialmente de cítricos.
2.2. OBJETIVOS CONCRETOS
1) Desarrollo y aplicación de la técnica de genotipado mediante secuenciación
de nueva generación o GBS (Genotyping By Sequencing). El GBS permite
genotipar un gran número de individuos mediante secuenciación masiva de baja
cobertura a muy bajo coste, obteniendo marcadores representativos de todo el
genoma. La puesta a punto de esta técnica permitirá genotipar los descendientes
híbridos de diversos cruces que se han llevado a cabo en los programas de mejora
de cítricos del IVIA de una forma efectiva y un coste asequible. El GBS generará
nuevos SNPs de alta calidad distribuidos por todo el genoma que podrán usarse en
estudios posteriores.
2) Realización de Estudios de Asociación del Genoma Completo o GWAS
(Genome Wide Association Studies). El GWAS es un análisis en el que se
estudia la asociación de genes a caracteres. Se centran en encontrar asociaciones
entre los polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs) y rasgos de interés agrario
responsables de la productividad, la calidad, resistencia a estreses ambientales
(salinidad, sequía), resistencia a patógenos, etc. Para ello se estudiarán una gran
cantidad de individuos híbridos de cruces ya realizados entre variedades de interés
para la citricultura valenciana, de modo que se puedan comparar datos genéticos
entre ellos. Al comparar los datos genéticos obtenidos de las secuenciaciones de
los genomas de diferentes individuos, se hallarán genes ligados a caracteres de
interés. Este estudio se llevará a cabo sobre los híbridos genotipados mediante
GBS y permitirá identificar las regiones genómicas responsables de los caracteres
de interés y de marcadores específicos de determinados fenotipos (maduración
temprana o tardía, tamaño, acidez, ausencia de semillas, etc.)
3) Descubrimiento de marcadores moleculares exclusivos de una variedad,
mediante la secuenciación de su genoma y comparación con aquellas variedades
de las que se desea distinguir. El conjunto de marcadores específicos, SNPs,
pequeños indels y variaciones estructurales de los cromosomas, distinguirán la
variedad de interés de modo inequívoco, de modo que este análisis podrá utilizarse
para la certificación oficial de variedades
4) Análisis del transcriptoma durante procesos fisiológicos de interés mediante
RNA-seq. Se va a realizar el análisis de la expresión génica de los principales
procesos fisiológicos relacionados con la productividad, la maduración, la calidad y
la resistencia a estreses mediante secuenciación masiva (RNA-seq). Esta técnica,
que realiza una verdadera “disección” del transcriptoma de los procesos
analizados, permitirá identificar aquellos genes implicados en los mismos, además
de permitir análisis cuantitativos y estudiar la expresión diferencial de estos genes.
Los datos obtenidos se complementarán con los procedentes del GWAS,
contribuyendo a localizar aquellas regiones responsables de caracteres de interés,
identificando las variantes alélicas más adecuadas y permitiendo el desarrollo de
marcadores moleculares útiles para la mejora de cítricos.
5) Aplicación de las herramientas genómicas desarrolladas a otros frutales y
cultivos de interés para la Comunidad Valenciana como el arroz. El desarrollo
y puesta a punto de estas técnicas permitirá su aplicación a la mejora de otros
frutales y cultivos de gran importancia para la Comunidad Valenciana, como el
arroz, otros frutales, etc.