Solanum Tuberosum)

Universidad de Oviedo Programa de Doctorado: Biotecnología alimentaria Uso de marcadores moleculares en mejora y trazabilidad en patata (Solanum tuberosum) Claudia López Vizcón Abril 2015 AGRADECIMIENTOS Mi agradecimiento infinito a mi tutora y co-directora, la Dra. Eva García, por ser mi tutora y mucho más en este viaje. Por su entusiasmo sin fin, su ayuda y consejos, su dedicación, sus conocimientos… Y por los momentos en que tutoraste también a la persona, no sólo a la doctoranda. A mi otra co-directora, la Dra. Felisa Ortega, por recorrer conmigo un camino que no fue fácil, pero que terminamos, a pesar de todo y de todos. Aprendí mucho recorriéndolo, ese es el mejor regalo. A los miembros del laboratorio del Área de Genética de la Facultad de Medicina, en especial, al Dr. Yaisel Borrell, por acogerme, ayudarme y aconsejarme. A mis compañeros en la empresa APPACALE, en la que desarrollé casi todo el trabajo que ha dado origen a esta Tesis. Espero que la sientan un poco suya, y que vean aquí un pequeño homenaje al trabajo y la dedicación de unos burgaleses que me enseñaron mucho. A mis biólogos, especialmente a Patri, Paula, Óscar, Javo y Mike. Sois de lo primero y lo mejor que me dio la Biología. Sólo por eso, mereció la pena. A otros biólogos y no biólogos, que fui encontrando en el camino, en ese que pasó por Holanda y por Pamplona. Por los momentos de gloria y de pánico en el laboratorio. Y por todos los demás. A Edu y Guti, que traspasaron pronto la barrera de compañeros. Por cuidarme mucho siempre. Y a Maite y María, por cuidarme tanto como ellos. A mis amigos. A mis amigos de casa, de Asturias, por estar siempre cuando necesito volver a encontrarme frente a su mar, o entre sus montañas. En especial a mis canguesinas, las que están desde siempre y que siempre estarán. A los burgaleses de adopción, y al único de verdad, por hacer que aquella etapa que fue dura a veces, tuviese sentido. A toda mi gente de Leiden, con la que compartí uno de los mejores capítulos de mi vida. A toda mi familia en Madrid, que me recogió en el momento más difícil y no me dejó nunca más. Muy en especial a todos mis héroes en la capital, Ángel, Dani, Ise, Quique, Martina, Álvaro, Zeus y, cómo no, Gonzalo, que me ayudó a escuchar la música cuando llegaba a la meta. Y a la colonia charra, que adoptaron sin pensarlo a esta asturiana. A mi gente de Leiden en Madrid, Bea, Noe y Stefano. Por estar incondicionalmente. A Mayka, por ser mi red. A Patty y Marta, por ser mis personas, por no tener a veces ni que hablar para que entendáis. A Lèa y Julia por venir a poner luz. A Esther, porque si hay alguien que ha empujado conmigo desde el principio, en exámenes, experimentos, viajes, estancias, congresos, tesinas… Esa eres tú. Si hay alguien que sabe cómo me siento mientras escribo las líneas finales de esta tesis, eres tú. Por eso sé que entiendes la dimensión de este GRACIAS. A toda mi familia. A mi hermano, por darme sin pretenderlo lecciones de coraje y superación. A mis padres, por todo y por mucho más. Por ser mi ejemplo y mi fuerza. A mis padres Nothing in life is to be feared, it is only to be understood. Now is the time to understand more, so that we may fear less. Marie Curie Do not judge me by my successes, judge me by how many times I fell down and got back again Nelson Mandela INDEX 1 ABSTRACT ............................................................................................................................ 15 RESUMEN ............................................................................................................................ 16 2 INTRODUCTION ................................................................................................................... 21 2.1 Molecular markers applications to crop production and control ............................... 21 2.1.1 Marker-assisted selection ................................................................................... 21 2.1.2 Traceability and Quality Control ......................................................................... 23 2.2 Potato Biology and Origin ........................................................................................... 24 2.3 Economic and Social Importance of the Potato Crop ................................................. 25 2.3.1 The situation in Spain .......................................................................................... 26 2.4 Potato Genetics ........................................................................................................... 26 2.5 Potato Breeding .......................................................................................................... 27 2.5.1 Molecular Markers and Potato Breeding ............................................................ 28 2.6 Potato Quality and Traceability ................................................................................... 29 2.6.1 Molecular markers and potato traceability ........................................................ 31 2.7 Genetically Modified Potatoes .................................................................................... 31 3 OBJECTIVES .......................................................................................................................... 37 4 MATERIALS AND METHODS ................................................................................................ 41 4.1 Experiments and Plant Material .................................................................................. 41 4.1.1 Breeding Programme .......................................................................................... 41 4.1.2 Traceability .......................................................................................................... 41 4.1.3 Transgenics .......................................................................................................... 42 4.2 Genetic Analysis .......................................................................................................... 43 4.2.1 Molecular Markers .............................................................................................. 43 4.2.2 DNA isolation ....................................................................................................... 45 4.2.3 PCR conditions ..................................................................................................... 45 4.2.4 Genotypes visualization ...................................................................................... 46 4.2.5 Transgenics .......................................................................................................... 47 4.3 Statistical analysis ....................................................................................................... 47 4.3.1 Calculation of segregation ratios ........................................................................ 47 4.3.2 Estimates of improvement costs ......................................................................... 47 4.3.3 Comparison for samples with fraud level. .......................................................... 49 5 RESULTS ............................................................................................................................... 53 5.1 Resistance markers ..................................................................................................... 53 5.1.1 Economical costs ................................................................................................. 54 5.1.2 Segregation ratios ............................................................................................... 54 5.2 Traceability .................................................................................................................. 55 5.2.1 Samples collected under suspicion of fraud ....................................................... 55 5.2.2 Samples collected at random .............................................................................. 56 5.2.3 Comparison between samples collected under suspicion of fraud and samples collected at random ............................................................................................................ 57 6 DISCUSSION ......................................................................................................................... 61 6.1 Molecular Marker-Assisted Breeding .......................................................................... 61 6.2 Traceability .................................................................................................................. 66 6.3 Insights in potato transgene traceability .................................................................... 68 7 CONCLUSIONS ..................................................................................................................... 73 8 BIBLIOGRAPHY ..................................................................................................................... 77 9. ANNEX: PUBLISHED RESULTS ............................................................................................... 89 Uso de Marcadores Moleculares en trazabilidad y mejora en patata (Solanum tuberosum) 11 Uso de Marcadores Moleculares en trazabilidad y mejora en patata (Solanum tuberosum) 12 Uso de Marcadores Moleculares en trazabilidad y mejora en patata (Solanum tuberosum) 1. ABSTRACT RESUMEN 13 Uso de Marcadores Moleculares en trazabilidad y mejora en patata (Solanum tuberosum) 14 Uso de Marcadores Moleculares en trazabilidad y mejora en patata (Solanum tuberosum) 1 ABSTRACT The

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