Desarrollo De Una Genoteca De Líneas De Introgresión Entre Solanum
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Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre Solanum lycopersicum y Solanum pimpinellifolium utilizando herramientas genómicas de alto rendimiento y detección de QTLs implicados en calidad de fruto Tesis presentada por: Walter Barrantes Santamaría Para optar al título de Doctor en Biotecnología Directores: Dr. Antonio José Monforte, Dr. Antonio Granell 2014 i El Dr. Antonio José Monforte Gilabert, científico titular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y el Dr. Antonio Granell Richart, Profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, ambos pertenecientes al Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas. CERTIFICAN que el Ingeniero Agrónomo Walter Barrantes Santamaría ha realizado bajo su dirección en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas el trabajo que lleva como título ¨ Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre Solanum lycopersicum y Solanum pimpinellifolium utilizando herramientas de genómicas de alto rendimiento, y detección de QTLs implicados en calidad de fruto¨, y autorizan su presentación para optar al grado de Doctor en Biotecnología por la Universidad Politécnica de Valencia. Y para que conste, expiden y firman el presente certificado en Valencia, a 23 de Mayo del 2014. Dr. Antonio José Monforte Gilabert Dr. Antonio Granell Richart ii Agradecimientos Durante mi estancia en Valencia han sido muchas las personas con las que de una u otra forma he compartido momentos especiales, ya sean estos de trabajo o solaz esparcimiento. Todos estos momentos los recordaré con especial cariño, pero especialmente los segundos, que hicieron que mi estancia y la de mi familia fuese mucho más agradable. Quiero empezar mis agradecimientos con las dos personas cuya participación en el desarrollo de esta tesis fue trascendental: los Drs. Antonio Monforte y Antonio Granell, quienes aparte de su acertada guía durante todas y cada una de las etapas de mí doctorado también, me brindaron su amistad y la de sus estimables familias. A Toni G. gracias por darme la oportunidad de venir al IBMCP y poder vivir esta experiencia por demás maravillosa. Y especialmente, quiero agradecer a Tony M. la paciencia, comprensión y apoyo en todo momento y decirle que esta tesis no habría sido posible sin su irremplazable participación. Esta tesis fue auspiciada por la Universidad de Costa Rica, quiero agradecer a los funcionarios que en su momento confiaron en mí para que realizara este Doctorado, a los compañeros de la Estación Agrícola Fabio Baudrit, y de la Facultad de Agronomía por su voto de confianza. Agradezco a la Oficina de Asuntos Internacionales (OAICE), en especial a la Dra. Ana Sittenfeld, Yamileth Damazio y Fátima Acosta por el apoyo y comprensión que recibimos mi familia y yo durante nuestra ¨aventura¨ por tierras chilenas. Gracias también a la Dra. Julieta Carranza y a Laura Agüero y a todo el personal de OAICE por estar siempre pendiente de nosotros en Valencia. Al CSIC por cofinanciar parte de mi beca y por brindarme la oportunidad de recibir parte de mi capacitación en uno de sus prestigiosos centros de investigación. Un especial agradecimiento al Dr. Rafael Fernández, responsable en gran medida de la realización de esta tesis, por su ayuda en el desarrollo de la genoteca y, por estar siempre dispuesto a responder ante mis consultas, algunas veces, con mucho más detalle del esperado. Al Dr. Carlos Romero por su oportuna ayuda en la interpretación de los resultados del capítulo 3, a Asun Fernández que gracias a su guía pude iniciar con el trabajo de genotipado de la plantas, al Dr. José María Bellés por sus consejos y ayuda a lo largo de todo este tiempo. iii Igualmente quiero agradecer a todas las personas que de una u otra forma colaboraron en el diseño, instalación, mantenimiento y evaluación de los ensayos de campo en Alginet, Orihuela y Málaga. En Alginet un agradecimiento especial al personal de los invernaderos de la Cooperativa Agrícola (Coagri), también a Teresa León, Erika, Silvia, Teresa Caballero y Soledad Casal por su colaboración en la evaluación de los frutos. En Orihuela un agradecimiento muy especial a Juan José Ruiz, Santiago García-Martínez, Aranzazu Alonso, Fernando Rubio, Adrián Grau, José Joaquín García, Javier Vives y Alberto Lara por toda la colaboración brindada. En Málaga a Gloria López Casado, Antonia Núñez Martín, Luis Rodríguez Caso, Rafael Gómez Cabrera y personal de campo, a todo ellos muchas gracias ya que sin su ayuda esta tesis no se hubiera podido realizar. También quiero agradecer a mis profesores del COMAV por sus enseñanzas, a los compañeros del IBMCP que de una u otra forma me han ayudado. En especial al Dr. Eugenio Grau del servicio de secuenciación por su apoyo y amistad. Al personal de los invernaderos del IBMCP-UPV especialmente a ¨Rafa¨ por su imprescindible ayuda durante el ensayo de campo en Alginet, a María Victoria, Ferrán y David por todo el apoyo logístico recibido en el invernadero a lo largo de estos cuatro años. A mis compañeros del laboratorio 0.08 con los cuales compartí largas horas de trabajo y uno que otro momento de diversión, Gerardo, Aurora D, Aurora M, Mohamed, Gabriela. En especial a especial a José Añó por su valiosa ayuda en la cosecha de frutos y extracción de semillas y, a Soledad Casal por toda la ayuda brindada durante mi paso por el laboratorio. A todos ellos muchas gracias porque han hecho mi estancia más agradable. Finalmente quiero agradecer a mi familia y amigos, en especial a mi esposa Kristel y mi hija Ximena porque sin su apoyo no lo hubiera logrado. A mi madre, hermanos, cuñado, sobrinos y primos que realizaron el esfuerzo de sacar parte de su tiempo para venir a compartirlo con nosotros a Valencia. Muchas gracias a todos, este logro también es de ustedes. iv INDICE RESUMEN ......................................................................................................................... 11 ABSTRACT ....................................................................................................................... 13 RESUM .............................................................................................................................. 15 CAPITULO 1: Introducción General ............................................................................... 17 1.1 Descripción botánica del tomate.................................................................................. 17 1.2 Taxonomía .................................................................................................................. 17 1.3 Importancia económica del tomate .............................................................................. 18 1.4 Centro de origen e historia del tomate ......................................................................... 19 1.5 Recursos fitogenéticos ................................................................................................ 20 1.5.1 Bancos de Germoplasma ...................................................................................................20 1.5.2 Especies silvestres como fuentes de variabilidad genética aprovechable en mejora ............20 1.5.3 Sistemas de cruzamiento en tomate ...................................................................................22 1.5.4 S. pimpinellifolium como parental donante de genes ..........................................................23 1.6 Uso de Marcadores genéticos para conocer la variabilidad natural de tomate .............. 24 1.7 Métodos de genotipado de SNPs ................................................................................. 26 1.7.1 Métodos de genotipado de SNPs simples ..........................................................................26 1.7.2 Genotipado de SNPs de alto rendimiento .........................................................................29 1.7.3 Genotipado basado en secuenciación masiva ....................................................................30 1.8 Genómica del tomate .................................................................................................. 31 1.9 Mapas genéticos del tomate ........................................................................................ 32 1.10 Mapeo de Quantitative Trait Locus ........................................................................... 34 1.11 Poblaciones para mapeo de QTLs en tomate ............................................................. 35 1.12 Usos y ventajas de las ILs en la detección de QTLs ................................................... 37 1.13 QTLs definidos en tomate y regiones cromosómicas relacionadas ............................. 38 1.14 QTLs para caracteres calidad de fruto en tomate ....................................................... 39 1.14.1 QTLs para caracteres de peso, tamaño y forma del fruto ..................................................39 1.14.2 QTLs para Sólidos totales ...............................................................................................40 1.14.3 QTLs para acidez y pH ...................................................................................................41 1.14.4 QTLs para color de fruto .................................................................................................41 1.14.5 QTLs para contenido nutricional y compuestos volátiles .................................................42 1.14.6 QTLs para vida pos-cosecha ...........................................................................................43 OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................