Efecto de regiones cromosómicas de Solanum pimpinellifolium sobre caracteres que afectan la calidad de fruto en el contexto genético del tomate cultivado

El tomate (Solanum lycopersicum L.) es una de las hortalizas que más se consume en Argentina, constituyendo una fuente esencial de nutrientes para la dieta humana. El principal destino de la producción en nuestro país es el consumo en fresco, donde la calidad de los frutos juega un rol trascendental. Además, un carácter de fundamental importancia para la comercialización del fruto fresco es la prolongación de la vida poscosecha. En nuestro país, el desarrollo de nuevas variedades de tomate ha estado relegado y los materiales comercializados provienen de semillas importadas desarrolladas para otros ambientes y condiciones de cultivo, que además, carecen de la calidad requerida por los consumidores. Frente a la reducida variabilidad genética en el germoplasma cultivado, las especies de tomate silvestres se vuelven importantes recursos para enriquecer las bases del cultivo con alternativas génicas que mejoren la calidad, la adaptación y la productividad. En este trabajo se recurrió a la especie silvestre S. pimpinellifolium como fuente de variabilidad y de genes para la mejora de la calidad del fruto. Los objetivos fueron demostrar el efecto fenotípico sobre caracteres de calidad de fruto de regiones cromosómicas introgresadas desde S. pimpinellifolium en el contexto genético del cultivar Caimanta, y obtener un nuevo acervo genético mejorado basado en Caimanta que resulte adaptado a las condiciones de cultivo locales. A través de un esquema de mejoramiento basado en retrocruzas se buscó la obtención de nuevas líneas similares al cultivar (NILs) con aportes de la especie silvestre para mejorarlo. Se partió del cruzamiento inicial entre el cultivar argentino tipo platense denominado Caimanta y la accesión LA722 de S. pimpinellifolium, y en cada ciclo de retrocruza hacia el padre cultivado se realizaron análisis fenotípicos y moleculares para la selección de plantas de interés. En un principio, se estudiaron generaciones avanzadas del cruzamiento (familias BC2S1 y generación BC3) para explorar el germoplasma silvestre. En las familias BC2S1 se hallaron 20 QTLs (p ≤ 0,01) asociados al diámetro, altura, forma, peso, número de lóculos, parámetro de color a/b, firmeza y acidez titulable del fruto. En la BC3, se encontraron diez QTLs (p ≤ 0,01) asociados al diámetro, forma, peso, vida poscosecha y firmeza. El menor número de asociaciones en la BC3 se relaciona, al menos en parte, con la mayor recuperación del genoma recurrente. Además, la comparación a través de las generaciones permitió la validación de 38 asociaciones a diferentes caracteres de calidad. Mediante estos análisis de QTLs, se detectaron diversas regiones genómicas relacionadas a la calidad del fruto en S. pimpinellifolium, resultando una valiosa herramienta para identificar loci con efectos deseados para el mejoramiento. Siguiendo una metodología que articuló los estudios de QTLs con el desarrollo de nuevas variedades dentro de un mismo proceso, se obtuvieron 22 nuevas líneas de tomate, cada una llevando aportes del genoma silvestre en el fondo genético cultivado. Se emplearon análisis fenotípicos y moleculares (marcadores SSR) para asistir la introgresión de regiones genómicas asociadas a caracteres de calidad del fruto y la recuperación del genoma de Caimanta, avanzando en los estudios genéticos simultáneamente al desarrollo de nuevos materiales. Esta estrategia permitió optimizar la selección de plantas con características idóneas en cada retrocruza, lográndose una mejora significativa de la eficiencia en cuanto a tiempos y cantidad de materiales requeridos y alcanzándose las primeras NILs en generaciones tempranas (BC3 y BC4). Una caracterización molecular complementaria reveló que las introgresiones silvestres en las líneas obtenidas no eran únicas, reclasificándolas como pre-NILs y señalando la importancia de incorporar más marcadores en los estudios para el adecuado control de la recuperación del genoma recurrente y de la calidad de las líneas. Se detectaron introgresiones silvestres adicionales en las 22 líneas, con un total de 120 en todo el conjunto y un promedio de 5,5 por línea. Aun así, estas pre-NILs representan importantes recursos que acercan la variabilidad silvestre, haciéndola disponible a fitomejoradores y genetistas. En este trabajo, notables diferencias fueron halladas entre las generaciones, algunos QTLs se fueron perdiendo y otros nuevos fueron emergiendo al avanzar en las retrocruzas. El efecto final de la introgresión silvestre en la pre-NIL resultó bastante menor que lo previsto por los análisis de QTLs en las generaciones tempranas, indicando que estos análisis fueron bajos predictores del comportamiento final en la pre-NIL. Estas observaciones muestran una baja conservación y una fuerte dependencia del background genético en los estudios de QTLs. En general, las pre-NILs obtenidas exhibieron buenos atributos de calidad, e incluso varias superaron al progenitor cultivado para diversos rasgos. Estas líneas presentaron valores discrepantes para caracteres como el tamaño, la forma, la vida poscosecha, el color, la firmeza, los sólidos solubles y la acidez de los frutos, representando materiales de alto valor agronómico y siendo algunas muy promisorias para constituir nuevos cultivares con beneficios en la calidad. Además, estas pre-NILs posibilitaron conocer algunas de las regiones genómicas que controlan rasgos relacionados a la calidad del fruto, adentrándonos en las bases genéticas de estos caracteres. En conclusión, los resultados mostraron que la introgresión de regiones genómicas de S. pimpinellifolium en el genoma cultivado permitió mejorar diferentes características de calidad de los frutos y obtener nuevos recursos vegetales con alto potencial para programas de mejoramiento y estudios genéticos en tomate. The quality of tomato fruits (Solanum lycopersicum L.) plays a transcendental role, both in producers and consumers choice. In view of the reduced genetic variability in cultivated germplasm, wild tomato species become important resources for improving quality. The objectives of this work were to demonstrate the phenotypic effect on fruit quality traits of introgressed chromosomal regions from S. pimpinellifolium in the cultivar Caimanta genetic background, and to obtain a new improved genetic stock based on Caimanta and adapted to the local growing conditions. Through an improvement scheme based on backcrosses, we aim to reach new lines similar to the cultivar (NILs) with contributions of the wild species. Beginning from the initial cross between the Argentinean cultivar Caimanta and the accession LA722 of S. pimpinellifolium, different cycles of backcrossing towards the cultivated parent were done, where phenotypic and molecular analyzes assisted for plant selection. This strategy allowed an optimized selection, obtaining a significant improvement of the efficiency and reaching the first NILs in early generations (BC3 and BC4). Initially, advanced generations (BC2S1 families and BC3) were explored, detecting several S. pimpinellifolium regions associated with fruit quality traits (such as diameter, height, shape, weight, shelf life, color, firmness, soluble solids, among others). However, significant differences in QTL studies were found between generations. The wild introgression effect on the final line was significantly lower than predicted by QTLs analyzes in early generations, indicating that these analyzes were low predictors of its final behavior and showing a strong background dependence in QTL studies. Following an approach that connected QTL surveys with new varieties development, 22 new tomato lines were obtained. Afterwards, a complementary molecular characterization revealed that the wild introgressions in the lines achieved were not unique, reclassifying them as pre-NILs. In general, the pre-NILs showed good quality features, and even several exceeded the cultivated parent for diverse traits, becoming very promising materials. These results indicated that introgression of S. pimpinellifolium regions in the cultivated genome allowed to improve fruit quality properties and to obtain new vegetal resources with high potential for breeding programs and genetic studies in tomato. Fil: Luciani, Marianela D. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Argentina