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Mejoramiento por mutaciones en tomate - Coggle Diagram
Mejoramiento por mutaciones en tomate
Mutagénesis inducida
Mutagénesis química
Es uno de los enfoques más eficientes y convenientes utilizados en plantas diversas especie.
En el tomate, se han utilizado como mutágenos químicos:
Azida sódica
EMS
En tomate, produce tanto variaciones morfológicas como mejoras en los
rasgos deseados, como la resistencia a enfermedades, la calidad de la fruta y la esterilidad masculina.
Eficiente a la resistencia de
Broomrape
(
Orobanche ramosa L.)
una mala hierba parásita amplia responsable de las grandes pérdidas económicas en el rendimiento de tomate.
Se ha utilizado para desarrollar resistencia contra el potyvirus, un virus destructivo generalizado para el tomate.
Mutagénesis física
No son tan populares como los mutágenos químicos debido principalmente a la necesidad de instrumentos especializados, personal cualificado y laboratorios altamente seguros
Pueden ser explorados inducir variabilidad beneficiosa en el tomate para mejorar la calidad y el rendimiento.
Rayos Gamma
Se generaron alrededor de 6000 líneas mutantes Micro-Tom, y se reveló la participación de dos loci en los mutantes brix que pueden usarse para identificar genes reguladores de brix en
tomate
Sin embargo, produce graves mutaciones genéticas debidas a grandes deleciones cromosómicas y reconstitución del cromosoma
Neutrones rapidos
Se utiliza para generar deleciones y cromosomas reordenamientos aleatorios del genoma, por lo tanto, se emplea para la identificación y aislamiento de mutantes en el genoma
diana
Mutagénesis insercional
Se realiza utilizando una secuencia de ADN (T-ADN, transposón o retrotransposón) para mutar y marcar el gen, que puede estudiarse observando el sitio mutado utilizando la etiqueta como identificador
Se utiliza un enfoque basado en PCR, inserción de sitio seleccionado (SSI), para la detección de mutaciones en genes conocidos mediante inactivación por inserción
Esta técnica se utilizó con éxito para detectar las transposiciones que ocurrieron en poligalacturonasa (PG) y dihidroflavonol 4-reductasa ( DHFR) genes por Ds1 elementose.
Se demostró que los elementos SSI y Ds del maíz facilitan significativamente la mutagénesis de inserción en tomate.
Además SSI se utilizó para generar mutaciones de inserción en PG gen para retrasar la maduración de la fruta en tomate
Mutagénesis por enfoque antisentido
se utiliza para "derribar" los genes con el fin de estudiar su función. Por lo que ha mejorado significativamente la comprensión del mecanismo de maduración y desarrollo del fruto del tomate
Se realiza de tres diferentes formas
:
Uniendo oligonucleótidos catalíticamente
activos como ribozimas que degradan secuencias de ARN específicas
Por interferencia de ARN en el que el ARN interferente pequeño (ARNip) ayuda en la escisión del ARN mediante la formación del complejo silenciador inducido por ARN (RISC)
Uniendo la secuencia de ácido nucleico complementario antisentido monocatenario al
ARNm sentido diana para bloquear su traducción
Se utilizó para generar plantas transgénicas contra el gen SlIAA9 (involucrado en el desarrollo del fruto del tomate y la morfogénesis de las hojas) para comprender el mecanismo de conversión de hojas compuestas
Se consiguió silenciar uno de los 5 genes (SIPL) de la enzima PL
Silenciar este gen mejoró
la firmeza de la fruta sin afectar el color, rendimiento, peso, sabor, aroma o sólidos solubles totales. Además de demostrar una capacidad de resistencia a patógenos
Mutagénesis por métodos de edición del genoma
El tomate es un cultivo ideal para la edición del genoma en plantas debido a la disponibilidad de su secuencia genómica,
la facilidad de transformación y su naturaleza diploide
Se utilizan 3 principales técnicas de edición del genoma:
Edición del genoma mediante nucleasas efectoras similares al activador de transcripción (TALENs)
Con esta técnica se demostró que las proteínas DELLA son reguladoras negativas de la señalización de GA y
PROCERA (PRO) es el único gen DELLA informado en tomate.
Una comparación entre TALENS y CRISPR/Cas9 al centrarse en el gen mutante de antocianina 1 (ANT1) en el tomate demostraron que TALENs es una herramienta eficiente para crear mutaciones específicas en el tomate
Edición de genes por CRISPR / Cas9
Se considera una herramienta de
edición del genoma innovadora que se ha aplicado con éxito en muchas plantas modelo y de cultivo, incluido el
tomate
Esta técnica se ah explorado para desarrollar líneas de tomate de alta calidad y resistentes al estrés.
Se ha utilizado para realizar modificaciones en el ARGONAUTE7 (SlAGO7) gene ( responsable de la
degradación postranscripción de FACTOR DE RESPUESTA AUXINAL (ARF) genes)
La pérdida de función de este gen provoca la conversión de hojas compuestas en hojas en forma de aguja o fibrosas
El silenciamiento de este gen resultó en niveles reducidos de ARF y fenotipo de hoja alterado en la primera y segunda generación con éxito
Edición del genoma por Zinc Finger Nucleases (ZFNs)
Es una de las tecnologías primitivas que hace
posible realizar mutaciones específicas en un sitio específico.
En el sitio objetivo, el
mecanismo de reparación conduce a variaciones como inserciones, deleciones y polimorfismos de un solo nucleótido
Enfoques de mapeo de mutación
Enfoque MutMap
Se basa en la técnica de secuenciación de próxima generación de alto rendimiento
Se ha utilizado recientemente en tomate para mapear mutaciones inducidas en los cultivares Micro-Tom
Este estudio ha demostrado que el mapeo de la mutación causal se puede realizar dentro de diez a doce meses en el tomate con un costo accesible
Enfoque MutChromSeq
En esta técnica, la mutagénesis clásica se combina con la clasificación del flujo cromosómico para filtrar la región deseada donde podemos encontrar el gen deseado.
Se aplica a plantas que responden a la mutagénesis
.la mutación deseada da como resultado un cambio fenotípico significativamente visible y se dispone de información previa del cromosoma donde se encuentra el gen.
No hay un solo informe sobre el análisis MutChromSeq
en tomate, pero su naturaleza diploide y la disponibilidad de la secuencia del genoma completo facilitan la implementación de esta técnica para aislar y clonar genes deseados en el futuro.
Mapeo basado en secuenciación del genoma completo
(WGS)
Genera un valioso recurso de mutaciones para realizar estudios genéticos inversos
El catálogo de mutaciones identificadas se
puede cribar para clasificar la variación candidata que posiblemente afecte la función del gen
Los SNP que causan cambios no sinónimos pueden detectarse utilizando la información de anotación del genoma.
Una vez que se dispone de un genoma de referencia de alta calidad para cualquier especie, la nueva secuenciación de
muchos genotipos para la especie se vuelve mucho más fácil, rápida y barata
Recursos mutantes de tomate
Genes que hacen tomates (
http://zamir.sgn.cornell.edu/mutants/
)
Se ha desarrollado un recurso de mutantes de tomate homocigotos bien caracterizados con el trasfondo
genético del cultivar M82 utilizando EMS y enfoques de mutagénesis de neutrones rápidos
LycoTILL (
http://www.agrobios.it/tilling/
)
Es una base de datos de líneas mutantes de tomate generadas a través de la mutagénesis EMS en el trasfondo genético del cv. Setter rojo.
Se utilizó Red Setter porque es una variedad de procesamiento altamente productiva y tiene un ciclo vegetativo de aproximadamente 110 días
La plataforma de labranza de Red Setter
El procesado de tomate cv. Se trató Red Setter con EMS (0,7% y 1%) para aplicar TILLING al tomate.
Este recurso genético podría usarse para
descubrir mutaciones de alto rendimiento
TOMATOMA (
http://tomatoma.nbrp.jp/indexAction.do
)
Es una base de datos de líneas mutantes de tomate en el trasfondo genético del cultivar Micro-Tom.
El Micro-Tom se utiliza en todo el mundo como un modelo de cultivo de tomate en la investigación de biología
molecular debido a sus características:
Ciclo de vida corto
Ideal para interiores
Tamaño pequeño
Puede realizar tanto la proliferación cruzada interespecífica como intraespecífica
Facilidad de proliferación, y altamente eficiente
transformación genética
La población mutante se ha desarrollado utilizando EMS y radiaciones gamma
Limitaciones y desafíos de la mutagénesis en el tomate
No tiene ninguna similitud significativa en la información de secuencia con otras especies de plantas
Por lo tanto herramientas eficientes para la genética tanto hacia adelante como hacia atrás está restringida en el tomate
Aunque cientos de mutantes de tomate están disponibles, sólo unos pocos enlaces se han encontrado para secuencias de ADN y mutantes hasta ahora.
La mutagénesis de
alto rendimiento en el tomate es un desafío debido a su corta vida útil, su largo ciclo de vida, la transformación que requiere mucho tiempo y el procesamiento a gran escala para la extracción de semillas inmediatamente después de la
cosecha de su jalea.
Los métodos de transformación como la inmersión y la infiltración, que han sido reportados como ineficientes en las plantas de tomate.
Todavía no hay transposones habitante caracterizado en el tomate.