2 research outputs found
Caracterización genética, transcriptómica y metabólica de cinco cultivares de tomate discrepantes para caracteres de fruto y su comportamiento en condición híbrida
El tomate (Solanum lycopersicum L.) es uno de los cultivos hortícolas más importantes a nivel
mundial, ya sea a nivel productivo como por el valor nutricional del fruto. La heterosis y el efecto
recíproco son dos fenómenos biológicos reportados que podrían afectar los atributos internos y
externos de frutos carnosos. La heterosis existe cuando el híbrido F1 tiene un fenotipo superior a
sus líneas parentales. La presencia de efecto recíproco implica la existencia de diferencias
fenotípicas entre híbridos recíprocos, los cuales son obtenidos al invertir la dirección del
cruzamiento de los genotipos. Los objetivos principales de este trabajo fueron evaluar en
condición híbrida el comportamiento de cinco cultivares de tomate con distintos orígenes
genéticos y explorar los mecanismos genéticos de la heterosis y los efectos recíprocos en tomate
para diferentes caracteres de fruto. En primera instancia, cinco cultivares (Querubín FCA [Q],
Gema FCA [G], la RIL17, Purple Pear [PP] y Green Zebra [GZ]) fueron crecidos en dos ambientes
de cultivo para estimar la influencia del ambiente en sus fenotipos. Se evaluaron 12 caracteres
agronómicos en frutos al estado pintón y rojo maduro, y 28 metabolitos identificados y estimados
en frutos al estado rojo maduro utilizando la técnica de resonancia magnética nuclear de protón.
Dado que el componente genotipo fue más importante que el ambiental, los 40 caracteres fueron
posteriormente medidos en los 20 híbridos resultantes del cruzamiento de las cinco líneas
parentales siguiendo un diseño dialélico completo en invernadero. Los híbridos mostraron una
diversidad fenotípica más amplia que los genotipos parentales. Los caracteres morfológicos
estuvieron más influenciados por la aptitud combinatoria general, mientras que para la mayoría
de los metabolitos tuvo mayor relevancia la aptitud combinatoria específica. En general,
predominaron las acciones génicas no aditivas, por ejemplo, dominancia completa para
caracteres agronómicos, ácidos orgánicos y otros, y sobredominancia para aminoácidos y
azúcares. Interesantemente, los metabolitos, principalmente aminoácidos, mostraron mayor
heterosis y efecto recíproco que el resto de los caracteres evaluados. Se encontraron numerosas
correlaciones fenotípicas significativas. Utilizando una población genéticamente distinta, se
validaron las correlaciones fenotípicas entre firmeza y vida poscosecha y entre número de lóculos
y forma, otorgándole mayor robustez a las relaciones entre estos caracteres. Posteriormente, se
seleccionaron cuatro cruzamientos (incluyendo genotipos parentales y ambas F1 recíprocas) por
ser aquellos en los que se encontró mayor número de caracteres con heterosis, efecto recíproco
y/o efectos maternos y paternos. Los mismos fueron Q-RIL17, Q-G, RIL17-PP y G-GZ. Utilizando
la técnica basada en polimorfimos en la longitud de fragmentos amplificados, se obtuvo el perfil
transcriptómico de frutos al estado rojo maduro de los 13 genotipos seleccionados, utilizando
cuatro combinaciones de cebadores. El cruzamiento entre Q y G fue el que más fragmentos
amplificó, entre los que se encontró heterosis, dominancia completa, efecto materno, paterno, y
recíproco. Además, este cruzamiento mostró diez metabolitos con heterosis, tres con efecto
recíproco, uno con efecto materno y hubo caracteres que mostraron heterosis y valores altos de
aptitud combinatoria específica. En base a los resultados de caracteres agronómicos, metabolitos
y transcriptos de fruto, se seleccionaron Q y G junto con sus híbridos recíprocos QxG y GxQ para
estudiar sus perfiles de expresión génica y detectar genes diferenciales en fruto rojo maduro
mediante la secuenciación del ARN (RNA-seq). Los híbridos recíprocos mostraron las mayores
diferencias significativas a nivel de transcriptos, y entre ellos, se encontraron genes que codifican
para factores de transcripción, principalmente relacionados a estreses bióticos y abióticos.
Cuando se analizó el tipo de acción génica de los transcriptos se encontró que la aditividad fue
la predominante, habiendo también casos de sobredominancia y dominancia completa. Para
continuar con el objetivo de explorar las bases moleculares de los polimorfimos y los mecanismos
genéticos de la heterosis y los efectos recíprocos, los resultados del RNA-seq fueron combinados
con los datos del contenido de metabolitos. Se identificaron genes expresados diferencialmente
relacionados con metabolitos que influyen en el sabor y en el contenido nutricional de frutos de
tomate. Luego de integrar los resultados de acciones génicas para transcriptos y metabolitos del
cruzamiento en estudio, se demostró que los fenotipos metabólicos de las líneas parentales
fueron explicados principalmente por transcriptos con acción génica aditiva. En contraste, la
heterosis en los híbridos fue explicada por transcriptos con acción génica no aditiva, con
predominancia de sobredominancia. Los resultados presentados en esta tesis demuestran la
posibilidad de obtener híbridos con heterosis y alto contenido de metabolitos relacionados al
sabor del tomate y componentes nutricionales. Además, se evidencia el impacto de seleccionar
un cultivar como parental femenino o masculino en un cruzamiento, ya sea a nivel de expresión
génica, acumulación de metabolitos o determinación de caracteres agronómicos en frutos.
Además, con este trabajo se contribuye a profundizar el conocimiento de las bases moleculares
de la heterosis y los efectos recíprocos en cultivos vegetales, específicamente paraTomato (Solanum lycopersicum L.) is one of the most important horticultural crops worldwide,
for which heterosis and reciprocal effect (RE) have been reported. Heterosis occurs when hybrids
surpass their parents’ phenotypes. Reciprocal hybrids are obtained by inverting the crossing
direction of two parental genotypes, and phenotypic differences between them determine RE. This
work aimed to evaluate the performance in hybrid condition of five tomato cultivars with different
genetic origins and to explore the genetic mechanisms underlying heterosis and RE in tomato fruit
quality traits. Five cultivars (Querubín FCA [Q], Gema FCA [G], RIL17, Purple Pear, and Green
Zebra) were grown in two growing conditions to estimate the environmental influence on the
phenotypes. Twelve agronomic traits and 28 metabolites were evaluated in fruits. Since the
genotype was more important than the environment, the 40 traits were measured in the 20 hybrids
obtained by crossing the five cultivars following a full diallel mating design in the greenhouse. The
hybrids increased the phenotypic variability displayed by the parental genotypes. The
morphological traits had higher values of general combining ability and additivity, while most of
the metabolites were more affected by specific combining ability, heterosis, and RE. Several
phenotypic correlations among traits were detected. Due to the existence of heterosis, reciprocal,
maternal, and paternal effects four crosses were selected for analysis of transcriptomic profiles
using the technique “Amplified Fragment Length Polymorphism based on transcript profiling”.
Based on the results obtained so far, the genotypes Q, G, QxG, and GxQ were selected to study
their gene expression profiles and to detect differentially expressed genes of red ripe fruits, by
RNA-sequencing. The reciprocal hybrids showed the highest significant differences at the
transcriptomic level. Using a multi-omics approach, several genes related to metabolites that
influence the flavour and nutritional content of tomato fruits were found. The parental phenotypes
were explained mainly by transcripts with additivity, while the heterosis was explained mostly by
transcripts with overdominance. The results presented in this work demonstrate the possibility to
obtain hybrids with heterosis and the impact of selecting a cultivar as female or male in a cross.
This work contributes to a deeper understanding of the molecular bases of heterosis and RE,
specifically for metabolites related to tomato flavour and nutritional composition.Fil: Apellido, Nombre. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Fortuny, Agustina Paula. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentin
Effect of gas feed flow and gas composition modulation on activated carbon performance in phenol wet air oxidation
Modulation of gas feed composition (air/N2 cycling) and gas feed flow (on-off air cycling) was investigated in the catalytic wet air oxidation of phenol over activated carbon (AC). Fifty hours lasting experiments were conducted in a laboratory trickle bed reactor at 140-160 °C, 2 bar of oxygen partial pressure and different splits and periods to determine the set of cycling parameters that optimise the periodic reactor operation. To follow the dynamic behaviour of the phenol oxidation, temperature and conversion were continuously monitored by means of computerised data acquisition and automatic liquid sampling. Several long term tests over 144 h were also run using both periodic operating strategies to compare the activity and stability of AC with those obtained in a steady state operation at otherwise same conditions. The results show that, depending on the selection of split and period, modulation of the gas phase significantly improves the stability of AC compared to steady state operation, thereby performing a superior long term phenol conversion. © 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.Fil: Ayude, María Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ingeniería. Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales; ArgentinaFil: Rodriguez, T.. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Font, J.. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Fortuny, Agustina Paula. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Bengoa, C.. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Fabregat, A.. Universitat Rovira I Virgili; EspañaFil: Stüber, F.. Universitat Rovira I Virgili; Españ