Simple Sequence Repeat (SSR)-Based Genetic Diversity in Interspecific Plumcot-Type (Prunus salicina × Prunus armeniaca) Hybrids

The main objective of many fruit-breeding programs around the world is the release of new cultivars from interspecific hybridizations between species of the Prunus genus. Plum × apricot (Prunus salicina Lindl. × Prunus armeniaca L.) are the most widespread interspecific hybrids, which include plumcots, pluots, and apriums. In this work, 115 accessions of interspecific hybrids from different origins and 27 reference genotypes of apricot and other diploid plum species were analyzed using eight simple sequence repeat (SSR) markers to assess the population structure and current genetic diversity. A total of 149 alleles were obtained, with an average of 19 alleles per locus. The overall polymorphic information content (PIC) mean value of SSR markers was 0.81, indicating a high degree of polymorphism of the SSR. The genetic analysis revealed 141 unique genotypes and two synonyms. The unweighted pair group method with arithmetic averages (UPGMA) dendrogram and the population structure with five groups inferred through the discriminant analysis of principal components (DAPC) revealed a clear genetic differentiation between apricot genotypes and the rest of the accessions since the interspecific hybrids clustered with the Japanese plum genotypes. Repeated backcrosses between interspecific hybrids with plum genotypes could be the cause of the higher genetic proximity of the hybrids with respect to plum than with apricot genotypes. This corresponds to the fruit morphology and agronomic behavior observed in most interspecific hybrids, which also resemble plums more than apricots.Publishe

Necesidades de polinización, necesidades agroclimáticas y diversidad genética en ciruelo de tipo japonés

En el ciruelo de tipo japonés (híbridos de Prunus salicina Lindl.) se está produciendo una intensa renovación varietal, con la introducción de un gran número de nuevas variedades en los últimos años. En la mayoría de las variedades se desconocen las necesidades de polinización y sus requerimientos agroclimáticos. Este cultivo, presenta algunas particularidades que impiden el uso de una sola técnica para determinar las necesidades de polinización como ocurre en otras especies del género Prunus. En este trabajo se ha puesto a punto una metodología para determinar las necesidades de polinización a través del seguimiento de la fenología en campo, polinizaciones controladas, observación del crecimiento de tubos polínicos al microscopio de fluorescencia y genotipado molecular de los alelos S (Capítulo 1). Utilizando esta metodología, se han determinado las necesidades de polinización de un grupo de muestras de variedades y selecciones avanzadas, de las que 12 fueron autocompatibles, 91 autoincompatibles y 5 androestériles. Las muestras autoincompatibles se asignaron a los correspondientes grupos de incompatibilidad. Se han identificado tres nuevos grupos [XXVII (ScSo), XXVIII (ScSk) y XXIX (ShSo)] y cuatro nuevos alelos (Sα, Sβ, Sγ, Sδ). Se observó gran variabilidad en la época de floración entre localizaciones y años, mostrando la necesidad de combinar las relaciones de incompatibilidad entre variedades con las épocas de floración en cada zona para la selección de variedades polinizadoras (Capítulo 2). Se han establecido las necesidades agroclimáticas de 95 muestras pertenecientes a variedades y selecciones avanzadas a través de ensayos experimentales en diferentes zonas de Aragón y Extremadura. Se encontró gran variabilidad en las necesidades de frío y calor, pero todas las muestras completaron sus necesidades en todas las localizaciones y años, mostrando la buena adaptación del cultivo en las zonas de estudio (Capítulo 3). Con la metodología de los capítulos anteriores se ha estudiado un grupo de híbridos interespecíficos de ciruelo × albaricoquero, determinando la autocompatibilidad (n=3), autoincompatibilidad (n=31), el genotipo S (n=59) y las necesidades agroclimáticas (n=23). La mayoría de los alelos identificados en los híbridos se correspondieron con alelos descritos en ciruelo japonés, con excepción de dos nuevos alelos (Sε y Sθ) (Capítulo 4). Para determinar las relaciones genéticas entre 161 muestras de ciruelo de tipo japonés, se caracterizaron molecularmente con el uso de ocho marcadores microsatélites. Las muestras de ciruelo de tipo japonés se agruparon en función de su origen genealógico, que se correspondió con la estructura poblacional de siete grupos moderadamente diferenciados (Capítulo 5). Con la misma metodología se establecieron las relaciones genéticas entre 115 muestras de híbridos interespecíficos ciruelo × albaricoquero y 27 genotipos de referencia de ciruelos y albaricoqueros. Se encontró una mayor proximidad genética entre los híbridos interespecíficos y los genotipos de ciruelo que con los de albaricoquero. La estructura poblacional también se correspondió con el origen genealógico de las muestras (Capítulo 6). El cultivo de ciruelo de tipo japonés y de híbridos específicos ciruelo × albaricoquero presenta gran potencial por el interés de consumidores y productores. Aunque el manejo de su cultivo es más complicado que en otros frutales de hueso, la información disponible permite dar respuesta a la necesidad de polinización cruzada y a la adaptación a condiciones de poco frío invernal, dos de los principales condicionantes del cultivo.<br /

El cultivo del ciruelo japonés: situación, variedades y perspectivas.

Las nuevas variedades de ciruelo japonés e híbridos interespecíficos han aumentado la variabilidad en características del fruto como sabor, color y dureza de pulpa y han ampliado el periodo de recolección. Sin embargo, en muchas de las nuevas obtenciones se desconocen sus necesidades agroclimáticas y de polinización.Publishe

Necesidades de polinización y de frío en nuevos híbridos interespecíficos de ciruelo japonés

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El ciruelo japonés, estructura varietal y necesidades de polinización

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Chilling and Heat Requirements of Temperate Stone Fruit Trees (Prunus sp.)

Stone fruit trees of genus Prunus, like other temperate woody species, need to accumulate a cultivar-specific amount of chilling during endodormancy, and of heat during ecodormancy to flower properly in spring. Knowing the requirements of a cultivar can be critical in determining if it can be adapted to a particular area. Growers can use this information to anticipate the future performance of their orchards and the adaptation of new cultivars to their region. In this work, the available information on chilling- and heat-requirements of almond, apricot, plum, peach, and sweet cherry cultivars is reviewed. We pay special attention to the method used for the determination of breaking dormancy, the method used to quantify chilling and heat temperatures, and the place where experiments were conducted. The results reveal different gaps in the information available, both in the lack of information of cultivars with unknown requirements and in the methodologies used. The main emerging challenges are the standardization of the conditions of each methodology and the search for biological markers for dormancy. These will help to deal with the growing number of new cultivars and the reduction of winter cold in many areas due to global warming.Publishe

Structure and Expression of Bud Dormancy-Associated MADS-Box Genes (DAM) in European Plum

Bud dormancy in temperate perennials ensures the survival of growing meristems under the harsh environmental conditions of autumn and winter, and facilitates an optimal growth and development resumption in the spring. Although the molecular pathways controlling the dormancy process are still unclear, DORMANCY-ASSOCIATED MADS-BOX genes (DAM) have emerged as key regulators of the dormancy cycle in different species. In the present study, we have characterized the orthologs of DAM genes in European plum (Prunus domestica L.). Their expression patterns together with sequence similarities are consistent with a role of PdoDAMs in dormancy maintenance mechanisms in European plum. Furthermore, other genes related to dormancy, flowering and stress response have been identified in order to obtain a molecular framework of these three different processes taking place within the dormant flower bud in this species. This research provides a set of candidate genes to be genetically modified in future research, in order to better understand dormancy regulation in perennial species.Esta investigación fue financiada por el Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) -FEDER (RFP2015-00015-00, RTA2017-00003-00, RTA2017-00011-C03-01) y el Gobierno de Aragón – Fondo Social Europeo, Unión Europea (Grupo Consolidado A12_17R). CQ-T fue financiado por una beca cofinanciada por el Fondo Social Europeo y el Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA). BG contó con el apoyo de una beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México (CONACYT, 471839). AL fue financiado por una beca del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades del Gobierno de España.Publishe

Genetic Diversity and Population Structure of Japanese Plum-Type (Hybrids of P. salicina) Accessions Assessed by SSR Markers

Japanese plum (Prunus salicina Lindl.) is widely distributed in temperate zones across the world. Since its introduction to USA in the late 19th century, this species has been hybridized with up to 15 different diploid Prunus species. This high level of introgression has resulted in a wide range of traits and agronomic behaviors among currently grown cultivars. In this work, 161 Japanese plum-type accessions were genotyped using a set of eight Simple Sequence Repeats (SSR) markers to assess the current genetic diversity and population structure. A total of 104 alleles were detected, with an average of 13 alleles per locus. The overall Polymorphic Informative Content (PIC) value of SSR markers was 0.75, which indicates that these SSR markers are highly polymorphic. The Unweighted Pair Group Method with Arithmetic (UPGMA) dendrogram and the seven groups inferred by Discriminant Analysis of Principal Components (DAPC) revealed a strong correlation of the population structure to the parentage background of the accessions, supported by a moderate but highly significant genetic differentiation. The results reported herein provide useful information for breeders and for the preservation of germplasm resources.Publishe