TRAP markers allow the identification of sugarcane transgenic lines that are genetically close to their parental genotype

Los marcadores moleculares son útiles para determinar la presencia de cambios genéticos durante el proceso de transformación. Entre ellos, los marcadores funcionales distribuidos al azar en todo el genoma pueden reflejar variaciones genéticas de interés directo. Por este motivo, el objetivo de este trabajo fue determinar la similitud con la variedad de caña de azúcar sin transformar de diferentes eventos transgénicos mediante el uso de marcadores TRAP (“Target Region Amplified Polymorphism”). Para ello, ADNs provenientes de los eventos transgénicos, los genotipos sin transformar y de otras variedades de caña de azúcar se caracterizaron mediante amplificación con siete a nueve combinaciones de cebadores TRAP. Los marcadores se separaron mediante electroforesis en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes en el equipo Li-cor DNA Analyzer. Los fragmentos amplificados fueron transformados en matrices binarias de 0/1, utilizadas para calcular el coeficiente de Jaccard y construir árboles de similitud. En primer lugar, los marcadores permitieron confirmar las evaluaciones fenotípicas preliminares de eventos resistentes al herbicida glifosato de la variedad RA 87-3, dado que aquellos eventos fenotípicamente similares a la variedad sin transformar no mostraron cambios genéticos o solo algunos menores, mientras que eventos con aberraciones de crecimiento presentaron un alto nivel de polimorfismo. La incorporación en el análisis de otros genotipos permitió validar internamente la técnica asegurando el análisis de un número significativo de bandas polimórficas. Considerando la precisión de esta metodología, se la aplicó de rutina para caracterizar eventos transgénicos de las variedades LCP 85-384, TUCCP 77-42, TUC 95-10 y TUC 03-12 en las primeras etapas del proceso de evaluación. En conclusión, el uso de marcadores TRAP constituye una estrategia rápida y recomendable para caracterizar e identificar eventos transgénicos genéticamente próximos a su genotipo sin transformar. Esto posibilita la selección en las primeras etapas de evaluación de aquellos eventos más adecuados para realizar los ensayos a campo.Molecular markers could be useful to determine the occurrence of genetic changes during the genetic transformation process. Among them, functional markers randomly distributed throughout the genome may reflect genetic variations of direct interest. For this reason, the objective of this work was to determine similarity to parental genotype of sugarcane of different transgenic events by using Target Region Amplified Polymorphism (TRAP) markers. DNAs from transgenic events, wild type genotypes and other sugarcane varieties were characterized by seven to nine combinations of TRAP primers. Molecular markers were separated by electrophoresis on polyacrylamide denaturing gels in a DNA Analyzer (Li-cor). Amplified fragments were transformed into either a 0/1 matrix. Similarity was calculated by using Jaccard coefficient and dendrograms were generated. At first instance, markers confirmed the preliminary phenotypic evaluations of herbicide resistant events of RA 87-3 variety since transformed events with close growth resemblance to its parental variety exhibited none or only minor genetic changes whereas events with growth aberrations showed a significant degree of polymorphism. The incorporation of other genotypes allowed validating the technique assuring that a significant number of polymorphic bands were analyzed. Considering the accuracy of the methodology, it was routinely applied to characterize transgenic events of LCP 85-384, TUCCP 77-42, TUC 95-10 and TUC 03-12 at early stages of the process. In conclusion, the use of TRAP markers is a quick and recommendable strategy to characterize and identify transgenic events genetically close to their parental genotypes. This makes possible the selection at the first stages of evaluation of those of the most valuable events to carry out field tests.Fil: Perera, María Francisca. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Ovejero, Silvia Natalia. Gobierno de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; ArgentinaFil: Racedo, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Noguera, Aldo Sergio. Gobierno de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; ArgentinaFil: Cuenya, María Inés. Gobierno de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres; ArgentinaFil: Castagnaro, Atilio Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; Argentin

Botanical characterization of new sugarcane cultivars through molecular and phenotypical markers

El Programa de Mejoramiento Genético de la Caña de Azúcar (PMGCA) de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) genera continuamente nuevas variedades de caña de azúcar, especialmente para laprovincia de Tucumán, Argentina. Una precisa identificación varietal es esencial para proteger los derechos de propiedadintelectual de los nuevos cultivares. Para caracterizar tres cultivares de caña de azúcar recientemente liberados por elPMGCA, en este trabajo se utilizaron marcadores moleculares TRAP y SSR (de sus siglas en inglés de ?Target RegionAmplified Polymorphism? y ?Simple Sequence Repeat?, respectivamente), en combinación con marcadores fenotípicos propuestos por la Unión Internacional para la Protección de las Obtenciones Vegetales (UPOV). Se utilizaron cinco combinaciones de cebadores TRAP y cinco pares de cebadores SSR. Los productos de amplificación se separaron mediante electroforesis en geles de poliacrilamida en condiciones desnaturalizantes. Para la caracterización fenotípica se utilizaron los nueve descriptores obligatorios de la UPOV. Las bandas y los datos morfológicos se transformaron en matrices binarias de 0 y 1, se calculó la similitud y se generaron los dendrogramas utilizando el análisis UPGMA (de sus siglas en inglés de ?Unweighted Pair?Group Method using Arithmetic averages?). Ambos marcadores moleculares revelaron claramente la relación filogenética entre genotipos. La caracterización morfológica permitió diferenciar correctamente las variedades analizadas, revelando únicamente la semejanza externa entre los genotipos. La caracterización completa permitió diferenciar inequívocamente los cultivares recientemente liberados para registrarlos y proteger los derechos de los mejoradores.The Sugarcane Breeding Program of Agroindustrial Experimental Station Obispo Colombres continuously generates new varieties of sugarcane, especially for the province of Tucumán, Argentina. Accurate varietal identification is essential to protect the intellectual property rights of new varieties. In this work, Target Region Amplified Polymorphism (TRAP) and Simple Sequence Repeat (SSR) molecular markers were used, in combination with phenotypic markers proposed by the International Union for Plant Variety Protection (UPOV), to characterize three sugarcane varieties recently released by the local breeding program. Five combinations of TRAP primers and five pairs of SSR primers were used. The amplification products were separated by electrophoresis in polyacrylamide gels under denaturing conditions. For the phenotypic characterization, the nine mandatory UPOV descriptors were used. The bands and morphological data were transformed into binary matrixes of 0 and 1, the similarity was calculated and the dendrograms were generated by the Unweighted pair-group method using arithmetic averages (UPGMA) analysis. Both molecular markers clearly revealed the phylogenetic relationship among genotypes. The morphological characterization correctly differentiated the varieties analyzed; only revealing the external similarity between genotypes. The entire characterization allowed us to unambiguously differentiate the recently released cultivars to register and protect plant breeder’s rights.Fil: Perera, María Francisca. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Costilla, Diego Daniel. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Ovejero, Silvia Natalia. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Aybar Guchea, Matías. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Figueroa, María Fernanda. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Noguera, Aldo Sergio. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cuenya, María Inés. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Castagnaro, Atilio Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; Argentin

Production process of sugarcane vitroplants of guaranteed genetic purity and health in the laboratory stage at the EEAOC

El Proyecto Vitroplantas de caña de azúcar de la Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) se inició en 2001, con el objetivo principal de proporcionar a los productores caña semilla de alta calidad fitosanitaria y pureza genética garantizada. Desde el inicio se incorporaron mejoras en el proceso, como técnicas moleculares para el diagnóstico de enfermedades y evaluación de la pureza genética. Hasta el 2004, la evaluación sanitaria de las vitroplantas para dos enfermedades sistémicas se llevaba a cabo mediante técnicas serológicas. A partir del 2005 se incorporó el diagnóstico molecular basado en PCR para las enfermedades sistémicas más importantes de la región. En 2014, el análisis de identidad genética de vitroplantas realizado desde 2007 por AFLP fue reemplazado por TRAP, que es menos costoso y revela un polimorfismo similar. Recientemente, se implementó un Sistema de Gestión de Calidad que permitió administrar y aumentar la eficiencia en cada paso del proceso de micropropagación. En el período 2001-2019 se micropropagaron 13 variedades comerciales y clones promisorios de caña de azúcar, alcanzando un total de 1.210.519 Vitroplantas. Actualmente, alrededor del 70% de la superficie plantada en Tucumán se cultiva con caña semilla de alta calidad producida por el Proyecto Vitroplantas, lo que se tradujo en una menor incidencia de enfermedades y un aumento gradual de los rendimientos en los campos comerciales de caña de azúcar. Desde el inicio, el Proyecto Vitroplantas ha buscado constantemente mejorar el proceso a fin de obtener un producto capaz de satisfacer la demanda de los productores de caña de azúcarThe Vitroplantas Project of sugarcane of Estación Experimental Agroindustrial Obispo Colombres (EEAOC) was started in 2001. Its main goal is to provide sugarcane producers with seed cane of high phytosanitary quality and guaranteed genetic purity. Since its beginning, improvements in the process such as molecular techniques for disease diagnosis and assessment of genetic purity, have been incorporated. Until 2004 the vitroplant sanitary evaluation for two systemic diseases was carried out by serological techniques. However, since 2005, molecular diagnoses based on PCR for the most regionally important systemic diseases of sugarcane were incorporated. In 2014, the genetic identity analysis of vitroplants undertaken since 2007 with AFLP was replaced by TRAP since it was cheaper and revealed similar polymorphisms. Recently, a Quality Management System, which allows effective administration and increases the efficiency at each step of the micropropagation process, was implemented. Over the 2001-2019 period, 13 commercial and promising sugarcane clones were micropropagated, reaching a total of 1,210,519 Vitroplants. Currently, around 70% of the area under cultivation in Tucumán is occupied by high quality sugarcane seeds produced by the Vitroplantas Project, resulting in lower disease incidence and a gradual increase in yields in commercial fields. This Project has constantly looked at improving the process to obtain a product able to satisfy sugarcane producers’ demands.Fil: Díaz, María Elena. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Perera, María Francisca. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Paz, Nora del Valle. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Insaurralde Rocco, María Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Ovejero, Silvia Natalia. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (P); ArgentinaFil: Cerviño Dowling, Ana María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Castagnaro, Atilio Pedro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Noguera, Aldo Sergio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino. Provincia de Tucumán. Ministerio de Desarrollo Productivo. Estación Experimental Agroindustrial "Obispo Colombres" (p). Instituto de Tecnología Agroindustrial del Noroeste Argentino; Argentin

Including species interactions in resource selection of guanacos and livestock in Northern Patagonia.

Species occurrence depends on both environmental and biotic factors (species interactions). Consideration of species interactions when estimating functions of population distribution is unusual, and may be crucial to understand and predict how species use space and resources. In this study, we combine resource selection probability functions (RSPFs) with a model selection approach based on information theory to evaluate how biotic (interspecific interactions) and abiotic (environmental) factors affect resource selection of guanacos Lama guanicoe and livestock (goats, sheep, cattle and horses) in two seasonal periods. We first test different a priori hypotheses of the environmental effects on guanacos and livestock occurrence (i.e. foraging, predation/topography and human effect hypotheses), then we assess model performance with independent data, and finally we use validated models of each species as predictors of the interaction between them. In all seasons, L. guanicoe occurrence was influenced by both environment and livestock interactions, especially small livestock (goats and sheep). Guanacos selected for habitats characterized by high temporal variability in plant productivity and away from potential human contact. In all seasons, L. guanicoe was negatively related to the RSPF of small livestock, but the reverse was not the case, suggesting that L. guanicoe avoids sites used by goats and sheep. In contrast, livestock was mainly affected by environmental variables related to human presence and was not affected by the interactions with herbivores. Contrary to our predictions, goats and sheep were also associated with less productive sites, probably indicating strong degradation of the sites to which they are restricted. Our results suggest a spatial segregation between L. guanicoe and domestic herbivores throughout the year, which is explained by competitive interactions of L. guanicoe with small livestock but also in response to vegetation productivity and human pressure. This study shows the importance of including species interaction effects in habitat modeling.Fil: Schroeder, Natalia. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Mendoza. Instituto Arg de Invest. de Las Zonas Aridas; Argentina;Fil: Ovejero Aguilar, Ramiro Jose Antonio. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Mendoza. Instituto Arg de Invest. de Las Zonas Aridas; Argentina;Fil: Moreno, Pablo Gastón. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Santa Fe. Instituto de Ciencias Veterinarias del Litoral; Arggentina;Fil: Gregorio, Pablo Francisco. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Patagonia Norte. Instituto de Invest.en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina;Fil: Taraborelli, Paula Andrea. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Mendoza. Instituto Arg de Invest. de Las Zonas Aridas; Argentina;Fil: Matteucci, Silvia Diana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Arquitectura y Urbanismo. Grupo de Ecologia del Paisaje y Medio Ambiente; Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina;Fil: Carmanchahi, Pablo Daniel. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnol.conicet - Patagonia Norte. Instituto de Invest.en Biodiversidad y Medioambiente; Argentina

Spatial and Seasonal Dynamic of Abundance and Distribution of Guanaco and Livestock: Insights from Using Density Surface and Null Models

<div><p>Monitoring species abundance and distribution is a prerequisite when assessing species status and population viability, a difficult task to achieve for large herbivores at ecologically meaningful scales. Co-occurrence patterns can be used to infer mechanisms of community organization (such as biotic interactions), although it has been traditionally applied to binary presence/absence data. Here, we combine density surface and null models of abundance data as a novel approach to analyze the spatial and seasonal dynamics of abundance and distribution of guanacos (<i>Lama guanicoe</i>) and domestic herbivores in northern Patagonia, in order to visually and analytically compare the dispersion and co-occurrence pattern of ungulates. We found a marked seasonal pattern in abundance and spatial distribution of <i>L. guanicoe</i>. The guanaco population reached its maximum annual size and spatial dispersion in spring-summer, decreasing up to 6.5 times in size and occupying few sites of the study area in fall-winter. These results are evidence of the seasonal migration process of guanaco populations, an increasingly rare event for terrestrial mammals worldwide. The maximum number of guanacos estimated for spring (25951) is higher than the total population size (10000) 20 years ago, probably due to both counting methodology and population growth. Livestock were mostly distributed near human settlements, as expected by the sedentary management practiced by local people. Herbivore distribution was non-random; i.e., guanaco and livestock abundances co-varied negatively in all seasons, more than expected by chance. Segregation degree of guanaco and small-livestock (goats and sheep) was comparatively stronger than that of guanaco and large-livestock, suggesting a competition mechanism between ecologically similar herbivores, although various environmental factors could also contribute to habitat segregation. The new and compelling combination of methods used here is highly useful for researchers who conduct counts of animals to simultaneously estimate population sizes, distributions, assess temporal trends and characterize multi-species spatial interactions.</p></div

Estimated abundances for <i>L. guanicoe</i> (g), large-livestock (la), and small-livestock (sm), according to the best-fit DSMs.

<p>Coefficient of variation (CV), a 95% confidence interval and average density in the prediction area are given. Annual average of abundance and density for <i>L. guanicoe</i> and large-livestock is indicated at the bottom of the table.</p

Observed covariance in abundance (<i>U</i>) of <i>Lama guanicoe</i> compared to large-livestock (g.la) and small-livestock (g.sm) for all surveys and seasons.

<p>Upper (CI.up) and lower (CI.low) 95% confidence limits using the IT null model algorithm (replicates  =  5000), mean expected <i>U</i> value (<i>Ū</i>) and the standardized effect size (SES  =  (U–Ū)/sd<i>_Ū</i> ) are given.</p

Seasonal abundance for <i>Lama guanicoe</i> and large-livestock during the 9 surveys.

<p>The bars correspond to standard deviation.</p

Study area in the northern part of La Payunia Reserve and surrounding area.

<p>It is located in Mendoza province, central-west Argentina.</p