New Charentais Lines with Delayed Climacteric Ripening Derived from an Introgression Lines Collection

This work has been carried out in the framework of the Programa de Valorización y Recursos Conjuntos de I+D+i de VLC/CAMPUS and has been funded by the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte as part of the Programa Campus de Excelencia Internacional. IL generation, genotyping and phenotyping was supported by SAFQIM project, AGL2012-40130-C02-02 of the Spanish Ministry of Economy and Competitivity (MINECO). The authors also wish to thank the MINECO project AGL2014-53398- C2-2-R, co-funded with FEDER funds.Perpiñá Martín, G.; Castro, G.; Esteras Gómez, C.; Picó Sirvent, MB.; Monforte Gilabert, AJ. (2017). New Charentais Lines with Delayed Climacteric Ripening Derived from an Introgression Lines Collection. Cucurbit Genetics Cooperative. (39-40):5-7. http://hdl.handle.net/10251/104234S5739-4

Aislamiento e identificación de bacterias endófitas para el control biológico de hongos fitopatógenos del melón

Agradecimientos: al proyecto PID2020-116055RB-C22 I+D+I financiado por MCIN/AEI/10.13039/501100011003 y al proyecto A11-20R financiado por el Gobierno de AragónPublishe

Desarrollo de líneas de introgresión en melón para la mejora de la calidad de esta especie

Tesis por compendio[ES] El melón (Cucumis melo L.) es actualmente uno de los cultivos con mayor importancia económica en el mundo. La amplia variabilidad genética intraespecífica que presenta permite el estudio para su explotación del control genético de un amplio abanico de caracteres tanto agronómicos como de calidad del fruto. En los últimos años se han desarrollado un gran número de marcadores moleculares y de herramientas genómicas en melón, que facilitan el desarrollo de nuevas poblaciones de mejora. Las líneas de introgresión (ILs) son un conjunto de líneas que contienen un fragmento cromosómico de un parental donante, normalmente exótico, en un fondo genético común normalmente de una variedad de élite. Estas colecciones son apropiadas para el estudio de caracteres cuantitativos y para la introducción de alelos exóticos favorables en cultivares comerciales. En la presente tesis doctoral se describe el desarrollo de una colección de ILs empleando la entrada japonesa 'Ginsen makuwa', como parental donante y el cultivar francés 'Vedrantais' como parental recurrente. Los sucesivos genotipados en generaciones tempranas mediante la plataforma Agena Bioscience y High Resolution Melting, han mejorado la eficiencia en el proceso de obtención de las ILs (cinco generaciones). Esta colección incluye 27 ILs, que posteriormente se han caracterizado mediante un genotipado de alta densidad (Genotyping by Sequencing). Éstas presentan un promedio de 2,7 introgresiones/IL con un 94% de recuperación del fondo genético 'Vedrantais', representando un 96,8% del genoma donante. El análisis de los datos de fenotipado en tres ambientes y el genotipado dió lugar a la detección de 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), de los que 74 fueron estables en al menos dos ambientes. De éstos, 3 QTLs están relacionados con aspectos de floración, 4 con la precocidad de maduración del fruto, 33 con aspectos morfológicos (forma del fruto, reticulado y espesor de la corteza), 12 con el proceso de maduración (presencia de aroma, capa de abscisión, firmeza de la pulpa), 16 con el color de la pulpa, 5 con el color interno de la corteza y 1 con el contenido en sólidos solubles. Algunos de los QTLs descritos en esta tesis han sido identificados en trabajos previos, lo que da solidez a las regiones detectadas, otros, en cambio, resultan novedosos y, por tanto, muy interesantes, pues constituyen un recurso muy valioso tanto para la búsqueda de genes candidatos como para el empleo de estos alelos en programas de mejora. De entre las ILs más prometedoras, destaca MAK_10-1 por presentar un bloqueo del climaterio, lo cual se traduce en una mayor vida postcosecha, característica muy buscada en el mercado internacional. Los efectos de la introgresión en el cromosoma 10 son la ausencia de aroma externo y la mayor firmeza de la pulpa, además del mayor contenido de sólidos solubles en pulpa. Además, se han localizado varios genes candidatos involucrados en la regulación transcripcional y de señalización de etileno durante la maduración del fruto. Por otro lado, se describen otras líneas potencialmente interesantes, así como genes candidatos, para proporcionar diversidad de tamaños, formas, color de la pulpa y perfil aromático al mercado de tipos cantalupo. Respecto al perfil de compuestos volátiles (VOCs) analizado en las ILs, se encontró que las introgresiones Makuwa en general disminuyeron el contenido en compuestos aromáticos. A pesar del efecto ambiental notable, se pudieron asociar ciertas regiones genómicas a ciertos perfiles de VOCs, identificando a su vez algunos genes candidatos involucrados en diferentes rutas de biosíntesis de aromas. La dificultad de recuperar ciertos perfiles aromáticos en los programas de mejora se pone de manifiesto por el elevado número de regiones y genes implicados, así como por efectos pleiotrópicos que afectan a la producción de aromas y que se describen en esta tesis como el bloqueo del climaterio o[EN] Melon (Cucumis melo L.) is one of the most economically important crops in the world. The wide intraspecific genetic variability that it presents allows the study of a wide range agronomic and fruit quality traits. In recent years, a large number of molecular markers and genomic tools have been developed in melon, which is a resource that facilitates the development of new breeding populations. Introgression Lines (ILs) are a set of lines that contain a chromosomal fragment of a donor parent, usually wild or exotic, in a common genetic background usually an elite variety. These collections are appropriate for the study of quantitative traits and, above all, for the introduction of exotic alleles in modern cultivars. This doctoral thesis describes the development of a collection of ILs using the Japanese accesion 'Ginsen makuwa', as an exotic donor parent, and the French cultivar 'Vedrantais' as a recurrent parent. Successive genotyping in early generations through the Agena Bioscience platform and High Resolution Melting, have improved efficiency in the process of obtaining ILs (five generations). This collection includes 27 ILs, which have subsequently been characterized by high-density genotyping (Genotyping by Sequencing). These have an average of 2.7 introgressions / IL with a 94% 'Vedrantais' genetic background, representing 96.8% of the donor genome 'Ginsen makuwa'. The analysis of phenotyping data in three environments and genotyping resulted in the detection of 86 QTLs (Quantitative Tratit Loci), of which 74 were stable in at least two environments. Of these, 3 QTLs related with flowering aspects, 33 QTLs related with the mophological fruit (fruit shape, netting and rind thickness), 12 QTLs related with ripening behaviour (presence/absence of aroma, abscission layer and flesh firmness), 16 QTLs were related with flesh color, 5 QTLs related with color of the inner rind and 1 related with the soluble solid concentration. Some of the QTLs described in this thesis have been identified in previous works, giving greater confidence to the detected regions, others, however, are novel and, therefore, very interesting, becouse they constitute a very valuable resource for the search for candidate genes and for the use of these alleles in improvement programs. Of the entire ILs collection, MAK_10-1 presented a blockade of the climacteric, which can translate into a longer post-harvest life, trait that is very in the international market. The effects of introgression on chromosome 10 are the absence of external aroma and the greater flesh firmness, in addition the higher soluble solids content in flesh. In addition, several candidate genes involved in transcriptional regulation and ethylene signaling during fruit ripening have been located. On the other hand, other potentially interesting lines and candidate genes, are described to provide diversity of sizes, shapes, flesh color and aromatic profile to the cantaloupe type market. Regarding the profile of volatile compounds (VOCs) analyzed in ILs, it was found that Makuwa introgressions generally decreased the content of aromatic compounds. Despite the remarkable environmental effect, certain genomic regions could be associated with certain VOCs profiles, identifying some candidate genes involved in different aromatic biosynthetic pathways. The difficulty of recover certain aromatic profiles in breeding programs is evidenced by the high number of regions and genes involved, as well as by pleiotropic effects that affect the aroma production and which are described in this thesis as the blocking of the climacteric or the flesh color due to the presence of carotenes.[CA] El meló (Cucumis melo L.) és actualment un dels cultius amb major importància económica en el món. La seua gran variabilitat genètica intraespecífica permet l'estudi per a la seua explotació del control genètic d'un gran ventall de caràcters tant agronòmics com de qualitat del fruit. En els últims anys s'han desenvolupat un gran nombre de marcadors moleculars i de ferramentes genòmiques en meló, que faciliten el desenvolupament de noves poblacions de millora. Les línies de introgressió (ILs) són un conjunt de línies que contenen un fragment cromosòmic d'un parental donant, normalment exòtic, en un fons genètic normalment d'una varietat d'èlit. Estes col·leccions són útils per a l'estudi de caràcters quantitatius, a més de per a la introducció d'al·lels exòtics favorables en cultivars comercials. En la present Tesi Doctoral es descriu el desenvolupament d'una col·lecció d'ILs amb l'entrada japonesa 'Ginsen makuwa' com parental donant i el cultivar francés 'Vedrantais' com parental recurrent. Els successius genotipatges en generacions primerenques, mitjançant la plataforma Agena Bioscience i High Resolution Melting, han millorat l'eficiència en el procés d'obtenció de les ILs (cinc generacions). Esta col·lecció inclueix 27 ILs que posteriorment s'han caracteritzat mitjançant genotipatge per seqüenciació. Estes presenten un promedi de 2,7 introgressions/IL amb un 94% de recuperació del fons genètic 'Vedrantais', representant un 96,8% del genoma donant. L'anàlisi de les dades de fenotipatge en tres ambients i el genotipatge, facilità la detecció de 86 QTLs (Quantitative Trait Loci), dels quals 74 foren estables en al menys dos ambients. D'estos, 3 QTLs estan relacionats amb aspectes de floració, 4 amb la precocitat de maduració del fruit, 33 amb aspectes morfològics (forma del fruit, reticulat, espessor pell), 12 amb el procés de maduració (presència d'aroma, capa d'abscisió, fermesa de la polpa), 16 amb el color de la polpa, 5 amb el color intern de la pell i 1 amb el contingut en sòlids solubles. Alguns dels QTLs descrits en la Tesi han sigut identificats en treballs previs, el que dóna solidesa a les regions detectades, altres en canvi, resulten nous i, per tant, molt interessants, ja que constitueixen un recurs valuós tant per a la recerca de gens candidats com per a l'ús d'estos al·lels en programes de millora. D'entre les ILs prometedores, destaca MAK_10-1 per presentar un bloqueig del climateri, el qual es tradueix en una major vida postcollita, característica molt buscada en el mercat internacional. Els efectes de la introgressió en el cromosoma 10 són l'absència d'aroma extern i la major fermesa de la polpa, a més del major contingut en sòlids solubles. S'han localitzat diversos gens candidats involucrats en la regulació transcripcional i de senyalització d'etilè durant la maduració del fruit. Per altra banda, es descriuen altres línies potencialment interessants, així com gens candidats, per a proporcionar diversitat de grandària, forma, color de la polpa i perfil aromàtic al mercat de tipus cantalupo. Respecte al perfil de compostos volàtils (VOCs) analitzat en les ILs, es trobà que les introgressions Makuwa en general van disminuir el contingut en compostos aromàtics. Malgrat el efecte ambiental notable, es pogueren associar certes regions genòmiques a certs perfils de VOCs, identificant alguns gens candidats en diferents rutes de biosíntesis d'aromes. La dificultat de recuperar certs perfils aromàtics en els programes de millora es posa de manifest per l'elevat nombre de regions i gens implicats, així com pels efectes pleiotròpics que afecten a la producció d'aromes i que es descriuen en esta Tesi, com el bloqueig del climateri o la coloració de la polpa per presència de carotens.Perpiñá Martín, G. (2020). Desarrollo de líneas de introgresión en melón para la mejora de la calidad de esta especie [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/147113TESISCompendi

Inicio del desarrollo de una colección de líneas de introgresión para la mejora de la calidad del melón de tipo cantalupo

[EN] Currently there is only a collection of introgression lines in melon, mainly oriented to the development of new varieties with disease resistance. This collection has been made in the genetic background recurrent Piel de Sapo, variety inodorus, using as donor parent Songwhan Charmi, conomon group chinensis variety. There is no such population in another genetic background of commercial interest, such as the genetic background cantalupensis. Furthermore, there is much variation in the species unexploited, especially in exotic types with high sugar, as Makuwa types. In the present work we have initiated the development of a collection of introgression lines in the genetic background of the cultivar Vedrantais, Charentais, belonging to the botanical variety cantalupensis, commercial interest and used as donor parent Ginsen variety Makuwa, type Makuwa, conomon variety with a high sugar content. The starting population of this research were 404 plants belonging to the second generation backcross (BC2) with Vedrantais, the recurrent parent. This population was genotyped with 102 SNP markers, polymorphic between both parents and distributed throughout the genome, using the Sequenom genotyping platform. Of the total population we preselected 85 individuals that were used to form the BC3 generation, through backcrossing with parental Vedrantais. This population consisted of 363 individuals, which was re-genotyped with the same set of markers using Sequenom genotyping platform. After this genotyping, 103 BC3 plants were selected, each having less than 4 introgressions per plant. These plants were transplanted in the greenhouse and obtained BC3fruits were thoroughly phenotyped. The genotyping and phenotyping data of the BC3 population served to perform an QTL analysis using the Windows Cartographer 2, which revealed QTLs affecting the size of the cavity of the fruit (linkage group 1 and 5), the shape of the fruit (LG 2, 8, 11 and 5), the flesh firmness (LG 7), the flesh color (LG 9), the soluble solids content (LG1 and 3), the organic acid content (citric acid (LG1) and malic acid (LG 8 and 11)) and the sugar content (glucose (LG 11 and fructose (LG 5)). Furthermore, anovas were also performed to validate the effect of the QTLs with LOD values above 3.5, but below the LOD threshold calculated by the program. For this purpose, an analysis of variance to determine significant differences between the means of the lines with introgressions and without introgresiones in each of the candidate regions was performed. This allow us to identify additional QTLs affecting to the number of female flowers (LG 10), the length and fruit diameter (LG 1 and 12) and the soluble solids content (LG10). Another objective was the validation of SNPs, initially analyzed using Sequenom, using HRM technology to facilitate manual validation. The results have been satisfactory and the percentage of matching genotypes with both techniques was 86,1%, which confirms the usefulness of this technique for subsequent analysis. This strategy has produced, after two generations of selection decreasing from 9% to 2.7% the donor genome content, a collection ofBC3 lines with between 1 and 4 introgressions already suitable for selfing and develop fixed lines. The successful development of the BC3 population is due to the availability of appropriate populations (BC2 and BC3) and genotyping techniques in BC2 of a high number of individuals. The phenotyping of this population has been of interest to a preliminary identification of regions that affect the quality of the melon, even for traits with large environmental influence. However, we have only been able to study those areas whose effect is detected in heterozygous condition and the study will be completed in the following generations after obtaining homozygous introgressions.[ES] Actualmente sólo existe una colección de líneas de introgresión en melón, principalmente orientada al desarrollo de nuevas variedades con resistencia a enfermedades. Esta colección se ha realizado en el fondo genético recurrente Piel de sapo, variedad inodorus, utilizando como parental donante Songwhan Charmi, variedad chinensis del grupo conomon. Por ahora no existe ninguna población de este tipo en otro fondo genético de interés comercial, como el fondo genético cantalupensis. Además, existe mucha variación sin explotar en la especie, especialmente en tipos exóticos singulares con alto azúcar, como los tipos makuwa. En el presente trabajo se ha llevado a cabo el inicio del desarrollo de una colección de líneas de introgresión en el fondo genético del cultivar Vedrantais, tipo Charentais, perteneciente a la variedad botánica cantalupensis, de interés comercial y utilizando como parental donante la variedad Ginsen Makuwa, tipo makuwa, variedad conomon, con un alto contenido en azúcares. La población de partida de esta investigación fueron 404 plantas pertenecientes a la segunda generación de retrocruzamiento (BC2) con el parental recurrente Vedrantais. Esta población se genotipó con 102 marcadores tipo SNP, polimórficos entre ambos parentales y distribuidos por todo el genoma, mediante la plataforma de genotipado Sequenom. Del total de la población se preseleccionaron 85 individuos que se utilizaron para formar la nueva generación BC3, retrocruzando con el parental Vedrantais. Esta población estaba formada por 363 individuos, la cual se volvió a genotipar con el mismo set de marcadores utilizando la plataforma de genotipado Sequenom. Tras este genotipado se seleccionaron 103 plantas BC3 con menos de 4 introgresiones por planta. Estas plantas se trasplantaron en un invernadero y se obtuvieron frutos BC3, los cuales se fenotiparon exhaustivamente. Este genotipado y fenotipado de la población BC3 sirvió para poder realizar un análisis de QTLs mediante el programa Windows Cartographer 2, el cual reveló QTLs que afectaban al tamaño de la cavidad del fruto (grupo de ligamiento 1 y 5), a la forma del fruto (LG 2, 8, 11 y 5), a la firmeza a la carne (LG 7), al color de la carne del fruto (LG 9), al contenido en sólidos solubles (LG1 y 3), al contenido en ácidos orgánicos (ácido cítrico (LG1), ácido málico (LG 8 y 11) y al contenido en azúcares (glucosa (LG 11 y fructosa (LG 5)). Por otro lado, también se realizó una comprobación de efectos en los caracteres de la BC3 en los que se encontraron valores de LOD superiores a 3,5, lo que indica una alta probabilidad de que exista un QTL en la zona, y que sin embargo fueron inferiores al valor umbral calculado por el programa. Para ello se realizó un análisis de la varianza, para determinar la existencia de diferencias significativas entre las medias de las líneas con intregresiones y sin introgresiones en cada una de las regiones candidatas analizando los marcadores más cercanos al pico LOD. De esta forma se identificaron QTLs que afectaban al número de flores femeninas (LG 10), a la longitud y anchura del fruto (LG 1 y 12) y al contenido en sólidos solubles (LG10). Otro de los objetivos perseguidos ha sido la validación de los SNPs analizados por Sequenom utilizando la tecnología HRM para facilitar su validación manual. Los resultados han sido satisfactorios ya que considerando únicamente aquellos marcadores que sí funcionaron en ambas tecnologías (73 marcadores) el porcentaje de genotipos coincidentes con ambas técnicas fue del 89% lo que confirma la utilidad de esta técnica para sucesivos análisis. La estrategia empleada ha permitido en dos generaciones de selección reducir del 9 % al 2,7 % el genoma donante, obteniendo una generación BC3 con líneas mayoritariamente con entre 1 y 4 introgresiones de más de un marcador y que ya son adecuadas para autofecundar y desarrollar líneas fijadas en las mismas. El éxito obtenido en el desarrollo de esta población BC3 se debe a la disponibilidad de poblaciones adecuadas (BC2 y BC3) y a las técnicas de genotipado en BC2 de un alto número de individuos. La población estudiada ha sido de interés para una identificación preliminar de estas regiones que afectan a la calidad del melón y tienen una gran influencia ambiental, pero sólo se ha podido estudiar aquellas zonas cuyo efecto se detecta en heterocigosis, el estudio se completará en las siguientes generaciones tras la fijación de las introgresiones heterocigotas ya que al tener las introgresiones en homocigosis se podrán estudiar en distintos ambientes. Además proporcionará líneas de premejora fijadas.Perpiñá Martín, G. (2013). Inicio del desarrollo de una colección de líneas de introgresión para la mejora de la calidad del melón de tipo cantalupo. http://hdl.handle.net/10251/39216Archivo delegad

MAK-10 : A Long Shelf-life Charentais Breeding Line Developed by Introgression of a Genomic Region from Makuwa Melon

This work has been carried out in the framework of the Programa de Valorizacion y Recursos Conjuntos de I+D+i de VLC/CAMPUS and has been funded by the Ministerio de Educacion, Cultura y Deporte as part of the Programa Campus de Excelencia Internacional. IL generation, genotyping, and phenotyping were supported by SAFQIM project, AGL2012-40130-C02-02 of the Spanish Ministry of Economy and Competitivity (MINECO). We wish to thank the MINECO project AGL2014-53398-C2-2-R, co-funded with FEDER funds.Perpiñá Martín, G.; Cebolla Cornejo, J.; Esteras Gómez, C.; Monforte Gilabert, AJ.; Picó Sirvent, MB. (2017). MAK-10 : A Long Shelf-life Charentais Breeding Line Developed by Introgression of a Genomic Region from Makuwa Melon. HortScience. 52(11):1633-1638. https://doi.org/10.21273/HORTSCI12068-17S16331638521

Cucurbit-associated taxa of the Fusarium solani species complex not previously detected in Spain

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