Uso de marcadores SSR para identificaci\uf3n de germoplasma de papa en el programa de mejoramiento de INIA de Chile

Molecular markers based on Simple Sequence Repeats (SSR) are a very efficient tool for potato ( Solanum tuberosum L. ) genotype identification and can be very useful for germplasm conservation and management. With the purpose of incorporate this technology into the potato breeding program of the National Institute of Agricultural Research (INIA) Chile, a set of 26 SSR markers was evaluated on a sample of 71 potato genotypes. Each marker was characterized for number and combinations of alleles, scoring quality, polymorphic information content (PIC) and discrimination power (D). From the total, only 21 SSR markers showed up scoreable products and the allele number ranged between 2 and 17. The observed allelic combinations among the different potato genotypes ranged from 2 to 47; however, unique genotypes detected by each SSR marker ranged from 0 to 38. The observed (Do) and expected (Dj) discriminatory power ranged from 0.23 to 0.98 and from 0.43 to 0.92, respectively. The seven SSR markers which showed the highest Do scores were STM1009 (0.98), STM1020 (0.97), STM0031 (0.97), STM2013 (0.96), STM1008 (0.94), STM1052 (0.93) and STM0019 (0.91). The STM1009, STM1020 and STM1008 markers are multi-loci SSR, where each one amplifies more than one locus of the potato genome. The utilization of the multi-loci type of marker, or combinations of several SSR markers in either PCR-multiplex or pseudo-multiplex reactions, are good options to increase the speed and reduce the cost of SSR markers application.Los marcadores moleculares basados en Secuencias Simples Repetidas (SSR) constituyen una herramienta altamente eficaz para la identificaci\uf3n de genotipos de papa ( Solanum tuberosum L. ) y pueden ser de gran utilidad en la conservaci\uf3n y manejo de germoplasma. Con el prop\uf3sito de incorporar esta tecnolog\ueda al Programa de Mejoramiento de Papa del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile, se evalu\uf3 un grupo de 26 marcadores SSR sobre una muestra de 71 genotipos de papa. Cada marcador se caracteriz\uf3 seg\ufan su n\ufamero de alelos y sus respectivas combinaciones, calidad de lectura, contenido de informaci\uf3n polim\uf3rfica (PIC) y poder discriminatorio (D). Del total s\uf3lo 21 marcadores SSR mostraron productos legibles con un n\ufamero de alelos que vari\uf3 entre 2 y 17. Las combinaciones al\ue9licas observadas variaron desde 2 a 47; sin embargo, los genotipos \ufanicos detectados por cada marcador fueron desde 0 a 38. El poder discriminatorio observado (Do) y esperado (Dj) estuvo entre 0,23 a 0,98 y entre 0,43 a 0,92, respectivamente. Los siete marcadores que presentaron mayor Do fueron STM1009 (0,98), STM1020 (0.97), STM0031 (0,97), STM2013 (0,96), STM1008 (0,94), STM1052 (0,93) y STM0019 (0,91). Los marcadores STM1009, STM1020 y STM1008 corresponden a SSR multi-loci, donde cada uno amplifica m\ue1s de un locus desde distintas regiones del genoma de la papa. La utilizaci\uf3n de este tipo de marcadores multi-loci, o de combinaciones de varios SSR en reacciones de PCR-m\ufaltiplex o pseudos-m\ufaltiplex son una buena alternativa para aumentar rapidez y disminuir costo en la aplicaci\uf3n de marcadores SSR

Sequencing the potato genome: outline and first results to come from the elucidation of the sequence of the world's third most important food crop

Potato is a member of the Solanaceae, a plant family that includes several other economically important species, such as tomato, eggplant, petunia, tobacco and pepper. The Potato Genome Sequencing Consortium (PGSC) aims to elucidate the complete genome sequence of potato, the third most important food crop in the world. The PGSC is a collaboration between 13 research groups from China, India, Poland, Russia, the Netherlands, Ireland, Argentina, Brazil, Chile, Peru, USA, New Zealand and the UK. The potato genome consists of 12 chromosomes and has a (haploid) length of approximately 840 million base pairs, making it a medium-sized plant genome. The sequencing project builds on a diploid potato genomic bacterial artificial chromosome (BAC) clone library of 78000 clones, which has been fingerprinted and aligned into ~7000 physical map contigs. In addition, the BAC-ends have been sequenced and are publicly available. Approximately 30000 BACs are anchored to the Ultra High Density genetic map of potato, composed of 10000 unique AFLPTM markers. From this integrated genetic-physical map, between 50 to 150 seed BACs have currently been identified for every chromosome. Fluorescent in situ hybridization experiments on selected BAC clones confirm these anchor points. The seed clones provide the starting point for a BAC-by-BAC sequencing strategy. This strategy is being complemented by whole genome shotgun sequencing approaches using both 454 GS FLX and Illumina GA2 instruments. Assembly and annotation of the sequence data will be performed using publicly available and tailor-made tools. The availability of the annotated data will help to characterize germplasm collections based on allelic variance and to assist potato breeders to more fully exploit the genetic potential of potat

Uso de marcadores SSR para identificación de germoplasma de papa en el programa de mejoramiento de INIA de Chile

Molecular markers based on Simple Sequence Repeats (SSR) are a very efficient tool for potato ( Solanum tuberosum L. ) genotype identification and can be very useful for germplasm conservation and management. With the purpose of incorporate this technology into the potato breeding program of the National Institute of Agricultural Research (INIA) Chile, a set of 26 SSR markers was evaluated on a sample of 71 potato genotypes. Each marker was characterized for number and combinations of alleles, scoring quality, polymorphic information content (PIC) and discrimination power (D). From the total, only 21 SSR markers showed up scoreable products and the allele number ranged between 2 and 17. The observed allelic combinations among the different potato genotypes ranged from 2 to 47; however, unique genotypes detected by each SSR marker ranged from 0 to 38. The observed (Do) and expected (Dj) discriminatory power ranged from 0.23 to 0.98 and from 0.43 to 0.92, respectively. The seven SSR markers which showed the highest Do scores were STM1009 (0.98), STM1020 (0.97), STM0031 (0.97), STM2013 (0.96), STM1008 (0.94), STM1052 (0.93) and STM0019 (0.91). The STM1009, STM1020 and STM1008 markers are multi-loci SSR, where each one amplifies more than one locus of the potato genome. The utilization of the multi-loci type of marker, or combinations of several SSR markers in either PCR-multiplex or pseudo-multiplex reactions, are good options to increase the speed and reduce the cost of SSR markers application.Los marcadores moleculares basados en Secuencias Simples Repetidas (SSR) constituyen una herramienta altamente eficaz para la identificación de genotipos de papa ( Solanum tuberosum L. ) y pueden ser de gran utilidad en la conservación y manejo de germoplasma. Con el propósito de incorporar esta tecnología al Programa de Mejoramiento de Papa del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile, se evaluó un grupo de 26 marcadores SSR sobre una muestra de 71 genotipos de papa. Cada marcador se caracterizó según su número de alelos y sus respectivas combinaciones, calidad de lectura, contenido de información polimórfica (PIC) y poder discriminatorio (D). Del total sólo 21 marcadores SSR mostraron productos legibles con un número de alelos que varió entre 2 y 17. Las combinaciones alélicas observadas variaron desde 2 a 47; sin embargo, los genotipos únicos detectados por cada marcador fueron desde 0 a 38. El poder discriminatorio observado (Do) y esperado (Dj) estuvo entre 0,23 a 0,98 y entre 0,43 a 0,92, respectivamente. Los siete marcadores que presentaron mayor Do fueron STM1009 (0,98), STM1020 (0.97), STM0031 (0,97), STM2013 (0,96), STM1008 (0,94), STM1052 (0,93) y STM0019 (0,91). Los marcadores STM1009, STM1020 y STM1008 corresponden a SSR multi-loci, donde cada uno amplifica más de un locus desde distintas regiones del genoma de la papa. La utilización de este tipo de marcadores multi-loci, o de combinaciones de varios SSR en reacciones de PCR-múltiplex o pseudos-múltiplex son una buena alternativa para aumentar rapidez y disminuir costo en la aplicación de marcadores SSR

Uso de marcadores SSR para identificación de germoplasma de papa en el programa de mejoramiento de INIA de Chile

Molecular markers based on Simple Sequence Repeats (SSR) are a very efficient tool for potato (Solanum tuberosum L.) genotype identification and can be very useful for germplasm conservation and management. With the purpose of incorporate this technology into the potato breeding program of the National Institute of Agricultural Research (INIA) Chile, a set of 26 SSR markers was evaluated on a sample of 71 potato genotypes. Each marker was characterized for number and combinations of alleles, scoring quality, polymorphic information content (PIC) and discrimination power (D). From the total, only 21 SSR markers showed up scoreable products and the allele number ranged between 2 and 17. The observed allelic combinations among the different potato genotypes ranged from 2 to 47; however, unique genotypes detected by each SSR marker ranged from 0 to 38. The observed (Do) and expected (Dj) discriminatory power ranged from 0.23 to 0.98 and from 0.43 to 0.92, respectively. The seven SSR markers which showed the highest Do scores were STM1009 (0.98), STM1020 (0.97), STM0031 (0.97), STM2013 (0.96), STM1008 (0.94), STM1052 (0.93) and STM0019 (0.91). The STM1009, STM1020 and STM1008 markers are multi-loci SSR, where each one amplifies more than one locus of the potato genome. The utilization of the multi-loci type of marker, or combinations of several SSR markers in either PCR-multiplex or pseudo-multiplex reactions, are good options to increase the speed and reduce the cost of SSR markers applicationLos marcadores moleculares basados en Secuencias Simples Repetidas (SSR) constituyen una herramienta altamente eficaz para la identificación de genotipos de papa (Solanum tuberosum L.) y pueden ser de gran utilidad en la conservación y manejo de germoplasma. Con el propósito de incorporar esta tecnología al Programa de Mejoramiento de Papa del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) de Chile, se evaluó un grupo de 26 marcadores SSR sobre una muestra de 71 genotipos de papa. Cada marcador se caracterizó según su número de alelos y sus respectivas combinaciones, calidad de lectura, contenido de información polimórfica (PIC) y poder discriminatorio (D). Del total sólo 21 marcadores SSR mostraron productos legibles con un número de alelos que varió entre 2 y 17. Las combinaciones alélicas observadas variaron desde 2 a 47; sin embargo, los genotipos únicos detectados por cada marcador fueron desde 0 a 38. El poder discriminatorio observado (Do) y esperado (Dj) estuvo entre 0,23 a 0,98 y entre 0,43 a 0,92, respectivamente. Los siete marcadores que presentaron mayor Do fueron STM1009 (0,98), STM1020 (0.97), STM0031 (0,97), STM2013 (0,96), STM1008 (0,94), STM1052 (0,93) y STM0019 (0,91). Los marcadores STM1009, STM1020 y STM1008 corresponden a SSR multi-loci, donde cada uno amplifica más de un locus desde distintas regiones del genoma de la papa. La utilización de este tipo de marcadores multi-loci, o de combinaciones de varios SSR en reacciones de PCR-múltiplex o pseudos-múltiplex son una buena alternativa para aumentar rapidez y disminuir costo en la aplicación de marcadores SSR

Simple and robust DNA extraction method for the large-scale analysis of genotypes containing high polyphenolic content, such as landracesof Solanum tuberosum and Zea mays

The extraction of high-quality DNA is essential for studies conducted at the molecular level in species with an abundance of contaminants in their tissues, such as some landraces of potato and maize, in which it is difficult to extract good-quality genomic DNA. Compounds such as polyphenols interfere with the amplification of DNA during polymerase chain reaction (PCR), which makes it difficult to conduct PCR-based studies ofmolecular markers. This article describes a simple and robust protocol for DNA isolation that was applied to potato and maize landraces and resulted in a high DNA concentration with excellent purity and quality. This method is based on the method of Krizman et al. (2006) with some modifications and was tested on potato leaves and young maize leaves. The protocol was compared with one commercial DNA extraction kit and three methods that were previously described for plant DNA extraction: Keb-Llanes et al. (2002), for plants with high polyphenolic content; Fulton et al. (1995), which was developed for Solanaceae and other herbaceous plants; and the original Krizman et al. (2006) cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)-activated charcoal method . The method proposed is suitable for isolating DNA Irom potato and maize genotypes with high polyphenol contents, yielding high-quality DNA that can be utilized for molecular techniques that involve PCR, cutting with restriction enzymes and other applications. The method is short, similar to a commercial kit, but cheaper. The amount of DNA extracted from maize using our method is superior compared with other published methods tested in this article.La extracción de ADN de alta calidad es esencial para realizar estudios a nivel molecular, en diversas especies con abundancia de polifenoles en sus tejidos, como ocurren en las variedades tradicionales de papa y maíz, que dificultan una buena extracción de ADN genómico. Los polifenoles interfieren en la amplificación del ADN durante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), lo que dificulta realizar estudios de marcadores moleculares basados en PCR. Este artículo describe un protocolo simple y robusto de aislamiento de ADN aplicado a variedades tradicionales de papa y maíz obteniéndose una concentración alta, de gran pureza y calidad. El método desarrollado se basa en el de Krizman et al. (2006), con modificaciones, probándose en hojas de papa y hojas jóvenes de maíz. El método propuesto se comparó con un kit comercial de extracción de ADN y tres métodos descritos para extracción de ADN de plantas: uno descrito para plantas con altos contenidos de polifenoles (Keb-Llanes et al., 2002), un segundo descrito para Solanaceas y otras planta herbáceas (Fulton et al., 1995), y el método de Krizman et al. (2006) original basado en el uso de bromuro de cetyltrimethylammonio (CTAB)-y carbón activado. Mediante este método es posible aislar ADN desde genotipos de papa y maíz, con altos contenidos de polifenoles, y obtener ADN de alta calidad que puede ser utilizado para su uso en técnicas moleculares que involucren la reacción de PCR y el corte con enzimas de restricción. El método es de corta duración, similar a la del kit comercial, pero de menor costo. La cantidad de ADN de maíz extraído es superior al utilizar el método propuesto, en comparación con los otros métodos probados

Aging gene pathway of microRNAs 156/157 and 172 is altered in juvenile and adult plants from in vitro propagated Prunus sp.

A. Bastías, R. Almada, P. Rojas, J.M. Donoso, P. Hinrichsen, and B. Sagredo. 2016. Aging gene pathway of microRNAs 156/157 and 172 is altered in juvenile and adult plants from in vitro propagated Prunus sp. Cien. Inv. Agr. 43(3):429-441. In vitro culture is a very popular technique to mass propagate valuable plant genotypes, including Prunus sp. cultivars. Plants that undergo tissue culture processes often change their morphology and behavior due to the "rejuvenation" caused by the plant growth regulators included in the medium. To evaluate the effects of rejuvenation by tissue culture in Prunus sp., the expression patterns of the aging gene pathway described in plant models, which include the highly conserved microRNA (miRNA or miR) 156/157 and 172 families and several of their respective target genes, were analyzed in distinct Prunus sp. genotypes at different phases of maturity, including true seedling and tissue culture micropropagated plants. In genotypes from true seedling plants, the expression of miR156 and miR157 was higher in the leaves of juvenile plants (one year old) than in those of adult plants (six year old). The opposite pattern was observed with miRNA172 expression. Our results suggest that the aging gene pathway is relatively conserved in Prunus and likely plays a key role in vegetative phase change. However, Prunus sp. plants that were rejuvenated and propagated by in vitro methods showed more erratic behavior for miR156 and miR157 and their target genes, suggesting that tissue culture alters the normal control of the aging pathway.A. Bastías, R. Almada, P. Rojas, J.M. Donoso, P. Hinrichsen y B. Sagredo. 2016. La vía génica del envejecimiento de los microARNs 156/157 and 172 es alterada en plantas juveniles y adultas de Prunus sp. que provienen de propagación in vitro. Cien. Inv. Agr. 43(3):429-441. El cultivo in vitro es una técnica muy popular para propagar en masa genotipos de plantas valiosas, incluyendo cultivares de Prunus sp. Las plantas que se someten a procesos de cultivo de tejidos a menudo cambian su morfología y comportamiento debido a la "rejuvenilización" causada por los reguladores de crecimiento de planta incluidos en el medio. Para evaluar el efecto de la rejuvenilización por cultivo de tejido en Prunus sp, los patrones de expresión de la vía génica del envejecimiento descrita en plantas modelos, la cual incluye a las familias altamente conservadas de microRNAs (miR) 156/157 y miR172 y varios de sus genes blancos respectivos, fueron analizados en diferentes genotipos de Prunus sp. en fases de madurez distintas, incluyendo tanto plantas provenientes de semilla verdadera como micropropagadas mediante cultivo de tejidos. En los genotipos de plantas que provienen de semilla verdadera, la expresión de microR156 and miR157 fue más alta en hojas de plantas juveniles que en plantas adultas. El patrón opuesto fue observado con el patrón de expresión de miR172. Nuestros resultados sugieren que la vía génica del envejecimiento es conservada en Prunus y probablemente juega una función en el cambio de fase vegetativo. Sin embargo, plantas de Prunus sp. que fueron rejuvenecidas y propagadas por métodos in vitro mostraron un comportamiento más errático para los mi156 y miR157 y sus genes blancos, sugiriendo que el cultivo de tejidos altera el control normal de la vía del envejecimiento

Evaluación de un Marcador SCAR RYSC3 del Gen Ryadg para Seleccionar Genotipos Resistentes al Virus Y de la papa (PVY) en el Programa de Mejoramiento Genético de Papa del INIA

The Potato virus Y (PVY) is distributed worldwide and is one of the most damaging viruses in terms of yield reduction in the potato ( Solanum tuberosum L.) crop with losses sometimes reaching 80%. To reduce its impact, there is great interest in obtaining varieties carrying the Ryadg gene that provides extreme resistance to this virus. This could be facilitated with SCAR (sequence characterized amplified region) RYSC3 by molecular marker-assisted selection (MAS). This study compared the effectiveness of the RYSC3 marker in the detection of the Ryadg gene vs. biological tests on populations of the Potato Breeding Program of the Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), Chile. Within the group of 71 progenitors, 30 plants had some kind of resistance to the virus, of which 17 were carriers of the RYSC3 marker. These genotypes came from Cornell University, Centro Internacional de la Papa (CIP), Peru, and INIA. The analysis of 460 progenies which came from three different crosses showed that 299 individuals amplified the RYSC3 marker and had the resistant phenotype, with the exception of one plant. Within the group of non-RYSC3 carrier plants, a significant percentage (22.5%) showed a resistant phenotype, indicating that these progenies segregate other R genes (e.g., hypersensitivity) that reduce biological test effectiveness. This high effectiveness (99.7%) in the detection of the Ryadg gene in both parents and segregating progenies, showed that this marker is appropriate in assisting selection of genotypes with extreme PVY-resistance in the potato breeding programs.El Virus Y de la papa (PVY), distribuido mundialmente, es uno de los más dañinos en términos de reducción del rendimiento del cultivo de la papa ( Solanum tuberosum L.); llegando a producir pérdidas de hasta 80%. Para reducir su impacto, existe gran interés por obtener variedades portadoras del gen Ryadg que confiere resistencia extrema a este virus. Esto se podría facilitar con la utilización del SCAR RYSC3, mediante selección asistida por marcadores moleculares (mas). En este estudio se comparó la eficacia del marcador RYSC3 en la detección del gen Ryadg vs. pruebas biológicas, sobre poblaciones del Programa de Mejoramiento Genético de Papa del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), Chile. De un grupo de 71 progenitores analizados, 30 plantas presentaron algún tipo de resistencia al virus, de las cuales 17 son portadores del marcador RYSC3. Estos genotipos provienen de la Universidad de Cornell (EE.UU.), del Centro Internacional de la Papa (CIP, Perú) y del INIA. Del análisis de 460 progenies, provenientes de tres cruzamientos distintos, 299 individuos amplificaron el marcador RYSC3 y presentaron el fenotipo resistente, con la excepción de una planta. En el grupo de plantas no portadoras de RYSC3, un porcentaje significativo (22,5%) presentó un fenotipo resistente, lo que sugiere que en estas progenies segregan otros genes R (ej. hipersensibilidad) que reducen la eficacia de las pruebas biológicas. Estos resultados de alta eficacia (99,7%) en la detección del gen Ryadg, tanto en progenitores como progenies segregantes, muestran la conveniencia de utilizar RYSC3 en la selección de genotipos portadores del gen Ryadg en los programas de mejoramiento genético de papa

Implementación de un sistema de trazabilidad molecular para la carne bovina basado en marcadores microsatélites.

Animal products traceability has acquired considerable importance as a security measure in EEC member countries since the food crisis of the mid-nineties. This has led to reinforcing the capacity to manage cattle product quality, with traceability emerging as the main tool to prevent risks to product security and quality as demanded by consumers in developed countries. The practical application of a traceability system for beef, based on molecular markers requires the election of a panel of microsatellites, as well as the optimization of methods of sampling and DNA analysis. In this work, a traceability system for beef based on a panel of 10 microsatellites markers was implemented. Different biological samples were evaluated, such as hair, blood, tissue and meat. Hair samples were the most suitable because they are easy to obtain and to manipulate, and have a low storage cost; whereas in the food processing chain, meat samples were the most suitable due to the facility of obtaining from the maturation room. The traceability system was evaluated in a meat processing plant, confirming traceability of 150 samples of hair with their respective meat counterparts with a 100% of certainty, demonstrating the reliability of the developed method. The implemented system is an important contribution since it allows for ensuring the quality of animal products, and can be used as a tool to certify conventional traceability systems. This would allow for increasing the competitiveness of this sector and generating greater confidence among consumers.La trazabilidad de productos de origen animal ha adquirido gran relevancia como un elemento de seguridad ante las crisis alimentarias ocurridas a partir de mediados de los noventa en países de la Comunidad Europea. Esto ha reforzado la gestión de calidad en productos pecuarios, surgiendo la trazabilidad como la principal herramienta para disminuir los riesgos de seguridad y calidad de los productos que demandan los consumidores de países desarrollados. La aplicación práctica de un sistema de trazabilidad de la carne bovina basado en marcadores moleculares, requiere la elección de microsatélites y optimizar los métodos de muestreo y análisis de ADN. En este trabajo se implementó un sistema de trazabilidad de carne bovina basado en un panel de 10 marcadores microsatélites. Se evaluaron diferentes muestras biológicas como pelo, sangre, tejido y carne de la canal, encontrándose que las muestras de pelo fueron las más idóneas por su facilidad de obtención, manipulación y costo de almacenamiento, mientras que la carne de la canal fue la contramuestra más adecuada, pudiendo obtenerse fácilmente en el frigorífico. El sistema se evaluó en una planta de procesamiento de carne, confirmando con un 100% de certeza la trazabilidad de 150 muestras de pelo con sus respectivas canales, demostrando la confiabilidad del método desarrollado. El sistema evaluado puede ser un importante aporte al sector pecuario del país pues permite garantizar el origen de los productos bovinos y puede ser utilizado como herramienta certificadora de la trazabilidad convencional, aumentando la competitividad y generando mayor confianza en el consumidor

Karu-INIA, nuevo cultivar de papa para Chile

Karu-INIA es un nuevo cultivar de papa (Solanum tuberosum L.) creado a partir del cruzamiento Yagana-INIA x Fanfare, por el Programa de Mejoramiento Genético de la Papa del Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA), en el Centro Regional de Investigación Remehue, Osorno, el año 1989. Es una planta semi erecta, de buen vigor, con tubérculos de tamaño medio a grande, uniformes, de forma oval alargada, piel roja y pulpa amarilla clara. Posee altos rendimientos y se adapta bien a la mayoría de las zonas y épocas de cultivo de la papa en Chile. Su uso preferente es para consumo fresco, aunque produce una fritura de calidad altamente aceptable, similar a Yagana-INIA

Karu-INIA, new potato cultivar for Chile

Karu-INIA is a new potato (Solanum tuberosum   L.) cultivar, created from a cross between the cultivars Yagana-INIA x Fanfare by the Potato Breeding Program of the National Agricultural Research Institue (INIA), at the Remehue Regional Research Center, Osorno, Chile, in 1989. It is a semi-erect plant, with vigorous growth, a medium to large size, long oval-shaped tuber, red skin and clear yellow flesh. It is a high yielding cultivar and adapts well to the majority of the potato production areas and crop seasons in Chile. It is preferred for fresh consumption, although it has fairly good frying quality, similar to Yagana-INIA