Genetic linkage among tomato fruit quality traits and polypeptides expressed at two ripening stages

Los perfiles de polipéptidos proveen información sobre la constitución genética de un individuo y su expresión, y son útiles como marcadores moleculares. El objetivo del trabajo fue detectar ligamiento entre los perfiles de polipéptidos del pericarpio en dos estados de madurez y caracteres cuantitativos y de calidad de los frutos, analizando 21 genotipos de tomate. Se obtuvieron los perfiles polipéptidos en los estados verde y rojo maduro de frutos de 18 líneas endocriadas recombinantes (RILs, recombinant inbred lines), derivadas de un cruzamiento interespecífico entre el cultivar Caimanta de S. lycopersicum y la entrada LA722 de S. pimpinellifolium, que se incluyeron como testigos experimentales junto a su F1. En estos 21 genotipos se evaluaron también vida poscosecha, peso, firmeza, porcentaje de reflectancia, índice cromático, forma, pH, acidez titulable, contenido de sólidos solubles, espesor de pericarpio y número de lóculos de los frutos. Los perfiles mostraron polimorfismo entre los estados de madurez dentro de un mismo genotipo y entre genotipos para un mismo estado de madurez. Algunos polipéptidos segregaron de forma mendeliana (1:1) y, por análisis de un único punto, mostraron ligamiento con caracteres de calidad del fruto. Se detectaron loci de caracteres cuantitativos (QTLs, quantitative trait loci) asociados a número de lóculos, peso, pH, firmeza y vida poscosecha de los frutos.Polypeptide profiles are informative about the individual gene constitution and expression, and become useful tools as molecular markers. The objective of this work was to detect genetic linkage among polypeptide profiles of the pericarp at two ripening stages and fruit quality traits in 21 tomato genotypes. Polypeptide profiles were obtained from mature green and red ripe fruits of 18 recombinant inbred lines (RILs) derived from an interspecific cross between the cultivar Caimanta of S. lycopersicum and the accession LA722 of S. pimpinellifolium, parents that were included with their hybrid as experimental testers. These 21 genotypes were also evaluated for fruit shelf life, weight, firmness, reflectance percentage, chroma index, shape index, pH, titratable acidity, soluble solids content, pericarp width, and number of locules. Polypeptide profiles were polymorphic among ripening stages within genotypes and among genotypes within the ripening stages. Some polypeptides segregated in the Mendelian expected proportion 1:1, and showed genetic linkeage by single point analysis with fruit quality traits. Hence, eight quantitative trait loci (QTLs) associated to number of locules, weight, pH, firmness and fruit shelf life, were detected in this report.Fil: Gallo, Mariana. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Genética y Mejoramiento Vegetal.Fil: Rodríguez, Gustavo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Genética y Mejoramiento Vegetal.Fil: Zorzoli, Roxana. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Genética y Mejoramiento Vegetal.Fil: Pratta, Guillermo Raúl. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Genética y Mejoramiento Vegetal

Genetic Analysis of Tomato Fruit Ripening at Polypeptide Profiles Level through Quantitative and Multivariate Approaches

Multivariate analysis became essential in functional and structural Genomics because of the large quantity of biological data provided by these new research areas. Diallel mating design was widely applied to analyze the heritability of quantitative traits but it was recently used for approaching to the inheritance patterns of other levels of gene expression such as transcript profiles. Investigating the inheritance pattern of total polypeptide profiles with a diallel design remains as a vacancy subject. The objective of the present research was to infer the inheritance of total polypeptides profiles from tomato pericarp tissue at four different ripening stages in a diallel mating design including five recombinant inbred lines (RILs) and their ten second cycle hybrids (SCH). To achieve this objective, a multivariate analysis was applied to identify eventual inheritance patterns through a data mining approach and then univariate analyses were used to verify these patterns. Mainly dominance and also overdominance, though in a minor percentage, contributed to the gene actions involved in their genetic basis. Multivariate analysis was efficient in identifying inheritance patterns of total polypeptide profiles through a data mining approach, and univariate analyses largely verified the identified gene actionsFil: Marchionni Basté, Ezequiel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Pereira Da Costa, Javier Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Rodríguez, Gustavo Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; ArgentinaFil: Zorzoli, Roxana. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Consejo de Investigaciones; ArgentinaFil: Pratta, Guillermo Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.agrarias. Departamento de Biologia. Cat.de Genetica; Argentin

Proteomics of the tomato ripening : identification of two fruit ripening stages by total pericarp protein profiles in tomato RILs

Durante la madurez del fruto se producen cambios morfológicos, fisiológicos y bioquímicos provocados por la expresión regulada de diferentes genes. El objetivo de este trabajo fue verificar si la presencia de polipéptidos totales del pericarpio en los estados verde maduro (VM) y rojo maduro (RM) permite caracterizar la madurez del tomate. Se analizaron 18 líneas endocriadas recombinantes obtenidas por selección antagónica-divergente de un cruzamiento entre la cv. Caimanta (Solanum lycopersicum) y la entrada LA722 (S. pimpinellifolium), que fueron incluidas junto a la F1 como testigos experimentales. Los extractos proteicos se obtuvieron de dos muestras independientes de cada estado según el protocolo estándar y se resolvieron en SDS-PAGE. Se analizó la presencia/ausencia de bandas por genotipos y por estado, detectándose 26 en VM y 29 en RM. Algunas bandas fueron comunes entre estados, mientras que otras resultaron propias de VM o RM, respectivamente. Se calcularon las distancias de Jaccard y se realizó un análisis de conglomerados según el método UPGMA. En el dendrograma (correlación cofenética = 0,43) se distinguieron dos grandes grupos definidos por el estado de madurez. Se concluye que los perfiles proteicos del pericarpio son una herramienta postgenómica apropiada para identificar dos estados de madurez del fruto de tomate.Several morphological, physiological, and biochemical changes are produced by the regulated expression of different genes during fruit ripening. The aim of this investigation was to check the ability of total polypeptides profiles of the pericarp tissue at the mature-green (VM) and red-ripe (RM) stages for characterizing tomato fruit ripening. Eighteen recombinant inbred lines obtained by antagonic-divergent selection from a cross between cv. Caimanta of Solanum lycopersicum and accession LA722 of S. pimpinellifolium (included with the F1 as experimental testers) were analyzed. Protein extracts were collected from two independent samples from each stage following the standard protocol and solved in SDS-PAGE. The presence/absence of polypeptides by genotypes and by stage was analyzed. Twenty-six polypeptides were detected in VM and 29 in RM. Some of them were common to both stages, while others were stage-specific (either in VM or in RM). Jaccard distances among stages were calculated and a conglomates analysis was carried by UPGMA method. In the dendrogram (cophenetic correlation = 0.43) two well defined groups were distinguished by the ripening stage. As a conclusion, protein profiles of the pericarp are a postgenomic tool appropriate for identifying two ripening stages of the tomato fruit.Fil: Gallo, Mariana. Universidad Nacional de RosarioFil: Rodríguez, Gustavo. Universidad Nacional de RosarioFil: Zorzoli, Roxana. Universidad Nacional de RosarioFil: Picardi, Liliana Amelia. Universidad Nacional de RosarioFil: Pratta, Guillermo Raúl. Universidad Nacional de Rosari

Variabilidad genética para la vida postcosecha y el peso de los frutos en tomate para familias F3 de un híbrido interespecífico

The genetic variability for the fruit's shelf-life and weight was evaluated in twenty-six F3 families derived from an interspecific hybrid between the cv. Caimanta of Lycopersicon esculentum Mill. and the line LA722 of L. pimpinellifolium (Jusl.) Mill. The means for fruit's shelf-life were 8, 15, 18 and 13 days and for fruit weight were 52.17 g; 0.94 g; 4.45 g and 6.41 g in 'Caimanta', LA722, the F1 and in the F3 generations, respectively. No family was similar to the progenitor 'Caimanta' for fruit's shelf-life and only one family showed a shelf-life similar to the F1generation mean. For fruit weight, four families were similar to the F1 generation mean and the F3 families differed from both parent means. The F3 family with the greatest values for fruit weight and shelf-life showed a fruit weight mean of 20.15 g and shelf-life period of 21.55 days. The smaller fruit weight was 2.81 g and the smaller shelf-life period for another family was 9.98 days. The wide genetic variability found for both traits between the families will permit to select divergent genotypes.The genetic variability for the fruit's shelf-life and weight was evaluated in twenty-six F3 families derived from an interspecific hybrid between the cv. Caimanta of Lycopersicon esculentum Mill. and the line LA722 of L. pimpinellifolium (Jusl.) Mill. The means for fruit's shelf-life were 8, 15, 18 and 13 days and for fruit weight were 52.17 g; 0.94 g; 4.45 g and 6.41 g in 'Caimanta', LA722, the F1 and in the F3 generations, respectively. No family was similar to the progenitor 'Caimanta' for fruit's shelf-life and only one family showed a shelf-life similar to the F1 generation mean. For fruit weight, four families were similar to the F1 generation mean and the F3 families differed from both parent means. The F3 family with the greatest values for fruit weight and shelf-life showed a fruit weight mean of 20.15 g and shelf-life period of 21.55 days. The smaller fruit weight was 2.81 g and the smaller shelf-life period for another family was 9.98 days. The wide genetic variability found for both traits between the families will permit to select divergent genotypes.Se evaluó la variabilidad genética para la vida postcosecha y el peso de los frutos en veintiséis familias F3 de un híbrido interespecífico entre la cv. Caimanta de Lycopersicon esculentum Mill. y la línea LA722 de L. pimpinellifolium (Jusl.) Mill. con el objeto de obtener genotipos divergentes para ambos caracteres. Los promedios de días de vida postcosecha fueron 8, 15, 18 y 13 y de peso en gramos fueron 52,17, 0,94, 4,45 y 6,41 para cv. Caimanta, LA722, la F1 y la generación F3, respectivamente. Ninguna familia fue similar al progenitor 'Caimanta' para el carácter días de vida postcosecha y sólo una familia tuvo una vida postcosecha como la F1. Para el peso de los frutos, cuatro familias fueron similares a la F1y ninguna fue como los progenitores. La familia con peso de los frutos con 20,15 g y vida postcosecha de 21,5 días fue la que presentó mayores valores. El menor peso de los frutos fue en una familia con 2,81 g y el de menor vida postcosecha en una con 9,98 días. La amplia variabilidad genética encontrada para ambos caracteres entre las familias permitirá obtener genotipos divergentes

Caracterización de la generación segregante de un híbrido de tomate con genes nor y silvestres

The objective of this work was to study recombination of the productive and fruit quality traits in the segregating generation of the hybrid between a cultivated variety ofLycopersicon esculentum homozygous for nor and the accession LA1385 of L. esculentum var. cerasiforme using multivariate statistical analysis. F1and F2 generations and the parents were evaluated for vegetative and productive traits (internode length, stem perimeter at the basal, middle and apical parts, number of flowers per cluster, number of clusters per plant and days to harvest) and quality fruit traits (weight, shape, soluble solids content, acidity, firmness, color and shelf life). A canonical correlation between vegetative and productive traits and those of fruit quality and clustering for fruit traits performed with the F1 and F2 and the parents were used. The productive and fruit quality traits showed recombination in the segregating generation. Shelf life was the most outstanding fruit trait to discriminate groups in the F2. For three cluster levels each group of F2individuals behaved each one of the parents and the F1.The objective of this work was to study recombination of the productive and fruit quality traits in the segregating generation of the hybrid between a cultivated variety of Lycopersicon esculentum homozygous for nor and the accession LA1385 of L. esculentum var. cerasiforme using multivariate statistical analysis. F1 and F2 generations and the parents were evaluated for vegetative and productive traits (internode length, stem perimeter at the basal, middle and apical parts, number of flowers per cluster, number of clusters per plant and days to harvest) and quality fruit traits (weight, shape, soluble solids content, acidity, firmness, color and shelf life). A canonical correlation between vegetative and productive traits and those of fruit quality and clustering for fruit traits performed with the F1 and F2 and the parents were used. The productive and fruit quality traits showed recombination in the segregating generation. Shelf life was the most outstanding fruit trait to discriminate groups in the F2. For three cluster levels each group of F2 individuals behaved each one of the parents and the F1.El objetivo del trabajo fue estudiar en la generación segregante del híbrido entre una cultivar de Lycopersicon esculentum homocigota para el gen nor y la accesión LA1385 de L. esculentum var. cerasiforme, la recombinación de caracteres productivos y de calidad de fruto a través de las metodologías de análisis multivariado. En las generaciones F1 y F2 y en los progenitores se evaluaron caracteres vegetativos y productivos (longitud de entrenudos, perímetro del tallo en las partes basal, media y apical, número de flores por inflorescencia, número de inflorescencias por planta y días a cosecha) y de calidad de fruto (peso, forma, sólidos solubles, acidez, firmeza, color y vida poscosecha). Se utilizaron las correlaciones canónicas entre los caracteres vegetativos y productivos y los de calidad de fruto y también un análisis de agrupamiento para las características del fruto, incluyendo los progenitores, la F1 y la F2. Estos análisis permitieron demostrar que las características productivas y de calidad de fruto recombinaron en la generación segregante. La vida poscosecha fue la característica de los frutos más importante para discriminar grupos en la F2. Para tres niveles de agrupamiento cada grupo de individuos F2 se comportó como alguno de los progenitores o la F1

Factores genéticos que afectan la calidad del fruto del tomate

La calidad de los frutos en tomate juega un rol muy importante tanto en la elección de los cultivares por parte de los productores como en la demanda del producto obtenido por parte de los consumidores. Un carácter relacionado a la calidad de fundamental importancia y altamente apreciado para la comercialización del fruto fresco, es la prolongación de su vida poscosecha. La biotecnología ha hecho considerables progresos para modificar vías metabólicas involucradas en la madurez del fruto.Trabajo galardonado con el Premio Fundación Pérez Companc, versión 2010Academia Nacional de Agronomía y Veterinari

Factores genéticos que afectan la calidad del fruto del tomate

La calidad de los frutos en tomate juega un rol muy importante tanto en la elección de los cultivares por parte de los productores como en la demanda del producto obtenido por parte de los consumidores. Un carácter relacionado a la calidad de fundamental importancia y altamente apreciado para la comercialización del fruto fresco, es la prolongación de su vida poscosecha. La biotecnología ha hecho considerables progresos para modificar vías metabólicas involucradas en la madurez del fruto.Trabajo galardonado con el Premio Fundación Pérez Companc, versión 2010Academia Nacional de Agronomía y Veterinari

Efecto de la región centromérica del cromosoma 8 de tomate sobre caracteres de morfología y calidad de fruto

El cultivar Rio Grande de Solanum lycopersicum produce frutos grandes y alargados mientras que la línea LA1589 de S. pimpinellifolium produce frutos pequeños y redondos con un peso aproximado de 1 gramo. En Rio Grande el índice de forma de fruto (relación entre altura y ancho) es controlado principalmente por un locus denominado fs8.1, que se encuentra ubicado próximo al centrómero del cromosoma 8. Esta región cromosómica también ha sido asociada a otros caracteres de interés agronómico y de calidad de fruto en varios cruzamientos interespecíficos de tomate. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de la región que contiene al locus fs8.1 sobre caracteres de morfología y calidad de fruto en NILs (Near Isogenic Lines o líneas casi isogénicas) que difieren del progenitor cultivado solo en la región centromérica del cromosoma 8. Para ello se realizaron cuatro retrocruzas asistidas por marcadores moleculares del cruzamiento entre Rio Grande (padre recurrente) y LA1589 (padre donante) seguida por una autofecundación. De esta población se seleccionaron por marcadores moleculares cinco plantas homocigotas para los alelos cultivados y cuatro plantas homocigotas para los alelos silvestres en la región que contiene a fs8.1. Por planta se determinaron nueve caracteres de morfología de fruto: área, índice de forma de fruto, forma cuadrangular proximal y distal, forma triangular, ángulos proximal y distal macro, área de la protuberancia distal y posición del mayor ancho. Para la evaluación de los caracteres morfológicos aproximadamente seis frutos por planta fueron cortados longitudinalmente y colocados en un escaner para obtener imágenes de 300 dpi con fondo negro que fueron posteriormente analizadas con el programa Tomato Analyzer 3.0. También fueron evaluados ocho caracteres de calidad de fruto: sólidos solubles, pH, acidez titulable, peso, vida poscosecha, índices L y a/b de color y firmeza de los frutos. Se aplicó la prueba t de Student para comparar los valores medios de ambos grupos de NILs para los 17 caracteres evaluados. Todas las variables se distribuyeron normalmente con valores de W cercanos a uno (prueba de Shapiro-Wilk). Se encontraron diferencias significativas entre las NILs para las variables peso (t=3,44; p=0,011), firmeza (t=2,70; p=0,043), índice de forma de fruto(t=5,77; p=0,001), ángulo proximal (t=-5,01; p=0,002) y distal (t=-7,81; p=0,0001) de fruto. Los genotipos con alelos cultivados en estado homocigota presentaron valores medios mayores que el grupo con alelos silvestres para las variables peso, firmeza e índice de forma de fruto. Por otro lado, la presencia de alelos de LA1589 produjeron un aumento en los valores medios de las variables ángulos proximal y distal macro respecto de los genotipos con alelos de Rio Grande. Se puede concluir que la región que contiene a fs8.1 controla la forma y el peso del fruto y que la presencia de los alelos cultivados en esta región aumenta el crecimiento del fruto en la dimensión longitudinal. Además esta región controla otro carácter de calidad como es la firmeza de los frutos.Fil: Green, Gisela Yael. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaFil: Pereira Da Costa, Javier Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaFil: Piola, Ezequiel. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaFil: Pratta, Guillermo Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaFil: Zorzoli, Roxana. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaFil: Rodríguez, Gustavo Rubén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Biología. Cátedra de Genética; ArgentinaXV Congreso y XXXIII Reunión Anual de la Sociedad de Biología de RosarioZavallaArgentinaSociedad de Biología de Rosari

Molecular genetics of quantitative traits in tomato diallel crosses

The purpose of this research was to evaluate molecular markers and some quantitative fruit traits,  in a complete diallel cross without reciprocals, among five tomato recombinant inbred lines and their hybrids. Amplified fragment length polymorphism  (AFLP) and pericarp polypeptide profiles were obtained in four stages of fruit maturity of 15  genotypes. Among other traits, fruit weight, titratable acidity, pH, shelf life, and firmness were evaluated. The percentages of polymorphism for molecular markers and for the genetic variability for quantitative characters were calculated in the recombinant lines, hybrids and total genotypes. Cluster analyses were done for each level of genetic variation. The percentage of polymorphism varied between 34 and 54% for AFLP, and between 40 and 78% for polypeptide profiles. Higher polymorphism was observed in the group of hybrids. The genetic variability was 100% for titratable acidity and 34% for firmness, and the highest values were found in the parents. The genetic similarity varied among genotypes according to the level of genetic variation; however, the clustering consistency of some recombinant lines and their hybrids was conserved, which evidenced associations among molecular and phenotypic data.El objetivo de este trabajo fue evaluar marcadores moleculares y caracteres cuantitativos en un cruzamiento dialélico completo sin recíprocos, entre cinco líneas recombinantes de tomate y sus híbridos. Se obtuvieron perfiles de AFLP ("amplified fragment length polymorphism") y de polipéptidos del pericarpio en cuatro estados de madurez del fruto de 15 genotipos. Se evaluaron, entre otros: peso, acidez titulable, pH, vida poscosecha y firmeza. Se calculó el porcentaje de polimorfismo para los marcadores moleculares y el porcentaje de variabilidad genética para los caracteres cuantitativos en el grupo de líneas recombinantes, el de híbridos y el conjunto de genotipos. Se realizaron análisis de agrupamiento con cada nivel de variación genética. Para AFLP, el porcentaje de polimorfismo varió entre 34 y 54% y, para los perfiles polipeptídicos, entre 40 y 78%. Mayor polimorfismo fue observado en el grupo de híbridos. La variabilidad genética fue de 100% para acidez y 34% para firmeza, con los mayores valores en los parentales. La similitud genética varió entre los genotipos según el nivel de variación genética; pero la consistencia en el agrupamiento de algunas líneas recombinantes y sus híbridos fue conservada, lo que evidenció asociaciones entre los datos moleculares y fenotípicos.The purpose of this research was to evaluate molecular markers and some quantitative fruit traits,  in a complete diallel cross without reciprocals, among five tomato recombinant inbred lines and their hybrids. Amplified fragment length polymorphism  (AFLP) and pericarp polypeptide profiles were obtained in four stages of fruit maturity of 15  genotypes. Among other traits, fruit weight, titratable acidity, pH, shelf life, and firmness were evaluated. The percentages of polymorphism for molecular markers and for the genetic variability for quantitative characters were calculated in the recombinant lines, hybrids and total genotypes. Cluster analyses were done for each level of genetic variation. The percentage of polymorphism varied between 34 and 54% for AFLP, and between 40 and 78% for polypeptide profiles. Higher polymorphism was observed in the group of hybrids. The genetic variability was 100% for titratable acidity and 34% for firmness, and the highest values were found in the parents. The genetic similarity varied among genotypes according to the level of genetic variation; however, the clustering consistency of some recombinant lines and their hybrids was conserved, which evidenced associations among molecular and phenotypic data