MEJORA DE LA EFICIENCIA DEL USO DEL NITROGENO EN TOMATE A PARTIR DE UNA POBLACION MULTIPARENTAL MAGIC INTERESPECIFICA

2022

AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION

INV. COMPETITIVA PROYECTOS

Prohens Tomás Jaime

La presente propuesta trata sobre la mejora de la eficiencia en el uso de nitrógeno (NUE) en tomate cultivado (Solanum lycopersicum var. lycopersicum) mediante el uso de diversidad genética presente en una población multiparental MAGIC interespecífica (S. lycopersicum var. cerasiforme and S. pimpinellifolium) de ocho vías (450 líneas) obtenida en el proyecto MAGICPIMPICERAS y que no ha sido explorada para NUE. El proyecto se basa en la experiencia adquirida por el grupo en otros proyectos relacionados con la NUE en tomate, como SOLNUE y otros y une la experiencia de mejoradores de plantas y fisiólogos vegetales para seleccionar y desarrollar materiales mejorados para NUE fácilmente utilizables por los mejoradores, así como para identificar genes y mecanismos fisiológicos de NUE. La propuesta está alineada con cuatro objetivos ambientales de transición ecológica y contribuye a la reducción en la utilización de fertilizantes nitrogenados, los cuales tienen un gran impacto ambiental, como consecuencia del aumento de la NUE en tomate. Nuestra hipótesis es que la variación genética presente en la población MAGIC puede resultar en avances genéticos importantes en la NUE de tomate. Para comprobar esta hipótesis, en una fase inicial, los parentales e híbridos MAGIC serán fenotipados para NUE y caracteres relacionados, así como para componentes del metabolismo primario. Se utilizará RNA-seq para identificar procesos y genes implicados en NUE. Un resultado de esta evaluación de parentales e híbridos será el desarrollo de un protocolo de alto rendimiento, que se utilizará para fenotipar una colección nuclear (MAGIC-N) de 150-200 líneas MAGIC que, gracias a la disponibilidad de los genomas parentales estará enriquecida en variantes de genes potencialmente involucrados en la NUE. El análisis GWAS de la colección nuclear MAGIC-N permitirá identificar regiones genéticas involucradas en NUE. Se estudiará la sintenia de las asociaciones detectadas en el análisis GWAS y las posiciones físicas de los genes candidatos. Se obtendrán isolíneas MAGIC para contrastar genotipos de genes candidatos y se llevará a cabo una piramidación de mutaciones favorables se realizará entrecruzando materiales MAGIC con mutaciones complementarias. También se dará un primer paso para la introgresión en tomate cultivado mediante el cruzamiento de líneas MAGIC seleccionadas con tomate Moneymaker. Estos materiales de mejora de élite serán fácilmente utilizables por los mejoradores para desarrollar cultivares de tomate con NUE mejorada. Se utilizará una aproximación triple para validar genes candidatos. La primera estrategia consistirá en la comparación de isolíneas y/o grupos de líneas MAGIC con alelos contrastantes utilizando el protocolo de alto rendimiento desarrollado. Una segunda consistirá en la evaluación de materiales piramidados para alelos favorables de genes candidatos. Finalmente, se evaluarán diferencias en la expresión génica, en diferentes estadíos, en isolíneas y/o grupos de líneas con alelos contrastantes mediante qRT-PCR. Se ha establecido un plan de contingencia con medidas de mitigación de los riesgos más probables. Como resultado del proyecto, se identificarán líneas MAGIC recombinantes de gran valor y se desarrollarán nuevos materiales, como isolíneas MAGIC y material de élite piramidado para genes de relevancia para NUE. Junto con la nueva información científica obtenida, el proyecto contribuirá a un cultivo de tomate más sostenible y competitivo.