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Obtención de plantas con frutos sin semillas

Instituto Universitario Mixto de Biología Molecular y Celular de Plantas

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La ausencia de semillas es un atributo de calidad importante, sobre todo cuando el desarrollo de semillas grandes y coriáceas hacen casi incomestible el fruto (e.g., plátano, banana), en aquellos casos en los que resulta molesto eliminar las semillas una a una (e.g., sandía), cuando se trata de un requisito para la exportación a ciertos mercados de la Unión Europea (por ejemplo, mandarina o naranja) o para las empresas cuya actividad se centra en el procesado de frutos para la obtención de zumos. Además, la ausencia de semillas elimina uno de los sumideros del fruto, lo que puede traducirse en una mejora de la calidad del fruto.
Nuestro grupo ha desarrollado dos aproximaciones alternativas para conseguir líneas que desarrollen frutos sin semillas. La primera aproximación se basa en la obtención de triploides (auto-triploides y alo-triploides) y la segunda se fundamenta en la identificación de mutantes partenocárpicos.
Los auto-triploides (3n) son infértiles porque durante la meiosis forman asociaciones cromosómicas trivalentes que provocan una disyunción cromosómica errática. Los triploides se obtienen cruzando diploides (2n) con tetraploides (4n). Estos últimos se obtienen tras la duplicación cromosómica de los diploides. Alternativamente, los alo-triploides (3n = 2x1 + x2 o 3n = x1 + 2x2) se obtienen tras el cruzamiento de parentales diploides y alo-tetraploides (4n = 2x1 + 2x2) La clave en ambos casos estriba en disponer de métodos eficaces para lograr la duplicación cromosómica de diploides o de híbridos interpescíficos (ver capacidad del grupo relacionada con este tema).
Por otro lado, un mutante partenocárpico es una planta en la que la alteración de un determinado gen permite el cuajado del fruto en ausencia de polinización. Como consecuencia los mutantes partenocárpicos desarrollan frutos sin semillas. Para identificar este tipo de mutantes, nuestro grupo ha desarrollado técnicas de cultivo in vitro que permiten aprovechar la variación somaclonal, es decir, la variación genética que surge como consecuencia de los procesos de morfogénesis por vía indirecta.

Responsable científico

Moreno Ferrero Vicente

Participantes

Moreno Ferrero Vicente, Pineda Chaza Benito José, Atarés Huerta Alejandro

Aplicaciones

Auto-triploides 1. Los auto-triploides desarrollan frutos sin semillas, lo que supone un atributo de calidad en muchas especies en las que el órgano comestible es el fruto 2. La esterilidad de los auto-triploides representa una gran ventaja para las empresas que desean proteger un determinado producto, ya que dificulta su reproducción por parte de la competencia. Alo-triploides 1. Especies de cosecha. Al igual que ocurrió con el plátano y la banana (frutos que se desarrollan en alo-triploides del género Musa obtenidos hace años), se podría explotar esta aproximación en otros géneros 2. Especies ornamentales. La alotriploidía ha sido un recurso empleado por algunas empresas para conseguir nuevas líneas que desarrollan flores con un fenotipo realmente excepcional (por ejemplo, en el caso de Lilium). Por si fuera poco, la esterilidad ayuda a la protección de estas líneas, ya que dificulta su reproducción por parte de la competencia. Los resultados que se han obtenido en Lilium se pueden extender a otras muchas ornamentales si se conocen las técnicas necesarias. Líneas partenocárpicas 1. Desarrollo de frutos sin semillas. 2. Mejora de la calidad organoléptica 3. El cuajado en ausencia de polinización suele disminuir las pérdidas que ocasionan las bajas temperaturas nocturnas por su efecto sobre el desarrollo del polen (que en este caso es innecesario para el cuajado del fruto).

Ventajas técnicas

Obtención de triploides con frutos sin semillas de manera eficaz y en periodos de tiempo relativamente cortos. Amplificación de la variación natural para la identificación de mutantes somaclonales partenocárpicos Posibilidad de obtener réplicas clonales de los triploides o mutantes partenocárpicos, lo que resulta muy conveniente en ambos casos, por ejemplo para la realización de ensayos agronómicos. El proceso se lleva a cabo en condiciones controladas de luz, temperatura y humedad, por lo que no está sometido a posibles inclemencias ambientales.

Experiencia relevante

Los miembros del Grupo de Investigación de Cultivo In Vitro y Mejora Vegetal del IBMCP-UPV tienen una dilatada experiencia en contratos de I+D relacionados con esta capacidad. Título del proyecto: Generation of tetraploids in watermelon and interspecific crosses by embryo rescue. Empresa financiadora: Rijk Zwaan Breeding BV. The Netherlands. Duración: 2012 ¿ 2014 Título del proyecto: Obtención de plantas poliploides de geranio y verbena. Empresa/Administración financiadora: Biomiva / PETRI (PTR 95-0853). Duración: 2005 ¿ 2007. Título del proyecto: Mejora biotecnológica de plantas ornamentales. Empresa/Administración financiadora: Biomiva / PROFIT (FIT-010000-2004-89). Duración: 2004 ¿ 2005. Título del proyecto: Production of haploid, double haploids and tetraploid plants of watermelon, and haploids and double haploids plants of melon. Empresa financiadora: Rijk Zwaan Zaadteelt en Zaadhandel BV y Rijk Zwaan Ibérica. Duración: 2001 ¿ 2003. Título del proyecto: Análisis de ploidía de variedades de Pelargonium x hortorum. Tipo de contrato: Prestación de Servicios. Empresa financiadora: Biomiva. Duración: 2002.