Homólogos de genes de resistencia en fríjol (Phaseolus vulgaris) y su aplicación en resistencia a colletotrichum lindemuthianum

Abstract

El cultivo de fríjol ( Phaseolus vulgaris) es afectado por diversos patógenos que limitan su producción, por esta razón la identificación de genes de resistencia funcionales es uno de los principales retos en investigación. Este proyecto tuvo por objetivo identificar homólogos de genes de resistencia (RGH) asociados con resistencia a Colletotrichum lindemuthianum agente causal de la antracnosis. Se evaluaron 544 combinaciones de primers degenerados, diseñados a partir de secuencias conservadas en el dominio NBS de genes de resistencia y genes RGH de la especie modelo para leguminosas Medicago truncatula. La amplificación, se realizó en ADN total del genotipo Andino G19833, originario de Perú y resistente a antracnosis y mancha angular. Cuatrocientas tres secuencias presentaron los motivos característicos de genes de resistencia tipo NBS, de las cuales 306 presentaron un ORF no interrumpido, por lo que se consideraron como genes RGH. A partir de estas secuencias se realizó el análisis filogenético, teniendo en cuenta un 90% de identidad nucleótidica, esto permitió confirmar la clasificación de los RGHs de fríjol, dentro de las familias TIR y no-TIR con valores de bootstrap altos. Las secuencias TIR se agruparon en 3 cluster discriminados en 14 clados y las secuencias no-TIR se agruparon en 3 cluster y 7 clados. Aunque la mayoría de comparaciónes pareadas mostró selección purificante aunque algunas secuencias pueden ser el resultado de selección diversificante, lo que muestra la diversidad de RGH en fríjol. Los RGHs específicos para frijol, se evaluaron en la librería BAC de G19833. En las secuencias terminales de los clones BAC (BES) positivos se identificaron 629 marcadores SSR y estos se evaluaron en los parentales G2333 (resistente) y G19839 (susceptible). 205 SSR polimórficos fueron evaluados en la población RIL derivada de la cruza entre G2333 x G19839. La evaluación fenotípica para la identificación de QTL se realizó en condiciones de campo e invernadero, donde se evaluaron en total 11 razas. La evaluación genotípica y fenotípica permitió identificar QTL asociados con resistencia a antracnosis, los cuales explicaron varianzas fenotípicas entre 9 y 89%. Estos marcadores constituyen una fuente importante de información, para el desarrollo de marcadores funcionales que puedan ser utilizados en selección asistida o para procesos de clonación posicional de genes de interés. (Texto tomado de la fuente).

Common bean ( Phaseolus vulgaris) crop is constrained by different pathogens which affect its production. Thus, to identify functional resistance genes in one of the main goals in common bean research. One of the first goal to this project was to identify resistance gene homologues (RGH) associated with resistance to Colletotrichum lindemuthianum causal agent of anthracnose. 544 degenerate primers combinations designed from conserved sequences in the NBS domain of resistance genes and RGH genes of the model specie for legumes Medicago truncatula were evaluated. Amplification was carried out on G19833 total DNA this is an Andean genotype, came from Peru and shows resistant to anthracnose and angular leaf spot. Four hundred and three sequences showed the characteristic motifs of NBS type resistance genes, out of which 306 had an uninterrupted ORF, therefore were considered as RGH genes. An phylogenetic analysis was performed from these sequences, taking into account a 90% nucleotide identity, this confirmed the classification of common bean RGHs within TIR and non-TIR families with high bootstrap values. TIR sequences were grouped into 3 clusters discriminated in 14 clades and non-TIR sequences were grouped into 3 cluster and 7 clades. Most of pairwise comparisons showed purifying selection although some sequences may be the result of diversifying selection, which shows the diversity of RGH in beans. Common bean specific RGHs, were evaluated in G19833 BAC library. In BAC-end sequences (BES) of positive clones 629 SSR markers were identified and these were evaluated in the G2333 (resistant) and G19839 (susceptible) genotypes. 205 polymorphic SSR were evaluated in the RIL population derived from G2333 x G19839 cross. The phenotypic evaluation for the identification of QTL was carried out in greenhouse and field conditions, which evaluating 11 races. The genotypic and phenotypic evaluation allowed to identigy QTL associated with resistance to anthracnose, whith phenotypic variances between 9 and 89%. These markers are an important source of information for the development of functional markers that can be used in assisted selection or positional cloning.