Genómica evolutiva del arroz maleza colombiano y efectos agronómicos

Abstract

El arroz maleza (Oryza spp.) es considerado uno de los principales problemas en el arroz cultivado, debido a su habilidad competitiva, reducción del rendimiento y calidad de la cosecha. En este trabajo se planteó establecer la genómica evolutiva del arroz maleza colombiano, con el fin de aportar en la comprensión de los mecanismos genéticos del origen de esta especie. Se contó con 140 arroces maleza colombiano (AMC) y 28 variedades de cultivo de Colombia, 22 Oryza silvestres suramericanas y 384 accesiones asiáticas y estadounidenses. Se utilizó genotipado por secuenciación (GBS) para detectar polimorfismos en todo el genoma para evaluar el origen y la estructura poblacional, secuenciación Sanger para la caracterización de los genes sh4 y Rc, y caracterización de rasgos fenotípicos. Los resultados no mostraron evidencia de contribución de Oryzas locales silvestres en el arroz maleza colombiano. En el análisis mundial se observa que el AMC presenta orígenes mezclados, estando relacionado con variedades de índica y aus. Para todas las accesiones de AMC, el gen sh4 mostró la mutación G/T responsable del no desgrane en el arroz domesticado pero con fenotipo desgranador. Para el gen Rc, todas las accesiones con pericarpio blanco presentaron la deleción de 14-bp responsable de la pérdida de color en cultivos, el 80% de las accesiones (silvestres y AMC) con pericarpio rojo presentaron el genotipo silvestre y el 20% mostró la mutación causal de la pérdida de color. Las poblaciones de cultivo presentan algunas características similares a las poblaciones de arroz maleza, sin embargo existen características únicas para cada grupo. El análisis de conglomerados bietápicos arrojó cuatro agrupaciones para el arroz maleza colombiano. (Texto tomado de la fuente).

Weedy rice (Oryza spp.) is considered as one of the main problems of cultivated rice, due to its competitive ability, reduction of yield and quality of the crop. In this work, we propose to establish the evolutionary genomics of Colombian weedy rice, in order to contribute to the understanding of the genetic mechanisms of the origin of this group. We sampled 140 Colombian weedy rice (CWR) and 28 crop varieties from Colombia, 22 wild Oryza from South America and 384 Oryza accessions from Asia and the United States. We used genotyping by sequencing (GBS) to detect genome-wide single nucleotide polymorphisms and evaluate the origins and population structure, Sanger sequencing to characterize the sh4 and Rc genes, and characterization of various phenotypic traits. The results showed no evidence of contribution of wild local Oryzas to the gene pool of CWR. In the global analysis, we observed that Colombian weedy rice has mixed origins, related to indica and aus cultivar groups. For all CWR accessions, the sh4 gene showed the G/T mutation responsible for non-shattering in domesticated rice; however, they have a shattering phenotype. For the Rc gene, all the accessions with white pericarp carry the deletion of 14-bp, responsible for the loss of color in crops, 80% of the accessions (CWR and wild) with red pericarp have the wild genotype and 20% show the causal mutation of color loss. Crop populations have some characteristics similar to weedy rice populations, but there are unique characteristics for each group. The analysis of two-stage clusters showed four phenotypic clusters for Colombian weedy rice.