Análisis transcriptómico para identificar genes candidatos del Qfhs.ndsu-3AS asociado a la resistencia a la fusariosis de la espiga de trigo

SORESI DANIELA; DÍAZ MARINA; CARRERA ALICIA

Bahía Blanca

Simposio; XI Simposio Nacional de Biotecnología; 2017

REDBIO ARGENTINA Asociación Civil

La fusariosis de la espiga de trigo (FET), causada por Fusarium graminearum genera pérdidas en el rendimiento y disminución de la calidad de los granos por acumulación de micotoxinas. El germoplasma cultivado de trigo candeal T. turgidum L. ssp. durum presenta bajos niveles de tolerancia a FET y esto ha direccionado la búsqueda hacia materiales silvestres. Se dispone de la línea recombinante cromosómica LDN(Dic-3A)10, que porta el QTL de resistencia Qfhs.ndsu-3AS de T. dicoccoides. Se evaluó la severidad en espigas inoculadas de Langdon y LDN(Dic-3A)10 a los 7, 14 y 21 días post-inoculación y se observó la capacidad de LDN(Dic-3A)10 de impedir el avance de la enfermedad (resistencia Tipo II) conferida por el Qfhs.ndsu-3AS. Sin embargo, los mecanismos genéticos que constituyen la base de la resistencia no han sido dilucidados. Con el fin de identificar posibles genes candidatos para el Qfhs.ndsu-3AS se llevó a cabo un análisis global de la expresión génica y el mapeo in silico de los transcriptos diferenciales. Se inocularon espigas de Langdon y LDN(Dic-3A)10, se extrajo ARN a las 72 hs post-inoculación y se secuenció mediante Illumina. Se obtuvieron 126,4 Mi de lecturas de calidad, ensambladas en 240.741 isoformas, de las cuales 2.732 mostraron expresión diferencial (FDR ≤ 0.05, FC ≥ |1|). El mapeo in silico de las secuencias de marcadores moleculares ligados al QTL de resistencia (Otto et al. 2002; Chen et al. 2007; Zhu et al. 2015) sobre la secuencia del cromosoma 3A de T. aestivum (URGI, IWGSC RefSeq v1.0) permitió delimitar la región del QTL a 25 Mb flaqueada por los marcadores Xwgc501 y Xwgc510. Dichos marcadores permitieron delimitar la región ortóloga en el cromosoma 3B que en este caso comprendió 55 Mb. Posteriormente, fue posible mapear 33 isoformas diferenciales (agrupadas en 23 Unigenes) en el segmento de interés del cromosoma 3A y del 3B: 10 isoformas mostraron expresión nula en Langdon, otras 10 mostraron expresión nula en LDN(Dic-3A)10, 7 mostraron mayor expresión en LDN(Dic-3A)10 y 6 mostraron mayor expresión en Langdon. Las mismas fueron caracterizadas funcionalmente utilizando las bases de datos de proteínas (SwissProt y TrEMBL), de dominios proteicos (Pfam), de señales peptídicas (signalP/TMHMM), de genes ortólogos (eggNOG) y su anotación funcional en Gene Ontology (GO). Entre las isoformas diferenciales se identificaron dos proteínas con mayor expresión en LDN(Dic-3A)10 que se sabe forman parte del mecanismo de resistencia: un receptor quinasa (CRK2) que desencadena una respuesta de hipersensibilidad y un inhibidor de la subtilisina y quimotripsina de F. graminearum (CI-2A) que actúa como fungicida. Además, se identificaron dos isoformas de expresión nula en Langdon con homología a ARNs largos no-codificantes (GreeNC) que actúan en los mecanismos de regulación de la expresión génica. Los 23 genes mapeados en esta región y caracterizados funcionalmente representan genes candidatos para el QTL Qfhs.ndsu-3AS, que ha demostrado conferir resistencia estable en fondos genéticos de variedades comerciales de trigo candeal.