Registro:
Documento: | Tesis Doctoral |
Disciplina: | biologia |
Título: | Estudio de las relaciones genómicas y de similitud genética relativa entre especies del germoplasma del cultivo andino "oca" (Oxalis tuberosa) mediante análisis de AFLP y secuencias de ADN ribosomal |
Autor: | Tosto, Daniela S. |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Filiación: | Instituto Nacional de Tecnlogía Agropecuaria (INTA). Centro Nacional de Investigación Agropecuaria. Unidad Integrada de Investigación y Docencia.
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Publicación en la Web: | 2017-03-01 |
Fecha de defensa: | 2002 |
Fecha en portada: | 2002 |
Grado Obtenido: | Doctorado |
Título Obtenido: | Doctor en Ciencias Biológicas |
Director: | Hopp, Horacio Esteban |
Idioma: | Español |
Tema: | biología/biodiversidad biología/genética biología/sistemática vegetal
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Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3534_Tosto |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n3534_Tosto.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n3534_Tosto |
Ubicación: | Dep.BIO 003534 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Tosto, Daniela S.. (2002). Estudio de las relaciones genómicas y de similitud genética relativa entre especies del germoplasma del cultivo andino "oca" (Oxalis tuberosa) mediante análisis de AFLP y secuencias de ADN ribosomal. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3534_Tosto |
Resumen:
Oxalis tuberosa, comúnmente conocida como oca, es una de las 8 especiesandinas con raíces y tubérculos comestibles que juegan un rol importante en lossistemas agrícolas de las tierras altas de la región andina. Estos cultivos son de granimportancia económica y nutricional para la subsistencia de los agricultores de los Andes y un potencial alimento para el resto de la humanidad. La oca pertenece al género Oxalis, el cual está distribuido mundialmente e incluye alrededor de 800 especies. Lamayor diversidad se encuentra en América del Sur y en Sud Africa; siendo las especiesde América del Sur las que presentan el mayor rango de variación en cuanto acaracterísticas morfológicas, ecológicas y citológicas. Los estudios citogenéticosrevelaron una gran diversidad en el número básico de cromosomas variando desde X=5 a X=12, siendo X=7 el número más frecuente. Los niveles de poliplodía en el génerotambién son variables (2n a 8n). De Azkue y Martínez (l990) encontraron que un grupode once especies, que eran semejantes morfológicamente, compartían un número básicode cromosomas X=8. A este grupo pertenecen O. herrerae, O. medicaginea, O.mollissima, O. oblongiformis, O. peduncularis, O. subintegra, O. tabaconanensis. O.aff.víllosula (todas estas diploides), O. lotoides (2n=32), O. spiralis (2n=48) y la oca (O.tuberosa), un octoploide. A este grupo lo denominaron “la alianza de O. tuberosa”. Sinembargo este agrupamiento no coincide con la clasificación basada en criterios detaxonomía tradicional. El estudio de las especies silvestres relacionadas a los cultivos puede dar idea delproceso de domesticación y la evolución de los mismos, por otro lado pueden teneraplicaciones prácticas dado que las especies silvestres relacionadas a los cultivos sonreservorios genéticos para el mejoramiento de los mismos. La caracterización de lasdistintas variedades y accesiones de O. tuberosa que existen es fundamental para sabercon la diversidad que se cuenta y para el manejo de los bancos de germoplasma. Dentro de este marco los objetivos generales del presente estudio fueron por unlado poner a prueba, con herramientas de la taxonomía molecular, la hipótesiscromosómica que relaciona a O. tuberosa y con otras especies del género por compartirel mismo número básico de cromosomas X=8. Por otro lado evaluar distintasherramientas moleculares para cuantificar y comparar la diversidad genética derepresentantes del género y, más particularmente, de la especie cultivada, con el objetode contribuir criterios objetivos para la conservación de estos recursos genéticos y sumejoramiento con fines agrícolas. Para lo cual se realizó el análisis de los genesribosomales y se analizaron patrones de AFLP. El análisis de la región del espaciador interno de los genes ribosomales (ITS)corroboró la hipótesis cromosómica que relaciona a O. tuberosa y las especies quecomparten el mismo número básico de cromosomas X=8. El análisis de AFLP tambiénapoyó la hipótesis cromosómica ya que tanto en el análisis de agrupamientos como en elanálisis mediante coordenadas principales las especies de la alianza se diferenciaronrespecto de O. articulata generándose en el primer caso un dendrograma que sosteníaeste agrupamiento con un coeficiente de correlación cofenética de 0,99. El segundoanálisis permitió identificar a las combinaciones de primers E41-M39 y E45- M43como las que más aportaron a dicho agrupamiento. Los resultados no son del todo consistentes con los obtenidos a través de lataxonomía tradicional mediante descripciones puramente morfológicas, tanto en el casode las clasificaciones que dividen a las distintas especies de la alianza en cuatrosecciones (Knuth, 1939, 1936) como el caso en que las dividen en dos (Lourteig, 2000). De todos modos, la clasificación basada en datos moleculares de las especies de laalianza es más congruente con la propuesta taxonómica de Lourteig (2000) y puedeayudar a afinarla. El análisis de los genes ribosomales a nivel de la región codificante (la másconservada), muestra mayor similitud entre O. tuberosa y O. oblongiformis. Estaobservación, sí sería congruente con la taxonomía tradicional, ya que ambas especiesfueron las únicas de las especies estudiadas, agrupadas en la misma sección por Knuth (en Ortgiesae) y por Lourteig (en Lotoideae). Lo incongruente sería que, en sumonografía, Lourteig (2000) sinonimizó a O. oblongiformis con O. tabaconasensis. Elanálisis del ADNr, pero a nivel de la región del IGS (la más variable) dio una idea de lacompleja estructura de estas secuencias hipervariables en la alianza. Dado que es unaregión altamente variable no esclareció demasiado la relación de las especies diploides ypoliploide cultivada, pero aportó información interesante de la relación entre lasespecies diploídes. Las tres especies diploides que comparten el mismo patrón debandas fueron ubicadas por Knuth en tres secciones diferentes, mientras que por Lourteig en dos. Así mismo, esta parte del ADNr demostraría la inconsistencia desinonimizar O. oblongiformis y O. tabaconasensis (Lourteig 2000). El análisis de los resultados obtenidos por los AFLP aparte de apoyar lahipótesis cromosómica de la alianza, permitieron visualizar el potencial de la técnica de AFLP para la caracterización de las distintas accesiones del cultivo y su utilización parael manejo de los bancos de germoplasma. Ya que se permitieron diferenciar accesionesque figuran con el mismo número, como así también identificar posibles duplicados,accesiones que figuran con distinto número, pero tienen perfiles de bandas idénticos. Siendo las combinaciones de primers E45-M43, E69-M69 y E41-M39 las que másincidieron para explicar la variación observada.
Abstract:
Oxalis tuberosa, commonly known as oca, is one of the 8 Andean species with edibleunderground roots and tubers that play a major role in the Andean highland farmingsystems. These crops are of great economic and nutritional importance to subsistence Andean farmers and a potential source of food for the whole mankind. Oca belongs tothe genus Oxalis, that is worldwide distributed and represented by at least 800 speciesmost of them in the southern hemisphere, mainly in America and South Africa, being South American species the most diverse in morphologigal, ecological and cytogeneticcharacteristics. Cytogenetic studies revealed a great deal of variability in the basic number ofchromosomes (from X=5 to X=12), X=7 is the more frequent, as well as variation in theploidy degree, that ranges from 2n to 8n (Marks, 1956; Cronquist, 1981; Naranjo et al., 1982; de Azkue, 1986; de Azkue & Martínez, 1983, 1984, 1989, 1990). Among them, agroup of 12 species that share the same basic number of chromosomes (x=8) wasdefined by de Azkue & Martínez (1990). The group of species is named “the O.tuberosa alliance”. To this group belongs O. herrerae, O. medicaginea, O. mollissima, O. oblongiformis, O. peduncularis, O. subintegra, O. tabaconanensis, O. aff. villosula (all diploids species), O. Iotoides (2n=32), O. spiralis (2n=48) and the oca (O.tuberosa), an octoploid. However, this grouping is not consistent with the classificationbased on traditional taxonomy criteria. The study of the wild species related with thecrop could help to clarify the processes of domestication and evolution of the oca. Furthermore, this study has practical applications since related wild species are naturalgenetic reservoirs for breeding. Characterization of different cultivars and accessions is very important in order toacknowledge the existing diversity and germplasm management. In this context, thegeneral objectives of the present study were: first, to corroborate the chromosomehypothesis that relates O. tuberosa with the other species that share the same basicchromosome number, X=8. Second, to evaluate different molecular tools to quantitateand compare the genetic diversity of the different species of the genus, and particularly,within the crop species, so contributing objective criteria for genetic resourcesconservation and breeding. For these purposes, rDNA sequence analyses by RFLPcomplemented by nucleotide sequencing as well as AFLP were carried out. Comparative ribosomal intergenic transcribed sequences (ITS) analysis corroborated thehypothesis of relativeness of the species that share the same basic number ofchromosome X=8. No differences were detected among the diploid species or within the O. tuberosa species. When diploid and polyploid species were compared, fourdifferences were observed, two transitions in the ITS1 and two transversions in the ITS2. In contrast, when the species belonging to the alliance were compared to with anexternal reference species (O. articulata), several differences were found. The AFLP results also showed to be in good agreement with the cytogenetichypothesis. Both cluster analysis and principal coordinates analysis discriminated thealliance species from O. articulata. In the first case, a dendrogram from UPGMAcluster analysis that show this grouping was obtained, and its very high copheneticcoefficient value (r = 0.99) indicates excellent fitness to the genetic similarity matrix. The co-ordinates analysis allowed to identify the primer combination E4l-M39 y E45-M43,as the most significant for this grouping. The results obtained from these analyses are not so consistent with those from thetraditional taxonomy. Neither in the case of Knuth's classification (1930, 1936) bywhich the species of the alliance belong to four different sections, nor in the case of Lourteig (2000), which separates them in two different sections. In any case, the lastclassification is more congruent with the molecular data, which may help to refine it. O. tuberosa and O. oblongiformis showed identical restriction endonuclease patterns forthe transcribed rDNA regions, which is consistent with conventional taxonomy, sinceboth species were classified in the same section by Knuth (in Ortigiesae) and Lourteig (in Lotoideae). However, in the last case, the defined synonymy between O.oblongiformis and O. tabaconanensis is inconsistent with the molecular data shownhere. Restriction endonuclease and sequence analyses of the IGS revealed a subrepeatorganization which sequence and organization showed such degree of variation that didnot allow relating polyploid to diploid species. However, the molecular organization of IGS rDNA contributed some important information on the relationship among diploidsspecies. The three species that share the same pattern in this variable region, wereclassified by Knuth in three different sections, while they were classified in two by Lourteig. The IGS sequence also showed the inconsistency of the sinonimy between O.oblongiformis and O. tabaconanensis by Lourteig (2000). The AFLP analysis not only supported the chromosome hypothesis but also showed that AFLP is a powerful tool to characterize the different crop accessions and its usefulnessfor germplasm characterization and management (for example, for the identification ofduplicate accessions), being the E45-M43, E69-M69 and E41-M39 primer combinationsthe most significant to explain the observed variability.
Citación:
---------- APA ----------
Tosto, Daniela S.. (2002). Estudio de las relaciones genómicas y de similitud genética relativa entre especies del germoplasma del cultivo andino "oca" (Oxalis tuberosa) mediante análisis de AFLP y secuencias de ADN ribosomal. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3534_Tosto
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Tosto, Daniela S.. "Estudio de las relaciones genómicas y de similitud genética relativa entre especies del germoplasma del cultivo andino "oca" (Oxalis tuberosa) mediante análisis de AFLP y secuencias de ADN ribosomal". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2002.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3534_Tosto
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