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CAPÍTULO 4. APLICACIÓN DE LAS “ÓMICAS” EN LA MEJORA GENÉTICA
DIVERSIDAD ALÉLICA Y CARACTERIZACIÓN DEL GEN Wx
EN ESPECIES DIPLOIDES DEL GÉNERO Aegilops
Ortega R., Álvarez J.B., Guzmán C.
Departamento de Genética, Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y de Montes, Edificio Gregor Mendel,
Campus de Rabanales, Universidad de Córdoba, CeiA3, ES-14071, Córdoba, España.
Palabras clave: Aegilops, almidón, proteínas waxy, variabilidad.
INTRODUCCIÓN
El almidón representa alrededor del 70% del peso seco del grano de trigo, estando formado por amilosa (20-30%) y amilopectina (70-80%). Si bien numerosas proteínas han sido relacionadas con la síntesis del almidón, la más estudiada es la almidón-sintasa unida al gránulo
de tipo I (GBSSI) o proteína waxy, que es la única responsable de la síntesis de amilosa. En
trigo harinero (Triticum aestivum L. ssp. aestivum; 2n = 6" = 42, AABBDD), existen tres proteínas waxy codificadas por los genes Wx-A1, Wx-B1 y Wx-D1, localizados en los cromosomas
7AS, 4AL y 7DS, respectivamente (Yamamori et al., 1994).
En la actualidad, la industria agroalimentaria demanda almidones con modificaciones en la
relación amilosa-amilopectina (Baldwin, 2001). A este respecto, la búsqueda de diversidad alélica para las proteínas waxy, resulta de gran importancia. Esta variación es escasa en los trigos
modernos, en los que cabe destacar la detección de alelos nulos; sin embargo, se han detectado nuevas variantes en materiales antiguos y ancestros silvestres (Caballero et al., 2008). Entre
estos últimos, destacan las especies del género Aegilops, estrechamente relacionado con el
genero
! Triticum, las cuales han jugado un importante papel en la evolución de este último
(Dvor ák y Zhang, 1992).
El objetivo de este estudio ha sido la caracterización molecular del gen Wx en especies
diploides del género Aegilops, y su comparación con los presentes en trigo harinero, a fin de
establecer su posible utilización en la mejora del almidón de trigo.
MATERIAL Y METODOS
Diecinueve entradas de 7 especies diploides del género Aegilops fueron analizadas en
este estudio (Tabla 1), las cuales fueron obtenidas de la National Small Grains Collection
(Aberdeen, Idaho, USA).
Para los análisis de amplificación mediante PCR, se obtuvo ADN genómico a partir de
hojas inmaduras. Dado el tamaño del gen Wx (#2850 pb), se procedió a su amplificación en
tres fragmentos mediante cebadores específicos diseñados por Monari et al. (2005). Los productos de amplificación fueron clonados y secuenciados, obteniéndose la secuencia completa
mediante su ensamblaje con el programa Geneious Pro v. 5.0.3., y su originalidad fue confirmada a través de su comparación con secuencias previas almacenadas en bases de datos
mediante un análisis BLAST.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Un total de 19 secuencias diferentes fueron obtenidas (Tabla 1), ninguna de las cuales había
sido descrita previamente. Las principales diferencias se detectaron en los intrones del gen,
donde se detectaron tanto SNPs como inserciones y deleciones. Estos cambios fueron menos
numerosos en los exones, los cuales se encuentran mucho más conservados (Mason-Gamer
et al., 1998). No obstante, en general, el número de variantes proteicas no disminuyó frente a
lo observado en la secuencia nucleotídica completa, salvo en el caso de Ae. comosa y Ae.
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ACTAS DE HORTICULTURA N.º 62
umbellulata donde el número fue inferior (Tabla 1). La variación aminoacídica detectada se
observó tanto en el péptido señal como en la proteína madura.
En conclusión, se han encontrado 19 nuevos alelos del gen Wx utilizando una pequeña
muestra del germoplasma disponible de las especies diploides del género Aegilops. En 16 de
ellos, los cambios detectados en la secuencia nucleotídica tienen repercusión sobre la proteína
resultante, lo cual podría influir en la actividad de esta enzima y, dada su función, en la composición y propiedades del almidón de trigo. No obstante, para delimitar claramente el papel
que cada uno de estos alelos puede desarrollar, se hace necesario su introgresión en trigo duro
o harinero, bien por métodos de mejora genética clásica o utilizando herramientas biotecnológicas como la transformación genética.
AGRADECIMIENTOS
Esta investigación ha sido financiada por el proyecto AGL2010-19643-C02-01 del Ministerio de
Economía y Competitividad, cofinanciado con el Fondo Europeo de Desarrollo Rural (FEDER) de la
Unión Europea.
REFERENCIAS
Baldwin, P.M. 2001. Starch granule-associated protein and polypeptides: a review. Starch/Stärcke 53:
475-503.
Caballero, L., Bancel, E., Debiton, C., Branlard, G. 2008. Granule-bound starch synthase (GBSS) diversity
! of ancient wheat and related species. Plant Breed. 127: 548-553.
Dvorák, J., Zhang, H.B. 1992. Reconstruction of the phylogeny of the genus Triticum from variation in
repeated nucleotide sequences. Theor. Appl. Genet. 84: 419-429.
Mason-Gamer, R.J., Clifford, F.W., Kellogg, E.A. 1998. Granule-Bound Starch Synthase: structure, function and phylogenetic utility. Mol. Biol. Evol. 15: 1658-1673.
Monari, A.M., Simeone, M.C., Urbano, M., Margiotta, B., Lafiandra, D. 2005. Molecular characterization of new waxy mutants identified in bread and durum wheat. Theor. Appl. Genet. 110: 1481-1489.
Yamamori, M., Nakamura, T., Endo, R., Nagamine, T. 1994. Waxy protein deficiency and chromosomal
location of coding genes in common wheat. Theor. Appl. Genet. 89: 179-184.
Tabla 1. Datos obtenidos en los materiales analizados.
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Especie
Genoma
Nº entradas
Alelos ADN
Alelos proteína
Ae. comosa
Ae. umbellulata
Ae. markgrafii
Ae. speltoides
Ae. searsii
Ae. longissima
Ae. sharonensis
M
U
C
S
Ss
Sl
Ssh
5
3
2
3
2
2
2
5
3
2
3
2
2
2
3
2
2
3
2
2
2
Total
19
19
16