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Biotecnología y mejora
genética de calabacín para
partenocarpia y resistencia
a ToLCNDV
Dr. Manuel Jamilena
Contribución de la mejora genética a la competitividad….
Almería lidera el mercado de calabacín en España y en Europa
Superficie: 5.167 Ha
Producción: 333.358 T
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Biotecnología y mejora genética de calabacín
Mejora
genética de la
expresión
sexual y la
partenocarpia
Mejora genética
de la tolerancia a
estreses
abióticos (frío)
Grupo de
investigación
GENÉTICA DE
HORTÍCOLAS
(desde 2003)
Mejora
genética de la
calidad de la
fruta y la
postcosecha
Dr. Manuel Jamilena
Mejora
genética de las
resistencias a
plagas y
enfermedades
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Variedades de calabacín para Almería
Uso de fitohormonas
para el cuajado de
los frutos
Problemas
actuales
Susceptibles a
ToLCNDV
BIOTECNOLOGÍA /
MEJORA GENÉTICA
Soluciones
Mejora de la
polinización
natural
Dr. Manuel Jamilena
Mejora de la
partenocarpia
Mejora de la
resistencia a
ToLCNDV
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Mejora de la polinización natural
 La pérdida del cuajado de los frutos en
invierno no solo se debe a la falta de
actividad de los insectos polinizadores
sino también a la falta de flores
masculinas en las variedades
comerciales actuales.
 Identificación de una línea de Cucurbita
pepo con un alto porcentaje en flores
masculinas
 Hemos utilizado dicha línea como
planta polinizadora en un ensayo con
otros tratamientos químicos y
ecológicos
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Expresión sexual variedad comercial calabacín
Campaña PRIMAVERA
100
75
% flores
Fase
mixta
50
25
0
0
Fase
masculina
3
6
9
12 15
Nudo
18
21 24
27
Flores masculinas
Flores femeninas
Peñaranda et al. Journal of Horticultural Science & Biotechnology (2007) 82 (4) 579–584
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Expresión sexual calabacín
Campaña INVIERNO
Fase
femenina
% flores
Fase
mixta
100
75
50
25
0
0
Fase
masculina
3
6
9
12 15 18 21 24 27
Nudo
Flores masculinas
Flores femeninas
Peñaranda et al. Journal of Horticultural Science & Biotechnology (2007) 82 (4) 579–584
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
La línea Veg produce más 90% flores masculinas
Manzano et al. J Plant Growth Regul (2010) 29:73–80
Manano et al. Plant Growth Regul (2011) 65:213–221
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Uso de Veg como planta polinizadora
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Diseño experimental
Variedad productiva: Sinatra
Variedad polinizadora: Veg
Bloque A = Sin planta polinizadora
• Control con abejorro
• Agritone
• Bioestimulante ecológico
TRAMA Y AZAHAR
Bloque B = Con planta polinizadora
• Control con abejorro
• Agritone
• Bioestimulante ecológico
TRAMA Y AZAHAR
• Estrategia combinada
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Producción comercial
Bloque B
Bloque A
Pérdida flor masculina
Dr. Manuel Jamilena
Colmena abejas
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Producción no-comercial
Pérdida flor masculina Colmena abejas
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Conclusiones
 El uso de plantas polinizadoras Veg mejora las
producciones de calabacín con polinización natural
 El uso combinado de plantas polinizadoras Veg y un
tratamiento ecológico con el bioestimulante Trama y
Azahar iguala las producciones comerciales y de destrío
del tratamiento actual con auxinas sintéticas.
 El uso combinado de plantas polinizadoras Veg,
abejorros y el bioestimulante ecológico Trama y Azahar
supone una solución para las producciones ecológicas
de calabacín en invernadero.
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Mejora de la partenocarpia
 Identificación de genotipos
partenocárpicos bajo condiciones de
cultivo de Almería
 Fuentes naturales:
variedades tradicionales
 Inducción y selección de
mutantes partenocárpicos
 Desarrollo de criterios para la
selección de genotipos
partenocárpicos en calabacín
Planta (2014) 239:1201–1215
Dr. Manuel Jamilena
 Identificación de marcadores
fisiológicos y moleculares para la
selección de genotipos
partenocárpicos
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Fuentes de partenocarpia natural en calabacín
Partenocarpia
con flor pegada
Partenocarpia sin
flor pegada
Martínez et al. Euphytica (2014) 200:349–362
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Partenocarpia de Cavili
La partenocarpia de Cavili
está asociada a una menor
producción de etileno en el
ovario a los 3 DPA
Martínez et al. BMC Plant Biology 2013, 13:139
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
La partenocarpia correlaciona con la producción de etileno en fruto
Las variedades más partenocárpicas producen mucho menos etileno a los
3 DPA que las no-partenocárpicas.
La producción de etileno o la expresión
de los genes de etileno a los 3 DPA
puede usarse como marcador para
seleccionar genotipos partenocárpicos.
Euphytica (2014) 200:349–362
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Identificación de mutantes partenocárpicos
Genómica funcional: Identificación de mutantes partenocárpicos
10.000 semillas línea MUC16
Tratamientos EMS: T1 y T2
10.000 plantas M1
Autofecundación
3580 familias mutantes M2
Caracterización fenotípica:
identificación partenocarpia
Dr. Manuel Jamilena
Identificación de mutantes en
genes de partenocarpia
mediante tecnología TILLING
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Resultados del screening directo colección mutantes
EVALUACIÓN PLÁNTULAS: La calidad de la colección es muy elevada
Albinas
3 cotiledones
Gravitropismo negativo
Deformacion cotiledones
Enanismo
Variegación
Despigmetación
Color naranja
Insensible a etileno
Total familias
Dr. Manuel Jamilena
Tratamientos EMS
T1
T2
0,54
1,15
1,39
1,04
0,05
1,26
1,07
3,4
0,96
2,19
0,36
1,21
1,94
1,75
0
0,05
0
0,21
929
1822
TOTAL 2751
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Resultados del screening directo colección mutantes
Triple respuesta a etileno: Identificación de 4 familias mutantes
insensibles a etileno
Fenotipos de interés
agronómico:
•Partenocarpia
•Cambios expresión sexual
•Vida comercial postcosecha
•Tolerancia frigoconservación
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Mejora de la resistencia a ToLCNDV
 Identificación de materiales
tolerantes a ToLCNDV
 Estudio del control genético de
las resistencias
 Desarrollo de protocolos de
inoculación artificial con mosca
blanca y mecánicos para
estudio de poblaciones
segregantes
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
1st screening. Primavera 2014
Screening de 261 accesiones del género Cucurbita en condiciones de campo con
mosca blanca virulífera.
C. pepo
C. moschata
C. maxima
C. fraterna
C. okeechobeensis
C. argyrosperma
C. lundelliana
C. foetidissima
C. spp.
176 accesioness
33 accesiones
19 accesiones
2 accesiones
2 accesiones
2 accesiones
2 accesiones
1 accesiones
27 accesiones
Bancos de germoplasma: BSUAL, COMAV, USDA y NYRC (Israel).
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Primavera 2014
•
Las entradas se expusieron al virus en un
invernadero comercial con síntomas de la
enfermedad y mosca blanca, pero con un
análisis molecular negativo a otro virus
transmitidos por mosca (CVYV y CYSDV).
•
2 repeticiones en el tiempo con 5-7 plantas
por entrada y repetición
•
Evaluación de síntomas en plantas
individuales a los 21, 28 y 35 días:




Severidad (0-3)
Incidencia: número de plantas
afectadas por accesión
Vigor: evaluado con escala 0-3
Presencia del virus ToLCNDV en los
ápices de las plantas a los 35 ddi mediante
PCR en las entradas más prometedoras.
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Resultados
7
6
7
7
7
4
9
9
7
5
5
5
4
2
4
6
6
6
4
3
4
4
4
4
4
4
8
0
0
0
0
50
50
75
50
50
100
100
100
100
100
100
100
100
100
50
100
100
75
50
100
75
100
100
0
0
0
0
1
1
1
1
1,2
3
2,6
1,8
1,75
3
2,75
3
3
3
1,25
3
3
1,66667
3
3
1,75
2,75
3
7
4
7
6
7
6
5
5
6
5
5
5
4
2
4
6
6
6
4
3
4
4
4
4
4
4
4
PCR
N
0
0
0
0
0
0
0,8
1
1
1,4
0,6
1
0,5
1
0,75
0,333
0,833
0,833
0
1,333
1,333
0,667
2,333
1
1,75
1,25
1,5
SEVERIDAD
SEVERIDAD
0
0
0
0
0
0
75
100
100
60
40
60
50
50
50
33,3
66,7
50
0
100
75
50
100
50
75
50
50
INCIDENCIA
INCIDENCIA
4
6
6
6
4
3
4
4
4
4
4
4
8
N
7
6
7
7
7
4
9
9
7
5
5
5
4
35 DDI
SEVERIDAD
Dr.
MOSCHATA
MOSCHATA
MOSCHATA
MOSCHATA
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
MOSCHATA
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
PEPO
Manuel Jamilena
PEPO
28 DDI
INCIDENCIA
N
ESPECIE
21 DDI
0
0
NEGATIVA
0
0
NEGATIVA
0
0
POSITIVO
50
0,5
POSITIVO
75
1,5
POSITIVO
100
1,5
POSITIVO
83,333 1,833 POSITIVO
100
1,6
POSITIVO
100
1,5
POSITIVO
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
100
3
Jornada
Contribución de
100 técnica:
2,75 POSITIVO
la mejora genética
Conclusiones
 2 accesiones de C. moschata no han mostrado
síntomas de la enfermedad y están libres de virus
en el ápice de la planta (PCR).
0.0
 2 accesiones de C. moschata mostraron
• Retraso en la aparición de los síntomas
• Menor severidad de los síntomas
 5 accesiones de C. pepo mostraron
• Menos síntomas, aunque más que las entradas
de C. moschata.
• Retraso en la aparición de los síntomas
• Menor severidad de los síntomas
Dr. Manuel Jamilena
0.0
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Campaña otoño- invierno 2014 y actual
 Realización de cruzamientos y obtención de semilla:
• C. moschata (R/T) x C. moschata (S)
• C. moschata (R/T) x C. pepo (S)
• C. pepo (T) x C. pepo (T)
 Actualmente:
• Evaluación del material de partida y los híbridos mediante
inoculación mecánica con un aislado de ToLCNDV Almería
• Screening de la colección de mutantes
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Grupo de investigación BIO-293 y colaboradores
Dra. Susana Manzano
Dra. Cecilia Martínez
Zoraida Megías
Alicia García
Rafael Garrido
Dr. Tarek Wardeh. Universidad Alepo, Siria
Colaboradores:
Dra. Belén Picó.
UPV
Dra. Dolores Garrido.
UGR
Dr. Abdel Bendahmane.
INRA, Francia
Dr. Harry Paris
ARO. Volcani Center
Juan Carlos Gázquez
Encarna Aznar
Dr. Manuel Jamilena
Jornada técnica: Contribución de la mejora genética
Dr. Manuel Jamilena
Contribución de la mejora genética a la competitividad….