Impacto de la introgressión de cromosomas alienígenas en las características del grano de trigo
Autores: Zhang, Shuwei; Zhang, Yu; Hu, Ting; Li, Linying; Wang, Zihao; Qiao, Linyi; Chang, Lifang; Li, Xin; Chang, Zhijian; Zhang, Peng; Zhang, Xiaojun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Impacto de la introgressión de cromosomas alienígenas en las características del grano de trigo
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Variación estructural
Variaciones cromosómicas
Cromosomas ajenos
Rasgos de grano
Mecanismos genéticos
Hibridación distante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
La variación estructural (SV) sirve como un motor fundamental de la diversidad fenotípica y la adaptación ambiental en plantas y animales, influyendo significativamente en rasgos agronómicos clave en cultivos. El trigo común (L.), una especie alohexaploide, alberga extensas SV cromosómicas y eventos de recombinación inducidos por hibridación distante que proporcionan recursos críticos para la mejora genética. Este estudio utiliza hibridación fluorescente in situ no desnaturalizante (ND-FISH) y FISH basada en sondas multiplex de oligonucleótidos (ONPM-FISH) para analizar los cariotipos de 153 líneas BCF-BCF derivadas de la línea híbrida Xiaoyan 7430 y el trigo común Yannong 1212. Los resultados revelaron que Xiaoyan 7430 lleva 8 pares de cromosomas alienígenas y 20 pares de cromosomas de trigo (faltando 6B), y Yannong 1212 contiene 21 pares de cromosomas de trigo. Las líneas parentales mostraron variaciones de presencia/ausencia (PAVs) en los cromosomas 2A, 6A, 5B, 1D y 2D. Se detectaron variaciones cromosómicas, incluyendo variación cromosómica numérica (NCV), variación cromosómica estructural (SCV) y variación cromosómica compleja (CCV), en las líneas progenitoras a través del análisis ONPM-FISH. El seguimiento de los cromosomas alienígenas a lo largo de tres generaciones consecutivas reveló una disminución significativa en la frecuencia de transmisión, que pasó del 61.82% en BCF al 26.83% en BCF. También se perdieron telómeros durante la transmisión, disminuyendo del 21.82% en BCF al 9.76% en BCF. Los cromosomas alienígenas 1J, 4J y 6J mostraron la mayor estabilidad de transmisión y se detectaron en las tres generaciones. El análisis de asociación mostró que YN-PAV.2A afectó significativamente la relación longitud/ancho (LWR) y el diámetro del grano (GD); YN-PAV.6A, XY-PAV.6A y PAV.5B aumentaron seis rasgos del grano (+2.25%~15.36%); YN-PAV.1D afectó negativamente la longitud del grano (GL) y la circunferencia del grano (GC); y XY-PAV.2D ejerció efectos positivos sobre el peso de mil granos (TGW). Los cromosomas alienígenas modularon diferencialmente las características del grano: 1J y 6J redujeron tanto la longitud del grano como la circunferencia del grano; 1J aumentó LWR; y 4J impactó negativamente TGW, el ancho del grano (GW), GD y el área del grano (GA). Mientras tanto, el aumento en el número de cromosomas alienígenas se correlacionó con efectos negativos progresivamente más fuertes en los rasgos del grano. Estos hallazgos elucidan los mecanismos genéticos subyacentes a las variaciones cromosómicas del trigo inducidas por hibridación distante y su impacto en los rasgos del grano de trigo, y proporcionan materiales intermedios críticos para la mejora del trigo mediante el diseño de genomas y la selección asistida por marcadores.
Descripción
La variación estructural (SV) sirve como un motor fundamental de la diversidad fenotípica y la adaptación ambiental en plantas y animales, influyendo significativamente en rasgos agronómicos clave en cultivos. El trigo común (L.), una especie alohexaploide, alberga extensas SV cromosómicas y eventos de recombinación inducidos por hibridación distante que proporcionan recursos críticos para la mejora genética. Este estudio utiliza hibridación fluorescente in situ no desnaturalizante (ND-FISH) y FISH basada en sondas multiplex de oligonucleótidos (ONPM-FISH) para analizar los cariotipos de 153 líneas BCF-BCF derivadas de la línea híbrida Xiaoyan 7430 y el trigo común Yannong 1212. Los resultados revelaron que Xiaoyan 7430 lleva 8 pares de cromosomas alienígenas y 20 pares de cromosomas de trigo (faltando 6B), y Yannong 1212 contiene 21 pares de cromosomas de trigo. Las líneas parentales mostraron variaciones de presencia/ausencia (PAVs) en los cromosomas 2A, 6A, 5B, 1D y 2D. Se detectaron variaciones cromosómicas, incluyendo variación cromosómica numérica (NCV), variación cromosómica estructural (SCV) y variación cromosómica compleja (CCV), en las líneas progenitoras a través del análisis ONPM-FISH. El seguimiento de los cromosomas alienígenas a lo largo de tres generaciones consecutivas reveló una disminución significativa en la frecuencia de transmisión, que pasó del 61.82% en BCF al 26.83% en BCF. También se perdieron telómeros durante la transmisión, disminuyendo del 21.82% en BCF al 9.76% en BCF. Los cromosomas alienígenas 1J, 4J y 6J mostraron la mayor estabilidad de transmisión y se detectaron en las tres generaciones. El análisis de asociación mostró que YN-PAV.2A afectó significativamente la relación longitud/ancho (LWR) y el diámetro del grano (GD); YN-PAV.6A, XY-PAV.6A y PAV.5B aumentaron seis rasgos del grano (+2.25%~15.36%); YN-PAV.1D afectó negativamente la longitud del grano (GL) y la circunferencia del grano (GC); y XY-PAV.2D ejerció efectos positivos sobre el peso de mil granos (TGW). Los cromosomas alienígenas modularon diferencialmente las características del grano: 1J y 6J redujeron tanto la longitud del grano como la circunferencia del grano; 1J aumentó LWR; y 4J impactó negativamente TGW, el ancho del grano (GW), GD y el área del grano (GA). Mientras tanto, el aumento en el número de cromosomas alienígenas se correlacionó con efectos negativos progresivamente más fuertes en los rasgos del grano. Estos hallazgos elucidan los mecanismos genéticos subyacentes a las variaciones cromosómicas del trigo inducidas por hibridación distante y su impacto en los rasgos del grano de trigo, y proporcionan materiales intermedios críticos para la mejora del trigo mediante el diseño de genomas y la selección asistida por marcadores.