Interacciones genéticas y variación natural subyacente a la incompatibilidad unilateral con la S-RNasa en Solanum

Área de la Ciencia:

• Biología de la reproducción vegetal
• Genética y genómica
• Mecanismos de incompatibilidad entre especies

Sus antecedentes:

• La incompatibilidad unilateral (UI) describe un patrón en el que los pistilos de especies autoincompatibles (SI) rechazan el polen de especies autocompatibles relacionadas (SC), pero no viceversa.
• Los mecanismos de UI pueden ser dependientes de la S-RNasa o independientes de la S-RNasa, y este último implica interacciones genéticas complejas.
• La especie SC Solanum pennellii LA0716 presenta UI contra el polen de tomate cultivado (Solanum lycopersicum), mediado por los genes del pistilo ornitina descarboxilasa2 (ODC2) y HT-A/-B, y los genes del polen farnesil pirofosfato sintasa2 (FPS2), ui6.2 y ui12.2.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar la base genética de la incompatibilidad unilateral S. pennellii-S. lycopersicum.
• Determinar las funciones de los genes ODC2, HT-A/B y FPS2 en la IU.
• Investigar los orígenes evolutivos y las asociaciones del sistema de apareamiento de UI.

Principales métodos:

• Generación y análisis de líneas de doble introgresión (IL) y mutantes (odc2, ht-a, fps2) en S. pennellii.
• Cruzamientos interespecíficos entre S. lycopersicum y S. pennellii, y análisis de las poblaciones F2.
• Análisis de distorsión de la relación de transmisión para identificar los genes implicados en la UI.
• Caracterización de los mutantes triples que carecen de ODC2, HT-A/B y S-RNasa para los estudios de introgestión citoplasmática.

Principales resultados:

• Las líneas de doble introgresión IL12-3 (HT-A/-B) × IL3-3 (ODC2) mostraron rechazo de polen de S. lycopersicum, lo que confirma que se requieren ODC2 y HT-A para la IU.
• Las mutaciones en odc2, pero no en ht-a, abolieron UI, indicando que ui6.2 y ui12.2 interactúan principalmente con ODC2.
• Las mutaciones de FPS2 en S. pennellii causaron incompatibilidad polen-pistil dentro de S. pennellii y con S. habrochaites, lo que sugiere que la UI dependiente de ODC2 evolucionó en un antepasado de estas especies y está asociada con el cruce externo en S. habrochaites.

Conclusiones:

• ODC2 y HT-A son genes esenciales para la incompatibilidad unilateral entre Solanum pennellii y Solanum lycopersicum.
• Los factores ui6.2 y ui12.2 del polen interactúan específicamente con ODC2, lo que pone de relieve una interacción genética clave en UI.
• El desarrollo de UI que involucra a FPS2 parece estar relacionado con la evolución de los sistemas de apareamiento de cruce externo en el clado Solanum, y los triples mutantes permiten la introgestión citoplasmática en el tomate cultivado.