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II CONCURSO NACIONAL GENOMA EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES 2006 - 2006 - G07I1003
PLATAFORMA CIENTIFICA TECNOLOGICA PARA EL DESARROLLO DE LA GENOMICA VEGETAL EN CHILE. ETAPA II: GENOMICA FUNCIONAL DE VID
  • Nombre : PLATAFORMA CIENTIFICA TECNOLOGICA PARA EL DESARROLLO DE LA GENOMICA VEGETAL EN CHILE. ETAPA II: GENOMICA FUNCIONAL DE VID
  • Número/Código : G07I1003
  • Nombre Concurso : II CONCURSO NACIONAL GENOMA EN RECURSOS NATURALES RENOVABLES 2006
  • Año Concurso : 2006
  • Duración: 60 (MESES)
  • Monto Fondef Asignado: 727 (en millones de pesos del año de adjudicación)

La presente propuesta tiene por objetivo continuar los estudios comenzados en el marco del proyecto "Plataforma científica-tecnológica para el desarrollo de la genómica vegetal en Chile. Etapa I: Genómica funcional en vid" realizados entre 2003-2006 y complementarlos con la puesta en marcha de nuevos estudios para obtener plantas resistentes a enfermedades fungosas y desarrollar un programa de largo plazo que permita la obtención de nuevas variedades del cultivar Carmenère. Junto al sector empresarial nacional del sector en la Etapa I se abordaron dos temáticas que afectan al cultivo en nuestros campos, y que están relacionados con enfermedades causadas por fitopatógenos y con alteraciones en el desarrollo de la baya, causando pérdidas económicas importantes para la industria nacional. El principal problema fitosanitario que enfrenta el cultivo de la vid lo constituyen las enfermedades de origen fungoso, las cuales pueden desarrollarse tanto durante la pre- como la post-cosecha. En Chile una de las enfermedades fungosas más importantes son las causadas por el hongo necrotrófico Botrytis cinerea. Por otro lado, ciertas variedades de vides, en especial el Carmenère, presentan durante su desarrollo una formación irregular de los frutos lo que se traduce al término de la temporada en racimos que presentan bayas de distinto tamaño. Este fenotipo que también afecta a variedades tales como Merlot o Malbec, se caracteriza por la presencia, en un mismo racimo, de bayas de irregular tamaño, donde se encuentran bayas de mayor tamaño que desarrollan una semilla normal y bayas de menor tamaño que carecen de semilla. Las bayas pequeñas que carecen de semilla no alcanzan plena madurez, poseen una alta cantidad de compuestos cuya presencia no es deseada en el mosto y son incapaces de producir metabolitos importantes para las propiedades organolépticas del vino, afectando en forma importante la calidad del producto final. Adicionalmente, el fenómeno de millerandage está asociado a otros problemas que afectan el cultivar de la vid tales como la abscisión de flores (fruto) y la baja fertilidad en el momento de la cuaja. En el proyecto recientemente finalizado (Etapa I) se realizaron dos sub-proyectos relacionados con: i) la respuesta defensiva de diferentes tejidos de dos cultivares de vid (Sultanina y Carmenère) frente al hongo fitopatógeno Botrytis cinerea y ii) el fenómeno de millerandage (corrimiento) en la baya del cultivar Carménère. Mediante el uso de macroarreglos se caracterizó el perfil transcripcional de diferentes muestras biológicas bajo condiciones experimentales específicas con el objetivo de lograr información sobre los genes involucrados en la respuesta defensiva de ambos cultivares al hongo B. cinerea y sobre los genes involucrados en el fenómeno del corrimiento o millerandage en la baya de Carmenère. La información obtenida en la primera fase del proyecto ha demostrado que las plantas vid responden al hongo patógeno Botrytis cinerea a través de un mecanismo de defensa que presenta algunos aspectos generales comunes al encontrado en otras plantas modelo como Arabidopsis y tomate, pero presenta nuevos elementos propios del cultivar de vid. Estos componentes propios de la respuesta al hongo fitopatógeno son distintos dependiendo no sólo del cultivar, sino que también del tejido. Esta información sugiere que los cultivares de vid presentan diferentes mecanismos de respuesta al hongo necrotrófico Botrytis cinerea que dependen del tejido y del cultivar. Así, el proyecto generó información que: a) demuestra respuestas cultivar- y tejido-dependientes en la especie V. vinifera; b) identifica grupos de genes que particularmente son expresados y grupos particularmente inhibidos, ante la agresión por el hongo; c) identifica rutas de respuesta común y rutas de respuesta específicas y diferenciadas en ambos cultivares, estableciendo grupos de genes involucrados en ellas. El análisis del perfil transcripcional de muestras de bayas de Carmenère en distintas etapas de desarrollo (antes y después de la maduración) y en distintas temporadas de uvas con corrimiento (menor tamaño y sin semilla) y sin corrimiento (tamaño normal y con semillas desarrolladas), permitió identificar numerosos genes cuya expresión estaba fuertemente inducida o reprimida en bayas no semilladas respecto de bayas normales. Entre los genes fuertemente reprimidos en bayas corridas (tamaño pequeño y sin semilla) destacaban aquellos asociados a metabolismo primario, metabolismo secundario, transportadores de iones, componentes de vías de biosíntesis y de traducción de señales de fitohormonas y factores de transcripción asociados a desarrollo floral y frutal. Entre los genes inducidos en bayas corridas se destacan genes asociados a respuesta a estrés, degradación de proteínas y biosíntesis de metabolitos asociados a la regulación del desarrollo vegetal. El presente proyecto propone la continuación de estos estudios y como base para la realización de esta propuesta se cuenta con una colección de genes candidatos (putativos) que pueden estar jugando un papel crucial en los fenómenos estudiados. Con el objetivo de dilucidar y comprobar el papel que estos genes pueden estar jugando en el mecanismo de defensa de la vid contra B. cinerea o en el fenómeno de corrimiento, se hace necesario demostrar la funcionalidad y efectividad de ellos para ayudar al sistema de defensa de la vid a controlar la enfermedad causada por este hongo o para evitar la carencia de semilla en las bayas de Carmenère. La demostración experimental de la participación funcional de estos genes candidatos en la respuesta defensiva de la vid o en el fenómeno de corrimiento permitiría contar con herramientas para combatir el patógeno o reducir el grado de corrimiento en las bayas. Esto se traduciría en un beneficio inmediato paral sector productivo lo que le permitiría potenciar nuevos programas de mejoramiento genético, desarrollar nuevas estrategias de manejo agronómico y por consiguiente un mejoramiento de los productos comerciales como lo son la uva de mesa y el vino. Para demostrar la funcionalidad de los genes candidatos en la protección del cultivar de vid frente al hongo B. cinerea se aislarán las regiones codificantes completas (cDNAs) de los genes candidatos los que se sub-clonarán en vectores apropiados y se utilizarán para transformar plantas modelos como Arabidopsis.

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