Autores: Colman Silvana L.1,2, Divito SB.2, DigilioA.3, Monti M.C.4 , Feingold S.E2.

1- Becaria Conicet

2- Laboratorio de Agrobiotecnología. INTA Balcarce

3- Banco de Germoplasma de papa y forrajeras INTA Balcarce

4-Laboratorio de Calidad y Tecnología Poscosecha. Propapa. INTA Balcarce

I Congreso Internacional de Investigación y

Desarrollo de papas nativas

Quito, 10 al 16 de Marzo, 2010

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

MARCADORES FUNCIONALES ASOCIADOS AL

ENDULZAMIENTO INDUCIDO POR FRÍO EN PAPAS

NATIVAS DE ARGENTINA

Producción de papa industria en Argentina

-Amplia disponibilidad de materia prima.

-Producción estable de más de 2 millones de toneladas anuales de papa fresca.

-Condiciones agroecológicas ideales en las regiones productoras (las principales son

Buenos Aires y Tucumán).

-Demanda mundial creciente (creció 13% en el ultimo año) y mayor consumo interno

(se cuadruplicó en los últimos 5 años)

-Posicionamiento de Argentina como proveedor del Mercosur: 63% de la demanda del

Mercosur es abastecida por Argentina.

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

Para asegurar la continua provisión de papa para el consumo:

Almacenamiento de los tubérculos a baja temperatura ( 4-8° C)

La actividad de patógenos

La tasa de respiración

La pérdida de agua

El envejecimiento

El brotado

Disminuye

El contenido de

azúcares reductores

(AR)

Aumenta

“ENDULZAMIENTO

INDUCIDO POR FRÍO”

Burton W. G. (1969) Eur. Potato J 12:81-95.

ALTO CONTENIDO DE AZÚCARES REDUCTORES (AR)

Durante la producción de papas fritas:

Azúcares

reductores

Grupos amino

libres de

aminoácidos

+

• Pigmentos poliméricos

pardo oscuros (melanoidinas)

• Compuestos intermedios

perjudiciales para la salud

(acrilamida)

Reacción de Maillard

Papas fritas de color

marrón oscuro, sabor

amargo e inferior valor

nutritivo

- Chefter J. C. and Chefter H. (1976). Introducción a la

bioquímica y tecnología de los alimentos. Acribia, España.

Principales reacciones enzimáticas involucradas en la formación

de azúcares reductores y sacarosa

INVERTASA

(Menendez et al., 2002)

Plantas superiores presentan 3 tipos de invertasas:

- Invertasa ácida vacuolar (Inv-V)

- Invertasa ácida apoplástica (Inv-CW)

- Invertasa neutral (Inv-N)

• Localización subcelular y mecanismos de descarga desde el floema:

(Roitsch and González 2004)

Inv-V Locus: Pain-1, sobre el cromosoma III

Inv-CW

Invap-a, sobre el cromosoma X

Invap-b, sobre el cromosoma IX

Cada uno presenta dos genes de

invertasas duplicados en tándem

Invap-b

Chen X., Salamini F., Gebhardt C. (2001) Theor. Appl. Genet. 102: 284-295.

Li L., Strahwald J., Hofferbert H. R., Lübeck J., Tacke E., Junghans H., Wunder J., Gebhardt C. (2005) Genetics 170: 813–821.

El locus complejo de invertasa invGE/GF, ha sido postulado

como candidato para ENDULZAMIENTO INDUCIDO POR FRÍO

- Los genes invGE/GF son ortólogos a los genes de tomate LIN5/LIN7

responsables del QTL Brix9-2-5 asociado al contenido de azúcares de frutos

de tomate.

- Ha sido encontrada una asociación entre el color de las papas fritas y

variaciones naturales de invGE/GF.

-Co-localiza con el QTL Sug9a para endulzamiento por frío.

Menendez M.C., Ritter E., Schafer-Pregl R., Walkemeier B., Kalde A., Salamini F., Gebhardt C. (2002) . Genetics 162: 1423-1434.

Maddison A. L., Hedley P. E., Meyer C. R., Aziz N., Davidson D. (1999) Plant Mol. Biol. 41: 741–751.

Li L., Strahwald J., Hofferbert H. R., Lübeck J., Tacke E., Junghans H., Wunder J., Gebhardt C. (2005) Genetics 170: 813–821.

StI002: diseñado dentro del gen invGF.

Repetición: (ATT)n

StI057: diseñado a partir de una secuencia exónica del gen

de la enzima de ramificación del almidón Sbe II. Se

encuentra geneticamente ligado al locus invGE/GF .

Repetición: (AAG)n

Feingold S., Lloyd J., Norero N., Bonierbale M., Lorenzen

J. (2005) Theor Appl Genet 111: 456–466.

Colman SL (2009) Variación alélica de invertasas

y su relación con el endulzamiento inducido por

frío en papa (Solanum tuberosum L.). UNMdP.

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Mar

del Plata, Argentina. 63p.

B0

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StI057

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StI002_9

Evaluar la variabilidad alélica de las invertasas invGE/GF

evidenciada por los microsatélites StI002 y StI057 en una

colección de 47 genotipos de papa Solanum tuberosum ssp.

andigena y su contribución al endulzamiento inducido por frío.

OBJETIVO

Se trabajó con 47 genotipos de los siguientes cultivares (Solanum

tuberosum ssp. andigena):

(Colección de papas nativas del Banco de Germoplasma de Papa y Forrajeras,

EEA INTA Balcarce).

Nombre

Criolla LC262 LC259 A

Tuni Blanca LC392 CCS1199 LC386

Collareja LC482 LC466 LC515 LC441 LC508 LC328 CS1432 LC389 LC344 CL621

Chaqueña redonda LC341

Moradita LC82 CCS1307

Rosada LC479 LC198 CCS1321

Blanca CCS1350 CS1419 LC451 LC329

Dulce LC496

Santa María CI658

Colorada LC452 CCS1395 LC509

Overa CCS1194

Tuni Morada LC342 LC388

Malgacha CCS1335

Cuarentona CS1430

Rara Cauqueva CQA3

Collareja larga LC449

Chaqueña CS1418

Blanca larga LC339

Runa redonda LC448

Imilla negra LC348

Rosada Bola LC478

Oquecha LC475

Churqueña LC491

Papa Oca CCS1197

Roja LC408

B LC259

Código

• Cuantificación de AR (Somogyi 1951) Cosecha

Almacenamiento a

4°C, 2 semanas

- Se amplificó por PCR con iniciadores de StI002 y StI057 (Feingold et al.

2005). Se realizó electroforesis en geles desnaturalizantes de poliacrilamida

los cuales se revelaron por tinción con plata.

- Se determinó la asociación entre la concentración de AR con las variaciones

alélicas encontradas mediante el test estadístico de Kruskal Wallis.

Estudio de la respuesta al almacenamiento a baja temperatura

Variaciones alélicas de StI002 y StI057

Azúcares reductores en tubérculo

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mg/g

pf

Variación del contenido de AR con el almacenamiento a baja temperatura

Concentración de AR en tubérculos. Se cuantificaron los AR a la cosecha y luego del almacenamiento a 4°C durante dos

semanas. La Línea indica el valor máximo de AR (2mg/g pf) aceptable por la industria procesadora de papas fritas.

Inicial

Almacenamiento 4°C

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StI002

StI057

Variación alélica revelada por StI002 y StI057 en 47 genotipos de la ssp. andigena. Electroforesis en geles de

poliacrilamida de los microsatélites StI002 y StI057.

Se identificaron 23 patrones electroforéticos.

El índice de diversidad fue de 0,91.

En general, genotipos que presentaron patrones genéticos iguales tuvieron un comportamiento fenotípico

similar:

Bajo contenido de AR luego del almacenamiento a baja temperatura.

Alto contenido de AR luego del almacenamiento a baja temperatura.

Alto contenido de AR a la cosecha.

• Se identificaron 9 alelos para StI002 y 10 para StI057 en los genotipos analizados,

los cuales se corresponden a los reportados previamente por Colman (2009)

Alelos de StI002 y StI057 asociados con el contenido de AR:

Alelos asociados al contenido de AR en tubérculos almacenados a baja temperatura. Niveles de significancia:

*:0.1 **:0.05 ***:0.01 ****:0.005 *****:0.001 ******:0.0005 *******:0.0001

Significancia

AR mg/g pf (promedio) n° de individuos AR mg/g pf (promedio) n° de individuos Test de t

StI002_4 5,87 16 2,89 21 ***

StI002_5 2,1 13 5,30 24 ****

StI002_7 4,77 28 2,33 9 ***

StI057_6 5,38 17 3,18 20 ***

StI057_7 2,05 8 4,78 29 ***

StI057_8 5,74 18 2,71 19 *****

StI057_9 5,56 9 3,75 28 *

AleloPresencia del alelo (1) Ausencia del alelo (0)

Estos alelos también se asociaron a la diferencia entre el contenido de AR inicial y post-

almacenamiento. Cabe destacar, que los alelos StI002_5, StI057_6, StI057_8 y StI057_9

también se asociaron al contenido de AR inicial de los tubérculos.

Variación alélica revelada por StI002 y StI057 en 47 genotipos de la ssp. andigena. Electroforesis en geles de

poliacrilamida de los microsatélites StI002 y StI057. Las flechas indican los alelos asociados a un bajo (flechas rojas) o a

un alto (flechas azules) contenido de AR de los tubérculos.

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Conclusiones

• Los genotipos de la ssp. andigena estudiados presentaron respuestas variables

frente al almacenamiento a baja temperatura, identificándose algunos resistentes

al endulzamiento inducido por frío.

• Se observó una alta diversidad para los genes estudiados, encontrándose

alelos asociados al contenido de AR luego del almacenamiento a baja

temperatura.

• Dos alelos estuvieron asociados con menores valores de AR luego del

almacenamiento. Los mismos son candidatos para ser utilizados en la selección

asistida por marcadores en el mejoramiento de variedades de papa con buena

aptitud industrial.

Silvana Colman

Silvina Divito

Martín Carboni

Patricia Suárez

Florencia Ialonardi

Ariana Digilio

Marcelo Atencio

Andrea Clausen

Banco de Germoplasma

de Papa y Forrajeras

Laboratorio de Calidad y

Tecnología Poscosecha.

Propapa.

M. Cristina Monti

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

Muchas Gracias por

su atención