Un set de 18 marcadores microsatélite (SSR, del inglés “simple sequence repeat”, repetición de secuencia simple) identificados en Solanum tuberosum (papa cultivada) y que cubren sus 12 cromosomas fue desarrollado previamente para genotipificar el germoplasma de la papa cultivada. Hemos evaluado su utilidad a diferentes distancias filogenéticas de su especie originaria, la papa cultivada S. tuberosum, en una muestra de 50 especies de papa silvestre y otras 2 especies del mismo género. Los marcadores SSR produjeron amplicones en 27% a 100% de las 52 especies, dependiendo del marcador. Se comprobó mediante secuenciación de una muestra de amplicones que los motivos repetitivos estuvieron presentes en la mayoría de los fragmentos secuenciados. Además, se observó un alto grado de polimorfismo de un solo nucleótido (SNP, del inglés “single nucleotide polymorphism”, polimorfismo de un solo nucleótido) e inserciones / supresiones (indel, del inglés insertion / deletion) entre los motivos repetitivos y la secuencia de los iniciadores (primers). Estos resultados indican, en primer lugar, que los 18 loci microsatélites producen amplicones en loci homólogos. En segundo lugar el alto grado de polimorfismo fuera del motivo repetitivo indica que existe un considerable grado de homoplasia que reducirá extensamente la utilidad del set de SSR para papa cultivada en estudios filogenéticos en especies de papa silvestre distanciadas de la base de germoplasma de la papa cultivada. A pesar de esto, el análisis de distancia genética usando el índice de similitud de Jaccard y el método de agrupamiento Neighbor Joining, produjo dendrogramas que coinciden con hipótesis de relaciones cladísticas basadas en recientes filogenias moleculares, pero no así con relaciones anteriores basadas en series. / A kit of 18 microsatellite markers, also referred to as simple sequence repeats (SSR), covering all 12 chromosomes of the potato was previously developed for genotyping the cultivated potato. We have assessed its utility on a sample of 50 wild potato species and 2 other species of the same genus at varying phylogenetic distances from its source, the cultivated potato Solanum tuberosum. The SSR markers produced amplicons in 27% to 100% of the 52 species. A sample of them was sequenced. Although repeat motifs were present in most of the amplicons sequenced, a high degree of single nucleotide polymorphism (SNP) and insertion / deletion events (indel) was observed between the repeat motifs and the primer sequence. These results indicate that: firstly, the 18 microsatellite loci produce amplicons in homologous loci; and secondly, homoplasy will be relatively frequent and hence reduce largely the utility of the cultivated potato SSR kit for phylogenetic studies in wild potato species distant from the cultivated potato germplasm base. Despite this, genetic distance analyses using Jaccard similarity index and Neighbor Joining clustering method produced trees roughly matching hypotheses of cladistic relationships based on recent molecular phylogenies, but not on prior series relationships.

La papa (Solanum spp.) tiene una gran importancia alimenticia y es de gran utilidad en el mejoramiento genético, esta representado por 8 especies cultivadas y alrededor de 200 especies silvestres con gran diversidad de caracteres. El “Proyecto de Conservación In Situ de los cultivos nativos y sus parientes silvestres” se viene desarrollando como respuesta a la amenaza latente de perdida de la diversidad genética y busca fortalecer la conservación de las especies nativas más importantes en las chacras de los campesinos. Una de las primeras acciones ha sido inventariar y caracterizar la diversidad y variabilidad de los cultivos priorizados. Para el caso de la papa, los inventarios y el uso de marcadores morfológicos han demostrado un alto grado de diversidad genética mantenida por los agricultores andinos, sin embargo, debido a que estas características morfológicas son afectadas por el ambiente se hace necesario corroborar los resultados obtenidos mediante otras técnicas que no se encuentren bajo la presión ambiental. Por tal motivo, se decidió analizar el grado de diversidad genética presentada en una muestra aleatoria de 79 variedades nominales de papa nativa (Solanum spp.) procedente de cinco zonas del Perú (Ayacucho, Cajamarca, Cuzco, Huancavelica y Puno) cultivadas en las chacras de los agricultores que forman parte del Proyecto de “Conservación In situ de los cultivos nativos y sus parientes silvestres”, mediante el uso de 18 marcadores moleculares microsatélites-SSR Los microsatélites son secuencia cortas de di, tri o tetranucleótidos que están distribuidas en tandem a lo largo del genoma, siguen una herencia mendeliana, no son afectados por factores ambientales, son de carácter codominante y tienen un alta tasa polimórfica. Las secuencias son detectadas mediante PCR con el uso de iniciadores específicos, separación en geles de poliacrilamida y tinción con plata. Los análisis de agrupamiento, riqueza alélica y análisis de diversidad genética realizados a partir de los datos obtenidos de 19 locus microsatélites registrados, demostraron el alto grado de diversidad genética que presenta la muestra colectada y corrobora los resultados obtenidos en el proyecto In situ. Además la comparación de la riqueza alélica mantenida por cada región de colecta hace presumir que existe un flujo génico constante entre estos lugares.

Se realizaron estudios comparativos de sintomatología en plantas indicadoras, relaciones serológicas y relaciones moleculares de los PVS, PVM, PLV y PVP pertenecientes al género Carlavirus y que afectan al cultivo de la papa. Los rangos de infección en plantas indicadoras mostraron sintomatología variable desde el más amplio para PLV y los más estrechos para PVS, PVP y PVM. PVS infectó a Chenopodium quinoa de manera sistémica, mientras otros virus como PVM ocasionaron una infección local, en cambio PLV se mostró asintomático o no infección como PVP. Lycopersicon esculentum resultó ser una planta susceptible solamente a la infección con PVM, siendo la única característica que lo diferencia del PVP, en cambio PLV infectó a plantas poco comunes entre los Carlavirus como Physalis floridana, Nicotiana rustica y N. glutinosa. La reacciones heterólogas con anticuerpos policlonales (PAbs) no mostraron una relación serológica en DAS-ELISA entre los cuatro Carlavirus estudiados, pero sí una reactividad cruzada entre PVM y PVP en NCM-ELISA. Mediante PCR usando el iniciador universal Carla-U se amplificó regiones conservadas del gen 11k de los cuatro virus estimando productos comprendidos entre 100 a 200 bp. Los iniciadores específicos diseñados a partir de la cápside proteica de los virus PVS, PVM y PLV mostraron alta especificidad para cada uno de los virus. Igualmente los productos amplificados obtenidos y que se usaron como sondas no mostraron reacciones cruzadas entre ellas. Es el primer reporte de la secuencia del gen 11k de PVP la cual presentó una alta identidad con PVSA (variante andina) (70,9%). El nivel de identidad de los Carlavirus para el gen 11k resultó ser más baja (entre 24% y 41%) que la presentada al nivel de la región que codifica la proteína de la cápside (entre 25% y 79,4%). El análisis de secuencia que codifica la proteína de la cápside de los cuatro virus en relación con otros miembros del grupo mostraron que el aislamiento de PVS-CIP (peruano) corresponde a la variante andina (PVSA), y que la especie de PVM-CIP (peruano) presentó mayor identidad con el aislamiento “Idaho” (95,8%) (USA) que con aislamientos de Europa y Asia. Asimismo, PVSA presentó alta identidad con PLV-CIP y PRDV (virus del enanismo rugoso de la papa) (54,8% y 72% respectivamente) más no con PVSO (variante ordinaria)sugiriendo que estas dos nuevas especies podrían tener como antecesor común o mayor cercanía a PVSA. PRDV y PLV-CIP presentaron una identidad de 60,2% sugiriendo que estos dos nuevos virus, aún denominadas como tentativas del género Carlavirus por el Comité Internacional de Taxonomía (ICTV), sean consideradas como especies definitivas. La mayor incidencia encontrada en muestreos dentro del banco del germoplasma del CIP fue para PVS (49%) seguido por PLV (13,7%), PVM (8,7%) y PVP (5,13%). No fue posible la recuperación de algún aislamiento de PLV a partir de estos muestreos. En conclusión, basado en los resultados moleculares, PVP y PLV deberían ser considerados definitivamente en el género Carlavirus. Empleando una mezcla de PAbs en DAS-ELISA y una “polisonda” en NASH se logró la detección simultáneamente de los cuatro virus, lo cual reduce costos y tiempo cuando ambas pruebas son empleadas individualmente. / The relationship among four Carlaviruses species such as potato virus S, M, P (PVS, PVM, PVP) and potato latent virus (PLV Syn. Red LaSoda Virus) affecting potato crop were studied using three criteria: Biological (symptomatology in host plants), serological and molecular relationships. Symptomlogically, PLV infected a wider range of host plants than PVS, PVM and PVP. Virus PVS caused a systemic infection to Chenopodium quinoa plants while other members caused a local infection (PVM), symptomless infection (PLV) and not infection (PVP) in that plant. Lycopersicon esculentum was the only host plant that get infected with PVM, in the other hand infection with PLV was generally symptomless and found in plants that are uncommon for the Carlavirus genera like Physalis floridana, Nicotiana rustica and N. glutinosa. PVP and PVM caused a similar range of infection in host plants. Serologically PVS, PVM, PLV and PVP were evaluated using double antibody sandwich enzyme-linked immnosorbent assay (DAS-ELISA). This test did not show a relevant relationship or cross-reactions, it is probably because of the high specificity of DAS-ELISA (Koenig, 1978), there was only an exception when PVS antibody cross-reacted with CVB (Chrysanthemum Virus B). This, however, did not seem to be equal when the same viruses were evaluated on indirect NCM-ELISA test where a weak cross-reaction was observed between PVM and PVP. Molecularly, primer carla-uni (Badge et al., 1996) has been shown to be a primary tool for Carlaviruses when RT-PCR was carried out on PVS, PVM, PLV and PVP, and usually gives a PCR product of about 120 bp in all four viruses. Specific primers designed to amplifying the coat protein sequence for PVS, PLV and PVM have shown a total specificity, maybe because of the low homology in this region. These three PCR products were cloned, then used to develop probes and finally tested in Nucleic Acid Spot Hybridization (NASH), so that specificity was confirmed because the probes hybridized only with their complementary pathogens. These specific probes were combined to form “Polyprobe” to achieve a simultaneous detection of PVS, PVM and PLV in a radioactive and no radioactive NASH tests. The successfully developed assay was tested with material that was processed from both in greenhouse and field in order to detect these three viruses. This is the first report of the partial sequence of 11k gene of PVP, which shown high homology with the same region of PVSA (70,9%). Nucleotides identity among Carlavirus 11k gene (between 24 and 41%) was lower than the one among coat protein regions (between 25 and 79,4 %). Alignments of the partial coat protein showed clearly that PVS-CIP was identical to PVSA (91%), while PVM-CIP was identitcal to PVM “Idaho” (95,8%) and PLV showed a high similarity with PVM-CIP (64,7%.) PVS showed the highest incidence (49%), then PLV (13,7%), PVM (8,7%) and the lowest PVP (5,13%) in the native Andean cultivar collection maintained at CIP. In conclusion, all these pathogens can be classified as distinct Carlavirus members, according to their biological, serological and molecular traits. Furthermore, this work showed modifications of standard detection tests like simultaneous detections in order to simplify the technique and reduce costs and time.

El tizón tardío, causado por el oomiceto Phytophthora infestans, es la enfermedad más devastadora que ataca a la papa alrededor del mundo. La resistencia horizontal a tizón tardío, controlada por QTLs, es la de mayor uso en los programas de mejoramiento convencional debido a su mayor durabilidad. Mediante la detección de 8 QTLs que determinan este tipo de resistencia, ésta ha sido caracterizada en una población diploide (PD), que proviene del cruce entre Solanum phureja (phu) (CHS-625) (2n=2x=24) (P) x Solanum tuberosum dihaploide (dih-tbr) (PS-3) (n=2x=24) (D). El QTL del cromosoma XII del parental dih-tbr fue reportado como el más importante de los detectados debido a su gran contribución a la resistencia y a su asociación con marcadores ligados a genes que intervienen en rutas bioquímicas de defensa. Cuatro marcadores AFLP ligados al QTL tbr-XII fueron seleccionados para su conversión en marcadores de secuencia específica con el objetivo de facilitar su detección a gran escala en poblaciones segregantes. La técnica de PCR inversa (i-PCR) fue implementada como estrategia para la búsqueda de polimorfismo. Se desarrolló un marcador SCAR y un marcador CAPS para dicho QTL mediante i-PCR. Los otros dos marcadores SCAR fueron obtenidos directamente de la secuencia AFLP. La similitud de los patrones de segregación de los marcadores AFLP originales y los marcadores de secuencia específica obtenidos indica que éstos pueden ser empleados para detectar y/o acelerar la introgresión del QTL tbr-XII en variedades cultivadas. Adicionalmente, se secuenciaron 8 marcadores AFLP que podrían ser útiles para el diseño de marcadores de fácil uso / Late blight (LB) caused by the oomycete Phytophthora infestans, is the most severe potato disease worldwide. Horizontal resistance to late blight, governed by QTLs, is the most used in breeding programs because of its longer durability, and it has been characterized in a 2x Solanum population (PD) resulted from a cross between Solanum phureja (phu) (CHS-625) (2n=2x=24) (P) x Solanum tuberosum dihaploide (dih-tbr) (PS-3) (n=2x=24) (D). Eight QTL were detected by interval mapping methods. The QTL at chromosome XII of dihaploid S. tuberosum was reported as the most important one detected in the PD population because of its high contribution to field resistance and association to defense-related markers. Four Amplified Fragments Length Polymorphism (AFLP) linked to QTL tbr-XII were selected for conversion into sequence-specific markers in order to facilitate its detection in subsequent large progenies. Three Sequence Characterized Amplified Regions (SCAR) and one Cleaved Amplified Polymorphic Sequence (CAPS) markers have been developed for this QTL. Markers were converted by using inverse Polymerase Chain Reaction (iPCR) approach and by using the sequence of the original AFLP. Testing of these markers in the PD population confirmed their linkage to the QTL tbr-XII. Therefore, the developed markers can be applied to accelerate the introgression of this QTL into advanced breeding material. Additionally, eight AFLP markers were sequenced and may be useful for PCR-based markers designing

Se evaluó las diferencias bioquíinicas en el ámbito de la actividades proteolíticas y de la inhibición de la actividad proteolítica ensayas con proteínas de hojas de papa, entre los clones "resistentes" (282LM87B, 220LM87B, 136LM86B y 662LM86B) y "susceptible" (Revolución) a la inosca ininadora Lirionzyza hmidobrensis, Blanchard (Díptera, Agromyzidae), una plaga perjudicial del cultivo de la papa (Solarium tuberosunz spp) especialmente en lugares donde el uso de insecticidas es intenso. Las i plantas de papa resistentes, y Revolución, fueron sometidas previamente al daño por el ataque de adultos de la mosca minadora (daño por mosca) o por herida con estilete (daño artificial), y para ser evaluados mediante el grado de inducción de las proteínas en las hojas. Entre los clones resistentes, se encontró importantes márgenes de variación de las actividades proteolíticas en las hojas y la inhibición proteolítica de los extractos de larvas por efecto de las proteínas de hojas de los clones 282LM87B y 662LM86B con respecto a Revolución. Las unidades de actividad proteolítica por gramo de proteína de las de hojas (ug-') y las unidades de actividad proteolítica de larvas (U) heron 20,5 ugeyl 0.05 U con 282LM87B; 20.83 ug-'y 0,12 U con 662LM86B y 17,5 ug-'y 0,25 U con Revolución, respectivamente. Mediante ensayos de zimografía para determinar isoinhibidores de proteasas se encontró dos bandas, de 63 y 105 kDa de peso molecular aproximado, expresados mayosinente entre los clones resistentes. Este ensayo determinó una diferenciación visual iinpoitante entre los clones resistentes con el susceptible. Se siguió el nivel de expresión de la banda de 105 kDa entre plantas de diferentes edades (20-80 días) dañadas artificialinente y en el cual se observó disminución en el nivel de su expresión en plantas de más de 60 días. Se discute la correlación de los niveles mayores de actividad proteolítica y de la inhibición de la actividad proteolítica hallados en los clones resistentes, especialmente en 282LM87B, con el atributo de la resistencia a la mosca minadora. Palabras claves: Solanum tuberosum, mosca minadora, zimografía, plantas resistentes.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Describe la secuencia del mRNA proveniente de hojas y raíces de dos variedades de Solanum tuberosum subsp. andigena, una tolerante y otra susceptible, expuestas a diferentes niveles de sequía. Lecturas de 50 pares de bases provenientes de mRNA, se mapearon al genoma de papa: entre el 75 - 82% mapearon a posiciones únicas, 6 - 14% mapearon a múltiples posiciones y 9 - 12% no mapearon a posición alguna del genoma. Comparando los perfiles de expresión, se encontraron entre 887 a 1925 genes inducidos/reprimidos por sequía en la variedad susceptible y 998- 1995 en la tolerante. Se anotaron funcionalmente los 200 genes más inducidos por cada tratamiento encontrándose información primaria respecto a los procesos biológicos y moleculares involucrados durante la sequía. Finalmente, fue posible correlacionar los perfiles de expresión diferencial de los genes durante la sequía, formándose 31 módulos con aquellos genes altamente correlacionados. Generó información de gran valor que podrá ser utilizada en futuros estudios para comprender mejor los mecanismos moleculares de tolerancia a sequía en papa y especies cercanas. / Universidad Cayetano Heredia. Unidad de Genómica -- Consejo de Ciencia y Tecnología (CONCYTEC) / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina la diversidad de los genes asociados a la tolerancia a heladas con aclimatación al frío en Solanum acaule. Para esto, se analizan 680 clones mediante distintos métodos bioinformáticos para conocer la predicción de sus características y funciones. Como resultado, se ha encontrado diez genes de interés potencial vinculados con la tolerancia a las heladas en S. acaule que, en experimentos posteriores, serán sometidos a otras pruebas para conocer sus funciones in vivo. Las heladas son el mayor factor limitante en la productividad de los cultivos ya que restringen la distribución de especies cultivables. En el Perú, el riesgo de daño severo por las heladas es uno de los factores predominantes de la producción de papa. No obstante, la gran variedad de papas que existe en nuestro país constituye una reserva de diversidad genética en donde se encuentran muchas características de interés económico aún no estudiadas. Dichas características nos permiten desarrollar nuevas variedades de papas resistentes al frio, sequía, entre otros factores limitantes. / Tesis

USAID / Se identifica la expresión diferencial de genes efectores tipo RXLR en dos cepas aisladas del centro de los andes peruanos de P. infestans EC-1 mediante secuenciamiento del transcriptoma de la interacción papa-P.infestans de los primeros días después de la infección, siendo confirmada por qRT-PCR. Los genes efectores fueron silenciados en una cepa para Avr-vnt1 en POX109 y para el homólogo Avh9.1 en POX067, pero expresados en la otra. Además, los resultados de transcriptoma fueron comparados con tres cepas adicionales del linaje EC-1. En el análisis de SNPs de Avr-blb1, Avr-blb2 y Avr-vnt1, la variabilidad alélica no tuvo predominancia frente a la variabilidad de expresión de genes. Asimismo, debido al silenciamiento génico de Avr-vnt1 se evaluó la expresión de estos en plantas transgénicas [Rpi-vnt1.1] a fin de encontrar si la resistencia transgénica era funcional. Encontrando que en ambas cepas en todos los eventos y en el control susceptible Yungay se expresan, a diferencia del resultado anterior. El descubrimiento de efectores silenciados en las poblaciones del patógeno pueden guiar al uso de genes R específicos en los programas de mejoramiento genético. Pudiendo el gen Rpi-vnt1 no ser recomendado. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / La marchitez bacteriana causada por Ralstonia solanacearum E.F. Smith es la más importante enfermedad bacteriana que ataca a cultivos agrícolas como papa, tomate, banana, etc. causando grandes pérdidas en la producción. Desafortunadamente, su control ha sido difícil por su amplio rango de hospederos alternativos, por su supervivencia en el suelo, por su variación biológica y genética, por su poca fuente de resistencia natural y por no contar con métodos químicos apropiados. La búsqueda de métodos que confieran resistencia en una variedad de importancia alimenticia y económica sería una ventaja muy significativa. Sin embargo, es necesario primero conocer cómo el patógeno logra desarrollar la enfermedad en su hospedero, como se comunica y que estrategia usa para ser virulento y causar daño en la planta. Ralstonia solanacearum posee un sistema quorum sensing para la regulación de la expresión de genes de virulencia, la molécula 3-OH-PAME es el autoregulador de esta señal. Adicionalmente se conoce que la molécula ΒHPMEH hidroliza a 3-OH-PAME anulando así la señal de virulencia y por tanto la comunicación quorum sensing en R. solanacearum. Con este objetivo se realizó la evaluación del gen βhpmeh. Para ello, se diseñaron dos vectores que expresen este gen los cuales fueron verificados por análisis de restricción y secuenciamiento para posteriormente, mediante técnicas de Agroinfiltración, observar su expresión y su efecto frente a R. solanacearum en hojas de papa Solanum tuberosum. Los resultados de la expresión transitoria muestran que el gen βhpmeh retrasó la aparición de síntomas de la marchitez bacteriana y por lo tanto es un candidato para la transformación genética de S. tuberosum. / Tesis

El virus del enrollamiento de la papa (PLRV) es responsable de pérdidas severas en el rendimiento y calidad del cultivo de la papa en todo el mundo. Existen papas nativas y especies silvestres que presentan altos niveles de resistencia a PLRV (Solanum brevidens, S. tuberosum, S. chacoencse y S. raphanifolium). El desarrollo de nuevas variedades utilizando estas fuentes de resistencia es uno de los retos actuales del mejoramiento genético, sin embargo la naturaleza genética del cultivo de la papa que se desea mejorar es en la mayoría de los casos incompatible entre cultivos, sumándose a ello que la obtención de estos cultivos mejorados es cerca de 20 años. Por lo tanto la inserción directa de un gen que confiere resistencia a una variedad de importancia comercial tiene una ventaja muy significativa. En la presente tesis se evaluaron diez eventos (variedad Desiree) transformados con un constructo tipo hairpin que contenía el sistema de ARN de interferencia (ARNi), el cual mantiene activo y constante la formación del ARNdc entre las secuencias homólogas del transgen y el virus de PLRV. Los eventos fueron caracterizados por PCR y Southern blot, evidenciándose que tenían en su genoma entre una a dos copias del transgen. Los ensayos serológicos de DASELISA seleccionaron cuatro eventos con alta resistencia (bajas o nulas concentraciones del virus PLRV) durante su infección primaria, secundaria y terciaria. Finalmente, se determinó por Northern Blot que la resistencia a PLRV está relacionada con la presencia de los fragmentos pequeños de ARN (ARNsi) formados a partir del mecanismo de ARNi. -- PALABRAS CLAVE: Papa, transformación, PLRV, ARNi, ARNsi. / -- Potato Leafroll Virus (PLRV) is responsible for severe losses in yield and quality of potato worldwide. There are native and wild potatoes with high levels of resistance to PLRV (Solanum brevidens, S. etuberosum, and S. chacoencse raphanifolium).The development of new varieties using these sources of resistance is one of the current challenges of genetic improvement crop, however the genetic nature of the potato in most cases is incompatible between varieties, moreover to obtain the desired resistance takes over 20 years. Therefore the direct insertion of a gene that confers resistance to a variety of commercial importance have a significant advantage. The present thesis evaluated ten events (Desiree variety) transformed with a hairpin-type construct, containing the RNA interference system (RNAi), it will keep active and constant the formation of dsRNA between the homology sequence of transgene and PLRV. The events were characterized by PCR and Southern blot; they had in their genome from one to two copies of the transgene. Serological tests of DAS-ELISA selected four events with high resistance (low or zero concentrations of PLRV) during primary, secondary and tertiary infection. Finally, it was determined by Northern Blot that the resistance to PLRV is related to the presence of fragments of small interference RNA (siRNA) formed from the mechanism of RNAi. -- KEY WORDS: Potato, transformation, PLRV, RNAi, siRNA. / Tesis