El género Helianthus consiste de 51 especies, nativas de América del Norte, clasificadas
en cinco secciones y seis series. Comprende especies diploides, tetraploides y
hexaploides, e incluye a las formas silvestres del girasol cultivado H. annuus L. var.
macrocarpus. Diferentes trabajos han abordado el estudio de las relaciones filogenéticas
entre las especies del género, aunque varios puntos continúan sin resolverse,
particularmente el origen de las especies poliploides que son en su totalidad perennes.
El objetivo general de esta tesis es contribuir al conocimiento de la historia evolutiva del
género, examinando las afinidades existentes entre las especies hexaploides, H.
resinosus y H. tuberosus, especies diploides anuales, y especies diploides y tetraploides
perennes. Se llevaron a cabo estudios citogenéticos, clásicos y moleculares, como así
también análisis con marcadores moleculares nucleares y organelares y secuencias de
regiones intergénicas de cloroplasto. Las configuraciones meióticas en la progenie de la
cruza H. annuus × H. resinosus incluyeron univalentes, bivalentes, trivalentes y
cuadrivalentes. La ocurrencia de husos con disposición anormal en meiosis II, condujo a
la formación de productos meióticos en forma de díadas y tríadas además de las tétradas
normales. Como consecuencia, los granos de polen de los híbridos presentaron
heterogeneidad en el tamaño, con una distribución que pone en evidencia la formación
de gametos 2n no reducidos. En el caso de la cruza H. resinosus × H. neglectus, los
productos meióticos se caracterizaron por la presencia de micronúcleos, adicionados a
las tétradas de tamaño normal. La hibridización de cromosomas de la progenie de H.
resinosus × H. annuus con sondas de ADN genómico de H. annuus (GISH) confirmó el
nivel tetraploide de los individuos F1 y puso en evidencia la marca de 17 cromosomas
provenientes del parental H. annuus. En cuanto a las configuraciones meióticas, los
bivalentes estaban compuestos principalmente por apareamiento autosindético de
cromosomas de H. resinosus, aunque también se observaron apareamientos
alosindéticos entre cromosomas de ambas especies parentales. Esto sugiere cierta
homología parcial, que permite el apareamiento homeólogo y probablemente la
recombinación. Los univalentes correspondieron a una u otra especie parental. El GISH
utilizando ADN genómico de H. annuus, y otras especies diploides, aplicados a células
mitóticas de H. resinosus y H. tuberosus mostró una señal de hibridación débil y
uniformemente distribuida sobre los cromosomas de las especies hexaploides. De este
modo, no fue posible detectar subgenomas en el complemento cromosómico 6x, lo que
puede ser atribuido a la presencia de secuencias repetitivas comunes a las especies del
género. Estos resultados rechazan la hipótesis de H. annuus como una de las especies
diploides parentales. La única posibilidad que permite retener a H. annuus como
candidato implica la ocurrencia de un mecanismo de homogeneización de los
subgenomas a nivel de ADN repetitivo luego del evento de hibridización, lo que
volvería inefectiva la técnica de GISH para detectar complementos cromosómicos
originales. Las técnicas de RAPD e ISSR generaron marcadores consistentes y
polimórficos. Fue posible diferenciar a las especies hexaploides, H. resinosus y H.
tuberosus, de 9 diploides anuales y de 8 diploides y tetraploides perennes, y se
detectaron grupos taxonómicos previamente descriptos dentro de cada sección. En
nuestro conocimiento, este es el primer estudio que emplea loci microsatélites de
cloroplasto (SSRcp) para el estudio de las relaciones filogenéticas entre especies de
Helianthus. El nivel de polimorfismo de siete loci SSRcp fue alto. Las relaciones
obtenidas entre especies con estos marcadores mostraron grandes discrepancias con
clasificaciones previas, probablemente adjudicados a procesos como homoplasia en
tamaño o transferencia diferencial de los genomas nuclear y de cloroplasto. El empleo
de secuencias de una región intergénica de cloroplasto permitió la separación de las
especies perennes de las anuales y esto la coloca como una técnica comparativamente
más informativa. Se continúa con la secuenciación de otras regiones intergénicas a fin
de incrementar la resolución de las relaciones entre las especies del género Helianthus. / The genus Helianthus consists of 51 species, native to North America, classified into
five sections and six series. It contains diploid, tetraploid and hexaploid species, and
includes wild forms of cultivated sunflower H. annuus L. var. macrocarpus. Several
studies have addressed the study of the phylogenetic relationships among species of the
genus, but a number of points remain unresolved, particularly the origin of polyploid
species which are completely perennial. The general objective of this thesis is to
contribute to the knowledge of the evolutionary history of the genus, examining the
affinities between the hexaploid species, H. resinosus and H. tuberosus, annual diploid
species, and diploid and tetraploid perennial species. Cytogenetic studies (both classical
and molecular) were carried out, along with nuclear and organellar molecular marker
analyses and chloroplast intergenic-regions sequencing. The meiotic configurations in
the progeny of the crosses H. annuus × H. resinosus included univalents, bivalents,
trivalents and quadrivalents. The occurrence of anormal spindles in meiosis II generated
the formation of meiotic products like dyads and triads besides the normal tetrads.
Consequently, pollen grains of the hybrids showed heterogeneity in size, with a
distribution that exposes the formation of unreduced 2n gametes. In the case of cross H.
resinosus × H. neglectus, the meiotic products were characterized by the presence of
micronuclei, added to normal size tetrads. The hybridization of chromosomes of the
progeny of H. resinosus × H. annuus with probes of genomic DNA of H. annuus
(GISH) confirmed the tetraploid level of the F1 and showed the mark of 17
chromosomes coming from the parental H. annuus. Regarding meiotic configurations,
bivalents were composed mainly of autosyndetic pairing of H. resinosus chromosomes,
although allosyndetic pairings between chromosomes of both parental species were
observed. This suggests some parcial homology that allows homeologous paring and
probably recombination. Univalents corresponded to one or other parental species.
GISH using genomic DNA of H. annuus and others diploids species, applied to mitotic
cells of H. resinosus and H. tuberosus rendered a weak signal of hybridization, and
uniformly distributed over chromosomes of hexaploide species. Therefore, subgenomes
of the 6x chromosomic complement could not be identified, which can be attributed to
the presence of repetitive sequences common to the species of the genus. These results
reject the hypothesis of H. annuus as one diploid parental species. The only possibility
that allows keeping H. annuus as a candidate involves the occurrence of a mechanism of
subgenomes homogenization at repetitive DNA level following hybridization, which
would make GISH technique ineffective for detecting original chromosome
complements. RAPD and ISSR techniques generated polymorphic and consistent
markers. It was possible to differentiate the hexaploid species, H. resinosus and H.
tuberosus, from 9 diploid annual and 10 diploid and tetraploid perennial species, and
taxonomic groups previously described were detected within each section. To our
knowledge, this is the first study using chloroplast microsatellite loci (SSRcp) to study
the phylogenetic relationships among species of Helianthus. The polymorphism level of
seven loci SSRcp was high. The relationships between species obtained with these
markers showed large discrepancies with previous classifications, probably awarded to
processes such as homoplasy in size or selective transfer of nuclear and chloroplast
genomes. The use of a sequence of an intergenic region of chloroplast allowed the
separation of perennial species from the annual species, and this characterizes this
technique as comparatively more informative. The sequencing of other intergenic
regions follows, in order to increase the resolution of relationships among species of the
genus Helianthus.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/438 |
| Date | 18 July 2014 |
| Creators | Miranda Zanetti, Julieta |
| Contributors | Carrera, Alicia Delia, Greizerstein, Eduardo José |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 0 |
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