Programa de mejora genética de tomate tradicional UMH: nuevas técnicas moleculares, registro de líneas y agricultura de resiliencia

Abstract

Durante las últimas décadas, el sector del tomate en España ha basado su estrategia en la reducción de costes, apoyado en la producción de variedades híbridas modernas de gran rendimiento, pero de escasa calidad. Esto, junto a otros factores, está amenazando la viabilidad de muchas explotaciones al no ser capaces de hacer frente a los costes de producción. Por ello, están surgiendo diferentes iniciativas que buscan recuperar el cultivo de tomate tradicional, el cual alcanza mayores precios en el mercado y suele ser reconocido por su gran calidad. La susceptibilidad de las variedades tradicionales de tomate a diferentes virus ha originado la puesta en marcha de programas de mejora genética públicos, enfocados en introducir genes de resistencia en estas variedades para mejorar las expectativas de los agricultores. Uno de los más longevos es el programa de mejora de tomate de la EPSO-UMH, en el que se ha desarrollado esta Tesis Doctoral. Uno de los objetivos principales de la tesis fue realizar nuevas aportaciones a este programa de mejora. De esta forma, se han registrado oficialmente dos líneas de tipo De la pera y dos de tipo Cherry pera con genes de resistencia a diferentes virus, y características agronómicas y de calidad aceptables. Se han diseñado marcadores moleculares basados en SNPs para el control de los genes Ty-1 y ty-5 mediante la técnica HRM. Además, se ha logrado incorporar la técnica HRM al programa para la selección de los genes Tm-2a, Ty-1, Sw-5 y ty-5, convirtiéndose en nuestra técnica rutinaria de análisis genético, con una eficiencia superior al uso de CAPS. Finalmente, se ha iniciado una nueva fase del programa de mejora orientada a la complementación de la resistencia a TYLCV en líneas de mejora UMH mediante la introgresión del gen ty-5, habiéndose realizado los cruzamientos entre los parentales y la selección de los tres primeros retrocruces, mediante el genotipado en HRM y la evaluación fenotípica de los individuos durante cada ciclo. Por otro lado, consideramos que la investigación debe poner el foco en el desarrollo de una agricultura sostenible y resiliente, que sea capaz de absorber los impactos medioambientales derivados de la necesidad de producir alimento para la creciente población mundial. Como segundo objetivo principal se planteó un estudio de tres años para evaluar las características agronómicas y la calidad de distintas líneas de mejora e híbridos Muchamiel y De la pera UMH cultivados bajo condiciones de bajos insumos y salinidad moderada. Los resultados mostraron una gran estabilidad en el tipo De la pera cultivado en bajos insumos, así como un ligero incremento del contenido de azúcares y la acidez del fruto en todas las líneas e híbridos, sin apenas impacto en el rendimiento. Además, en este ensayo se evaluó el efecto de los genes de resistencia sobre el rendimiento y la calidad, concluyendo que la introgresión del gen Ty-1 afecta negativamente a varios de los parámetros analizados, tal y como ya se había descrito en trabajos previos

In the last decades, the tomato business in Spain has based its strategy in cost reduction supported by the production of modern hybrid varieties with great yields, but poor quality. This, together with other factors, is threatening the viability of many farms not being able to deal with production costs. In that way, several enterprises are emerging to recover the culture of the traditional tomatoes, which reach higher prices in the market and are usually recognized for its good quality. The susceptibility to virus of the traditional tomatoes has originated the implementation of public breeding programs for introducing resistance genes in these varieties to improve the expectations of farmers. One of the longest is the tomato breeding program of the EPSO-UMH, which represents the framework of current PhD Thesis. One of the main objectives of the thesis was to perform new contributions to this breeding program. Thus, two De la pera and two Cherry pera breeding lines with resistance genes to different viruses and acceptable agronomic and quality characteristics were officially registered. Molecular markers based on SNPs were design to select the Ty-1 and ty-5 genes through the HRM technique. In addition, it was possible to incorporate the HRM technique to the program for genotyping the Tm-2a, Ty-1, Sw-5 and ty-5 genes, becoming our routine genetic technique, with an efficiency higher to CAPS. Finally, a new phase of the breeding program has been developed, which is oriented to the complementation of the TYLCV resistance in UMH breeding lines through the introgression of the ty-5 gene. Crosses between the elite lines were performed and the three first backcrosses were obtained, doing use of genotyping by means of HRM technique and the phenotypic evaluation of the individuals in every cycle. On the other hand, we consider essential that research must focus in developing sustainable and resilient agricultural systems, which are able to absorb the environmental impacts derived from the necessity of food production for the growing world population. As second main objective a 3- year study was proposed to evaluate the agronomic and quality characteristics of different Muchamiel and De la pera breeding lines and hybrids grown in low inputs and moderate salinity conditions. Results showed a great stability for De la pera plants grown in low inputs, as well as a light increase in sugar and acidity content of the fruit in all the lines and hybrids, with hardly any impact in yield. In addition, the effect of the resistance genes on yield and quality was evaluated, concluding that Ty-1 introgression negatively affect to several analysed parameters, as it had described in previous works