Application of recent biotechnologies to prunus tree crop genetic improvement

Abstract

[EN] Promising tools for Prunus breeding include germplasm introgression, molecular marker development and improved propagation and gene transfer techniques. In germplasm introgression, the introduction of genes from related Prunus species conferring agronomically valuable traits such as self-compatibility, improved growth habit, drought resistance, and higher kernel quality are being pursued. The analyses of twin seeds (two embryos within the same seedcoat) are facilitating genetic and cytogenetic studies. Useful propagation methods include in-vitro techniques for the evaluation of plant material, and invivo micrograft techniques that allow the early propagation of high-risk genotypes. In addition, plant growth under controlled environments, including the induction of an artificial rest period using cold chambers, provides a useful strategy for obtaining vigorously growing plants all the year round. Molecular markers have also become an essential tool in Prunus genetic improvement studies. Different types of molecular markers, including isoenzymes, RFLPs, RAPDs, AFLPs and SSRs, have been employed for the genetic characterization of germplasm, the establishment of genetic relationships between cultivars and species, and the construction of genetic maps. Methodologies for the analysis of marker-assisted selection include the use of mapping populations segregating for desired characters and bulk segregant analysis. Genetic engineering offers a resolution to problems encountered by traditional Prunus breeding programs including long juvenility period and large space requirements for breeding populations. A number of genetically modified Prunus cultivars have been obtained using different gene transfer methods. Additional research work is still required to fully develop the next generation of gene vectors and transgenic plants.

[ES] La utilización de nuevo germoplasma, el desarrollo de marcadores moleculares, la utilización de técnicas alternativas de propagación y la transferencia de genes, se cuentan entre las novedosas herramientas aplicables al mejoramiento de Prunus. En la utilización de nuevo germoplasma, se persigue la introducción de genes de especies de Prunus silvestres que confieren caracteres agronómicamente valiosos tales como la autocompatibilidad, el hábito de crecimiento mejorado, la resistencia a la sequía, y la mejora de la calidad del fruto o semilla. Por otro lado, los estudios con semillas poliembriónicas (dos embriones dentro de una misma cubierta seminal) pueden facilitar los estudios genéticos y citogenéticos de estas especies. Entre los métodos de propagación alternativos se encuentran las técnicas in vitro para la evaluación del material vegetal, y las técnicas de microinjerto in vivo que permiten la propagación temprana de genotipos de alto riesgo. Además, el cultivo de los Prunus bajo condiciones controladas en invernadero, incluyendo la inducción de un período de reposo artificial mediante el uso de tratamientos en cámara fría, provee una estrategia útil para obtener plantas de crecimiento vigoroso durante todo el año. Los marcadores moleculares también se han constituido en una herramienta esencial para los estudios de mejoramiento genético en Prunus. Se han utilizado distintas clases de marcadores moleculares, incluyendo isoenzimas, RFLPs, RAPDs, AFLPs y SSRs, para la caracterización genética del germoplasma, el establecimiento de relaciones génicas entre cultivares y especies, y la construcción de mapas genéticos. Las metodologías para el análisis de la selección asistida por marcadores incluye el uso del mapeo de poblaciones segregantes para caracteres deseables y el análisis de grupos segregantes. La ingeniería genética ofrece una resolución a problemas que enfrentan los programas de mejoramiento tradicionales de Prunus, incluyendo un período juvenil prolongado y requerimientos de grandes espacios para las poblaciones en cruzamiento. Se ha obtenido un número apreciable de cultivares de Prunus genéticamente modificados utilizando diferentes métodos de transferencia de genes. Sin embargo, se requiere aún trabajo de investigación adicional para desarrollar completamente la próxima generación de vectores de genes y plantas transgénicas.