Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) SCIENTIA AGROPECUARIA a. Facultad de Ciencias Scientia Agro pecuaria Agropecuarias Universidad Nacional de Website: http://revistas.unitru.edu.pe/index.php/scientiaagrop Trujillo Identificación de genes relacionados con la tolerancia a la sequía en 41 variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd) Identification of genes related to drought tolerance in 41 varieties of quinoa (Chenopodium quinoa Willd) Serna F.*; Montenegro, J.D.; Cruz, W.; Koc G. Instituto Nacional de Innovación Agraria. La Molina 15024, Lima, Peru. Received September 2, 2019. Accepted February 16, 2020. Resumen El objetivo de la investigación fue identificar los genes relacionados con la tolerancia a la sequía en la quinua. Para ello, se evaluaron 41 variedades de Chenopodium quinoa Willd con seis repeticiones; en la etapa de floración, se seleccionaron al azar tres macetas/material, de cada variedad, para ser inducidas a sequía total por dos semanas, reanudándose el riego después de ese periodo, las otras tres fueron el control. A partir del día 27 después de la siembra, se midió el nivel de clorofila y se clasificó como tolerante o susceptible a la sequía, en función de su índice de contenido clorofila (ICC). Para la identificación de genes se tomaron muestras de hoja de tres variedades (Red head, Salcedo INIA y Kankolla 1). La Extracción del ARN se realizó usando el reactivo reagent® TRI y para el secuenciamiento de transcriptomas se utilizó la plataforma de Ilumina. Se identificaron 26 genes en las tres variedades de quinua, pero en las variedades tolerantes a la sequía; tres de ellos son regulados al alza ante la exposición a la sequía y cinco genes (AUR62037809, AUR62000271, AUR62037807, AUR62042825 AUR62009791) tienen un cambio en su patrón de expresión como consecuencia de la exposición a la sequía. Palabras clave: quinua; RNA-Seq; transcriptoma; sequía; Clonación al Azar. Abstract The objective of the research was to identify the genes related to drought tolerance in quinoa. For this, 41 varieties of Chenopodium quinoa Willd were evaluated with six repetitions; in the flowering stage, three pots/material, of each variety, were randomly selected to be induced to total drought for two weeks, resuming irrigation after that period, the other three were the control. From day 27 after sowing, the chlorophyll level was measured and classified as tolerant or susceptible to drought, based on its chlorophyll content index (CCI). For the identification of genes, leaf samples of three varieties were taken (Red head, Salcedo INIA and Kankolla 1). RNA Extraction was performed using reagent® TRI reagent and for the transcriptome sequencing the Ilumina platform was used. 26 genes were identified in the three varieties of quinoa, but in the drought tolerant varieties; three of them are regulated upwards when exposed to drought and five genes (AUR62037809, AUR62000271, AUR62037807, AUR62042825 AUR62009791) have a change in their pattern of expression as a result of drought exposure. Keywords: quinoa; RNA-Seq; transcriptome; drought; Random Cloning. 1. Introducción conservada por las poblaciones indígenas La quinua (Chenopodium quinoa Willd) es un de América del Sur (Bojanic, 2011). Está importante cultivo nativo andino (Graf et al., adaptada para crecer en una gran variedad 2016), originaria del Ande Sudamericano de sistemas agrícolas, particularmente en la (Nuñez, 2015; Vidueiros et al., 2015), fue meseta andina a más de 3500 m.s.n.m. y ha domesticada hace más de 7000 años (Bazile desarrollado tolerancia a varios tipos de et al., 2016a). Ha sido protegida y estrés abiótico como a la helada, sequía, How to cite this article: Serna, F.; Montenegro, J.D.; Koc, G. 2020. Identificación de genes relacionados con la tolerancia a la sequía en 41 variedades de quinua (Chenopodium quinoa Willd). Scientia Agropecuaria 11(1): 31-38. --------- * Corresponding author © 2020 All rights reserved E-mail: mfserna@gmail.com (F. Serna). DOI: 10.17268/sci.agropecu.2020.01.04 -31- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) salinidad (Ruiz, 2016) y a diferentes tipos de Laboratorio Multipropósito del Instituto suelo (Bazile et al., 2016a). Sin embargo, Nacional de Innovación Agraria (INIA), presenta baja tolerancia al calor (Bazile et distrito de La Molina, departamento de Lima, al., 2016a), pero buenas cualidades Perú. Localizado a 12° 4’ 36,03’’ S y 76° 56’ nutricionales (Ahumada et al., 2016); 42,857’’ O con una altitud de 112 m.s.n.m. contiene entre 13,81 y 21,9% de proteínas, Tabla 1 más aún la calidad de estas son del tipo Lista de variedades de plantas albúmina y globulina (Nuñez, 2015). Es N° Código Nombre Región País considerada como el único alimento vegetal 1 cq01 Red head USA que contiene todos los aminoácidos INIA 431 – 2 cq02 Puno Perú Altiplano esenciales y es rica en vitaminas, minerales, 3 cq03 Illpa INIA Puno Perú ácidos grasos y fibra (Avalos, 2016; FAO, INIA 415 – 4 cq04 Puno Perú 2018), lo que podría resolver problemáticas Pasankalla 5 cq05 Salcedo INIA Puno Perú de seguridad alimentaria (Bazile et al., INIA 420 - Negra 2016b). En las últimas décadas ha surgido el 6 cq06 Puno Perú Collana interés por cultivar la quinua fuera de 7 cq07 Blanca de Junín Junín Perú Sudamérica (Bazile y Baudron, 2014; 8 cq08 Huancayo Junín Perú INIA 433 - Santa Ramírez et al., 2016). Esto, debido a su 9 cq09 Junín Perú Ana/AIQ/FAO riqueza nutricional, así como a su habilidad 10 cq10 Hualhuas Junín Perú para adaptarse a un amplio rango de 11 cq11 Compuesto A Junín Perú 12 cq12 Compuesto B Junín Perú condiciones agroecológicas y a su alto nivel 13 cq13 Chucuito Lima Perú de resistencia en ambientes marginales Compuesto (Iqbal, 2015). En el año 2013, a la quinua se 14 cq14 Tolerante a Sequía Puno Perú Rojo le otorgó un alto perfil como cultivo con el Compuesto potencial de crecer en importancia en la 15 cq15 Tolerante a Sequía Puno Perú agricultura mundial (Ruiz et al., 2016). Amarillo Compuesto La habilidad adaptativa a diferentes ambien- 16 cq16 Tolerante a Sequía Puno Perú tes del cultivar dentro de una especie radi- Rosado ca en gran medida a su diversidad genética Compuesto 17 cq17 Tolerante a Sequía Puno Perú (Gilchrist et al., 2006). En Sudamérica el Anaranjado mejoramiento genético de la quinua se ha Compuesto Tolerante a Sequía enfocado en desarrollar variedades de 18 cq18 Puno Perú Blanco grano semillas grandes, de tipo dulce y amarga, grande con un mayor potencial de rendimiento Compuesto Tolerante a Sequía (Zurita-Silva et al., 2014). Se han realizado 19 cq19 Puno Perú Blanco grano estudios sobre los efectos del estrés de pequeño sequía temprana en quinua (Morales et al., 20 cq20 Misquinua Puno Perú Compuesto 2011) y sobre el impacto del estrés hídrico y 21 cq21 Tolerante a Sequía Puno Perú salino en las plantas de quinua (Aly et al., Purpura Compuesto 2018). Sin embargo, no hay estudios realiza- 22 cq22 Tolerante a Sequia Puno Perú dos a la fecha que se enfoquen a profun- Rosado medio didad sobre los genes que son resistentes a Compuesto 23 cq23 Tolerante a Sequía Puno Perú la sequía en esta especie. Por otro lado, la negro quinua es un alotetraploide con un número 24 cq24 Quillahuaman Cusco Perú básico de cromosomas de 9 (2n = 4x = 36), Amarillo 25 cq25 Cusco Perú Marangani con un tamaño genómico de aproxima- 26 cq26 Amarillo Sacaca Cusco Perú damente 1,5 Gbp (Kolano et al., 2016), que INIA 433 - Santa 27 cq27 Cusco Perú exhibe herencia disómica para la mayoría Ana/AIQ/FAO INIA 431 – de los caracteres cualitativos y es principal- 28 cq28 Cusco Perú Altiplano mente autógama (Ward, 2000). En las 29 Cq29 Salcedo INIA Cusco Perú plantas superiores el estudio de herencia 30 cq30 Illpa INIA Lima Perú INIA 415 – monoparental y biparental se ha basado en 31 cq31 Cusco Perú Pasankalla estudios de genes del cloroplasto, dado que INIA 420 - Negra 32 cq32 Cusco Perú por su haploidía presenta una sola copia Collana 33 cq33 Blanca de Junín Cusco Perú (Mulo et al., 2009). El objetivo de este trabajo 34 cq34 Hualhuas Cusco Perú fue identificar los genes relacionados con la 35 cq35 Huancayo Cusco Perú tolerancia a la sequía en la quinua 36 cq36 Kancolla 1 Puno Perú (Chenopodium quinoa Willd). 37 cq37 Kancolla 2 Puno Perú 38 cq38 Kancolla 3 Puno Perú 39 Cq39 Kancolla 4 Puno Perú 2. Materiales y métodos Real Boliviana 40 cq40 Puno Bolivia La presente investigación fue conducida en Amarillo Real Boliviana el Invernadero del Centro Experimental y 41 cq41 Puno Bolivia Rojo -32- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) El material vegetal utilizado fue de la referencia de Chenopodium quinoa especie Chenopodium quinoa Willd, Cq_PI614886_V1_pseudomolecule (Jarvis obtenida de la Colección Nacional de et al., 2017) utilizando el alineador STAR Germoplasma de Quinua del Perú (Tabla 1). v2.7a (Dobin et al., 2013) con parámetros El experimento se condujo en invernadero estándar. Las alineaciones ordenadas por bajo iguales condiciones de temperatura, coordenadas (BAM) se utilizaron para humedad e iluminación. Las macetas producir una tabla de conteo utilizando el utilizadas eran de 22 cm de profundidad x 29 Programa featureCounts del paquete cm de diámetro, el suelo utilizado fue Subread v1.6.4 (Liao et al., 2013) con esterilizado y estuvo conformado por abono parámetros estándar. orgánico y vermiculita (~ 280 g/maceta). El análisis de expresión génica diferencial Se cultivaron 41 variedades de se realizó con el paquete estadístico R usan- Chenopodium quinoa Willd, cinco semillas do la librería bioconductor edgeR v3.26.5 de cada variedad en una maceta, se realizó (Robinson et al., 2010; McCarthy et al., seis réplicas (30 plantas por accesión). Las 2012). Se realizó un filtrado inicial de los plantas recibieron el primer día una irri- genes de recuento bajo (logCPM <= 1 en gación de aproximadamente (200 ml/bote), menos de 3 bibliotecas) antes de la Además se añadió, cada 48 horas, una normalización del recuento con la media solución de agua hidropónica (100 ml/bote). recortada de los valores M (TMM). La 27 días después de la siembra, de las seis estimación de dispersión, el ajuste del macetas de cada variedad, se selecciona- modelo binomial negativo y la prueba de ron al azar tres macetas para ser expuestas expresión diferencial se realizaron utili- a una sequía completa (tratamiento) durante zando el método de cuasi likelihood (QLF). dos semanas. Luego de ese periodo se Se seleccionaron resultados significativos reanudó el riego regular. Las tres macetas utilizando un umbral de FDR <= 1e-2 y LFC > restantes (control) continuaron con el = 1. Se produjeron mapas de calor (Heat sistema de riego. maps) de genes expresados diferencial- La clasificación de las 41 variedades como mente con el programa Complex Heamap tolerantes o susceptibles a la sequía se basó v2.0.0 (Gu et al., 2016). en la comparación del índice de contenido clorofila (ICC) del control y del tratamiento Análisis funcional de cada variedad. El ICC fue medido en Los genes seleccionados fueron anotados prefloración, floración y posfloración utili- funcionalmente con la herramienta en línea zando el medidor MC-100 CCI (instrumentos InterProScan v5.0 (InterPro, 2019). Apogee). Se realizaron tres comparaciones de cada variedad: control de prefloración - posfloración y sequía posfloración. 3. Resultados y discusión Secuenciación de ARN Selección de plantas e índice de contenido El ARN total fue extraído a partir de las hojas de clorofila usando el reactivo reagent® TRI, siguiendo En la Tabla 2 se muestran las variedades de el protocolo de la compañía proveedora. Sin Chenopodium quinoa Willd clasificadas embargo, en el paso final del protocolo se como tolerantes y susceptibles a la sequía. realizó una precipitación adicional con Las variedades evaluadas presentaron una acetato de sodio pH 5,2. Las librerías se respuesta fisiológica diferente a la sequía, prepararon a partir de ARN total utilizando principalmente durante el proceso posterior el kit TruSeq Strandedm RNA (Illumina) a la floración; cq01, fue la variedad más siguiendo las recomendaciones del susceptible, disminuye su contenido de fabricante. La secuenciación se realizó con clorofila al sexto día de estrés por sequía y el sistema NovaSeq 6000 (Illumina) por 200 recupera su nivel de clorofila 14 días ciclos (2 x 100 pb). después de recibir nutrientes y agua. Ello se debe a la capacidad de la quinua en re- Análisis diferencial de expresión génica cuperar rápidamente su nivel fotosintético Los adaptadores fueron seleccionados y anterior y su área foliar después de un retirados junto con los tramos de baja período de sequía (Jacobsen, 2009). calidad usando el programa Trimmomatic Mientras que, cq05 y cq37 muestran mejor v0.36 (Bolger et al., 2014), con los respuesta a la exposición a la sequía, Según parámetros siguientes SLINGWINDOWS: 4: Issa et al. (2019) la tolerancia de la quinua a 15 y MINLEN: 75. Las librerías limpias se la sequía sea el resultado de su capacidad evaluaron con el programa FastQC (Wingett para mantener el estado de salud celular. y Andrews, 2018) y se mapeó al genoma de Similar resultado fue reportado por INIA -33- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) (2013) para la variedad cq05; sin embargo, al. (2017) y Iqbal et al. (2018) reportaron los Apaza et al. (2013) reportaron moderada genotipos CICA-17 y, 2-Want e IESP como tolerancia a la sequía acq05 y tolerante a la tolerantes a la sequía respectivamente. sequía a cq37. Mientras que, Al-Naggar et Tabla 2 Variedades tolerantes y susceptibles a la sequia Tolerante Susceptible cq03 Ilpa INIA cq01 Red head cq04 INIA 415- Pasankalla cq02 INIA 431-Altiplano cq05 Salcedo INIA cq07 Blanca de Junín cq06 INIA 420 -Negra Collana cq08 Huancayo cq12 Compuesto B cq09 INIA 433 - Santa Ana /AIQ/FAO cq23 Compuesto tolerante a sequía cq10 Hualhuas cq27 INIA 433 - Santa Ana /AIQ/FAO cq11 Compuesto A Cq29 Salcedo INIA cq13 Chucuito Cq30 Ilpa INIA cq14 Compuesto Tolerante a Sequía Rojo Cq31 INIA 415-Pasankalla cq15 Compuesto Tolerante a Sequía Amarillo Cq32 INIA 420-Negra Collana cq16 Compuesto Tolerante a Sequía Rosado Cq33 Blanca de Junín cq17 Compuesto Tolerante a Sequía Anaranjado Cq34 Hualhuas cq18 Compuesto Tolerante a Sequía Blanco grano grande Cq35 Huancayo cq19 Compuesto Tolerante a Sequía Blanco grano pequeño Cq36 Kankolla 1 cq20 Misiquina Cq37 Kankolla 2 cq21 Compuesto tolerante purpura Cq38 Kankolla 3 cq22 Compuesto tolerante Cq40 Real Boliviana amarillo cq24 Quillahuaman cq25 Amarillo marangani cq26 Amarillo Sacaca cq28 INIA431 Altiplano cq39 Kankolla 4 cq41 Real Boliviano rojo Tabla 3 Librerías de las tres variedades Librería Total de lecturas (PE) Trimmed Mapedo Mapeado (%) Asignado Asignado (%) s1 21235460 15958645 13195695 82,69% 22010142 83,40% s2 26042624 17496768 15207256 86,91% 25870676 85,06% s3 21359320 23116067 15634594 67,64% 22739986 72,72% s4 22487349 19291454 17032021 88,29% 28937511 84,95% s5 18934513 19080219 15951328 83,60% 25563908 80,13% s6 20138341 19107699 15765109 82,51% 26643179 84,50% s7 17652281 16883653 13686491 81,06% 22531919 82,31% s8 20785782 21192538 18304907 86,37% 30238746 82,60% s9 25020732 17311826 8832200 51,02% 10043666 56,86% s10 24709355 21110813 17642316 83,57% 29490980 83,58% s11 22510468 21071159 18805370 89,25% 30170053 80,22% s11_b 23463593 19528151 8691231 44,51% 10393715 59,79% s12 18440773 18869351 16250968 86,12% 26759953 82,33% s13 23263746 21047103 18311306 87,00% 30081114 82,14% s14 24915800 21931420 19467683 88,77% 32451811 83,35% s15 20059027 20337430 17879369 87,91% 29700693 83,06% s16 24172363 21864578 19560180 89,46% 32772462 83,77% s17 21520144 23053829 19743744 85,64% 32880582 83,27% s18 22306438 21186853 18632001 87,94% 32290632 86,65% s19 20974163 18248062 16266915 89,14% 27218929 83,66% s20 24269140 21458480 19084316 88,94% 32580420 85,36% s21 17847231 19303327 17384596 90,06% 29927863 86,08% s21_b 21781546 19968566 16421097 82,23% 27245013 82,96% s22 19525463 23243950 20674874 88,95% 36178582 87,49% s23 23236139 18135367 15452969 85,21% 26373832 85,34% s24 20074005 22134633 19736612 89,17% 34089813 86,36% s25 14365584 19725364 17502019 88,73% 30140595 86,11% s26 20460588 19052930 16487966 86,54% 27492948 83,37% s27 20075552 18780641 15308324 81,51% 25771809 84,18% s28 22344813 2196843 1915365 87,19% 2979298 77,77% s29 22788852 15967918 12131351 75,97% 18757880 77,31% s30 25126159 20322328 18340595 90,25% 31130610 84,87% s31 21081252 18255301 15913717 87,17% 26926513 84,60% s32 21249826 12071401 8701460 72,08% 13835950 79,50% s33 20623528 17598152 15397344 87,49% 26155554 84,94% s34 18807678 17427587 15242037 87,46% 25953891 85.,14% s35 21664660 21624342 18328768 84,76% 31425594 85,73% s36 22350282 24566008 21931894 89,28% 37919484 86,45% -34- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) Tecnología de secuenciación de ARN (RNA- De los ~ 44 mil genes que se encuentran en seq) el genoma de C. quinoa (Zou et al., 2017), se En total se produjeron y secuenciaron 12 mantuvieron aproximadamente 24 mil librerías (Tabla 3) por variedad (seis en pre- después del filtrado de genes de bajo floración, tres controles posfloración y tres conteo. sequías posfloración). En promedio, se El número de genes expresados diferen- produjeron 21 millones de lecturas cialmente se resume en la Tabla 4. Las emparejadas por librería (42 millones de comparaciones de los cambios comunes en lecturas) y alrededor del 10% de las lecturas PRE-CPOS y PRE-DPOS se muestran en la se eliminaron después del recorte de Tabla 5. calidad. De los 19 millones de lecturas En cq01 se encontraron 554 genes emparejadas por biblioteca restante, el expresados diferencialmente (DEG) (351 83,5% se asignó al genoma de referencia del regulados al alza y 203 de baja regulación) C. quinoa y el 82,1% de ellas se asignaron a en la comparación PRE - CPOS, mientras una característica anotada en el genoma de que solo se encontró un gen (regulado al referencia de las variedades en estudio. alza) en la comparación PRE - DPOS. Tabla 4 Número de genes expresados diferencialmente CQ01 CQ05 CQ37 CPOS-DPOS CPOS-DPOS CPOS-DPOS Baja expresión 33 Baja expresión 0 Baja expresión 0 Sin cambios 24546 Sin cambios 24789 Sin cambios 24450 Alta expresión 49 Alta expresión 0 Alta expresión 0 PRE-CPOS PRE-CPOS PRE-CPOS Baja expresión 203 Baja expresión 807 Baja expresión 9 Sin cambios 24074 Sin cambios 22615 Sin cambios 24374 Alta expresión 351 Alta expresión 1367 Alta expresión 67 PRE-DPOS PRE-DPOS PRE-DPOS Baja expresión 0 Baja expresión 284 Baja expresión 0 Sin cambios 24627 Sin cambios 23491 Sin cambios 24421 Alta expresión 1 Alta expresión 1014 Alta expresión 29 Tabla 5 Comparación de los genes en los cambios comunes en PRE-CPOS y PRE-DPOS cq01 cq05 cq37 CPOS-DPOS CPOS-DPOS CPOS-DPOS B A B A B A B 0 43 160 203 86,6% B 0 0 807 807 100% B 0 0 9 9 100% PRE- A 31 0 320 351 PRE- PRE- A 0 0 1367 1367 A 0 0 67 67 CPOS CPOS CPOS 2 6 0 0 0 0 33 49 0 0 0 0 9,8% CPOS-DPOS CPOS-DPOS CPOS-DPOS B A B A B A B 0 0 0 0 0% B 0 0 284 284 100% B 0 0 0 0 100% PRE- PRE- PRE-A 0 1 0 1 A 0 0 1014 1014 A 0 0 29 29 DPOS DPOS DPOS 33 48 0 0 0 0 33 49 0 0 0 0 98,8% PRE-CPOS PRE-CPOS PRE-CPOS B A B A B A B 0 0 0 0 100% B 196 1 87 284 27,3% B 0 0 0 0 17,2% PRE- PRE- PRE- A 0 0 1 1 A 0 746 268 1014 A 0 24 5 29 DPOS DPOS DPOS 203 351 611 620 9 43 203 351 807 1367 9 67 100% 57% 68,4% B: Baja expresión A: Alta expresión -35- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) En la comparación CPOS - DPOS, se resultados sugieren que la mayoría de los encontraron 82 DEG (33 regulados al alza en cambios causados por la floración bajo DPOS y 49 regulados a la baja). La riego regular no ocurren cuando se exponen comparación de los DEG de PRE-CPOS y a la sequía. Además, solo cinco genes PRE-DPOS mostró que en ambas (AUR62037809, AUR62000271, situaciones los genes afectados son AUR62037807, AUR62042825 y completamente diferentes y todos los AUR62009791) tuvieron un cambio en su cambios que ocurren naturalmente bajo patrón de expresión como consecuencia de riego regular después de la floración se la exposición a la sequía. Tres de los cinco neutralizan cuando se exponen a la sequía. genes eran tiolasas con actividad de En cq05 se encontró un total de 2 174 DEGs transferencia de acilo prevista, mientras entre CPOS y PRE (1367 regulados al alza y que los dos restantes eran una proteína de 807 de baja regulación) mientras que 1298 unión a fosfatidiletanolamina y una DEGs se encontraron entre DPOS y PRE oxidorreductasa dependiente de NADP. (1014 regulados al alza y 284 de baja En todas las variedades analizadas se regulación). No se encontraron diferencias observó un patrón similar, donde los entre DPOS y CPOS. Similar a cq01, la cambios transcripcionales normales que comparación entre los DEG en los grupos siguen a la floración bajo riego regular se PRE-CPOS y PRE-DPOS mostró que el 57% ven interrumpidos casi por completo por la de los DEG en PRE-CPOS no se expresan exposición a la sequía. En cq01 este cambio diferencialmente en PRE-DPOS, lo que fue completo y ninguno de los cambios de sugiere que la mayoría de los cambios expresión que ocurrieron naturalmente se naturales que se producen en la hoja encontró bajo privación de agua. Mientras después de la floración se neutralizan por que, en cq05 y cq37, entre el 32% y el 43% exposición a la sequía. El 43% restante de los cambios naturales no se vieron afec- mantuvo un patrón de expresión similar, a tados por el estrés hídrico. Además, en las excepción del gen AUR62002318 que se variedades tolerantes, entre el 73% a 83% reguló rápidamente bajo condiciones de de los cambios observados en los grupos riego regular y se redujo bajo sequía. Este expuestos a la sequía también se observa- gen es un análogo de gen resistente a la ron en los grupos de control, lo que sugiere enfermedad que contiene un dominio de que estos genes no respondieron a la unión a ADN B3, 2 regiones ricas en leucina sequía. y un dominio NB-ARC. Este dominio regula Las variedades estudiadas presentan perfil la muerte celular programada y es capaz de similar de evolución de ICC para el control y enlazar nucleótidos de adenosina o guanina tratamiento, se esperaba que sus patrones (Giménez et al., 2006). Finalmente, el 73% de de expresión también reflejen este los DEG bajo tratamiento de sequía también comportamiento. Sin embargo, mientras se encontraron en condiciones de riego cq01 (susceptible) bajo estrés por sequía normales. Los resultados obtenidos indican tuvo pocos cambios transcripcionales en que 355 genes son parte de la respuesta comparación con el control (estado real a la sequía en cq05, mientras que los vegetativo), cq05 como cq37 (tolerante) 943 genes restantes también son parte del permitieron que una fracción (~ 37%) de los desarrollo natural de la planta. Este cambios transcripcionales permaneciera en resultado está en contraste con cq01, su lugar y la mayor parte de su respuesta a donde ninguno de los cambios que la sequía (~ 78%) fue idéntica al control. Este ocurrieron naturalmente se mantuvo en la patrón de expresión convergente como respuesta a la sequía. respuesta al estrés por sequía es una En cq37 se encontró un total de 76 DEG característica común de C. quinoa tolerante (nueve de baja regulación y 67 regulados al a la sequía (Claeys e Inze, 2013). El hecho de alza) en el análisis PRE-CPOS; mientras que, que la mayoría de los genes que no se encontraron 29 genes regulados al alza responden a la sequía en plantas tolerantes en el análisis PRE-DPOS. No se encontraron también se expresaron en la planta DEG entre los grupos DPOS y CPOS, similar susceptible, sugiere que estos genes están resultado se obtuvo en cq05. Lo que sugiere controlados por un factor de expresión que ambos grupos tienen patrones de diferente en ambos grupos. Es posible que expresión similar. En cq05, la gran mayoría las regiones promotoras de estos genes de los cambios de expresión (68%) bajo hayan mutado y, por lo tanto, no responden riego normal se neutralizaron cuando se a los mismos estímulos que en las plantas expusieron a la sequía. En cq37, 24 de los 29 susceptibles. También, es posible que el (83%) genes regulados al alza en la compa- factor de transcripción que controla estos ración PRE-DPOS también se encontraron genes se haya desactivado y, por lo tanto, regulados al alza bajo riego regular. Estos no pueda producir estos cambios. -36- F. Serna et al. / Scientia Agropecuaria 11(1): 31 – 38 (2020) Finalmente, son 26 genes los que se generado información que podrá ser comportaron de manera similar en las utilizada en futuras investigaciones sobre variedades tolerantes a la sequía (cq05 y genes de resistencia a sequía en la quinua. cq37), 17 de los cuales se encontraron Sin embargo, se necesitan datos de regulados positivamente después de la secuenciación adicionales para explorar floración bajo riego regular y estrés por mutaciones no codificantes alrededor de sequía; tres fueron regulados estos genes, así como datos adicionales de negativamente en las plantas de control, plantas más tolerantes y susceptibles para pero no en los expuestos a la sequía y seis determinar qué tan extendido es realmente en las plantas de control, pero no en los este patrón de expresión convergente. expuestos a la sequía. No se encontraron Pocos genes son comunes en la respuesta genes en común entre aquellos que tolerante a la sequía. cambiaron el patrón como consecuencia de la exposición a la sequía sola. Solo tres de Agradecimientos los 26 genes se encontraron regulados al Esta investigación fue apoyada por el Programa Nacional de Innovación Agraria (PNIA), proyecto alza en las plantas de control de cq01. Sin 117_PI “Desarrollo de marcadores genéticos embargo, los 26 genes se encuentran con asociados a la maduración temprana y tolerancia niveles significativos de expresión en las a sequía en Quinua: Herramientas para la tres variedades (logCPM promedio = 5,03). selección de variedades modernas adaptadas al Cambio Climático”. A los ingenieros Julio Olivera 4. Conclusiones Soto, Juan Loayza Valdivia, Carol Alejos Asencio, al técnico Samuel Martínez y a la Señora Delia De las 41 variedades utilizadas en el Quispe por los aportes y comentarios recibidos presente estudio se concluye que, 18 para la mejora de la investigación. variedades son tolerantes a la sequía (Ilpa INIA, INIA 415- Pasankalla, Salcedo INIA, Referencias bibliográficas INIA 420 -Negra Collana, Compuesto B, Compuesto tolerante a sequía, INIA 433 - Ahumada, A.; Ortega, A.; Chito, D.; Benítez, R. 2016. Saponinas de quinua (Chenopodium quinoa Willd.): Santa Ana /AIQ/FAO, Salcedo INIA, Ilpa INIA, Un subproducto con alto potencial biológico. Revista INIA 415-Pasankalla, INIA 420-Negra Colombiana de Ciencias Químico-Farmacéuticas Collana, Blanca de Junín, Hualhuas, 45(3): 438-469. Huancayo, Kankolla 1, Kankolla 2, Kankolla Al-Naggar, A.M.; El-Salam, R.M.; El-Sayed, A.E.; Abul- Fetouh, M.M. 2017. 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