Polyploids often display a variety of phenotypic novelties when compared to their diploid progenitors, some of which may represent ecological advantages, especially regarding tolerance to biotic and abiotic factors. Plants cope with environmental factors by producing chemicals such as volatile organic compounds (VOCs) and specific amino acids (AAs). In potato, the third most important food crop in the world, gene introgression from diploid wild relative species into the genetic pool of the cultivated species (tetraploid) would be of great agronomical interest. The consequences of allopolyploidization on the potato VOCs and AAs profiles have not been yet analyzed. In this work, the effects of whole genome duplication on VOCs and AAs contents in leaves of potato allo- and autotetraploids and cultivated varieties were studied. The polyploids were obtained by chromosomal duplication of a genotype of the wild diploid species S. kurtzianum (autopolyploid model), and a diploid interspecific hybrid between the cultivated species S. tuberosum and S. kurtzianum (allopolyploid model). Almost all compounds levels varied greatly among these tetraploid lines; while all tetraploids showed higher contents of non-isoprenoids compounds than diploids, we found either increments or reductions in terpenes and AAs content. The results support the idea that genome duplication is a stochastic source of variability, which might be directly used for introgression in the 4x gene pool of the cultivated potato by sexual hybridization.

中文翻译：

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诱导多倍体和马铃薯品种中氨基酸、挥发性有机化合物和萜烯谱的变化

与其二倍体祖先相比，多倍体通常表现出多种表型新颖性，其中一些可能代表生态优势，尤其是在对生物和非生物因素的耐受性方面。植物通过产生挥发性有机化合物 (VOC) 和特定氨基酸 (AA) 等化学品来应对环境因素。在世界第三大粮食作物马铃薯中，从二倍体野生亲缘种向栽培种（四倍体）遗传库的基因渗入具有重要的农学意义。异源多倍体化对马铃薯 VOC 和 AA 谱的影响尚未分析。在这项工作中，研究了全基因组重复对马铃薯同种异体和同源四倍体以及栽培品种叶片中 VOC 和 AA 含量的影响。多倍体是通过野生二倍体物种 S. kurtzianum 的基因型（同源多倍体模型）和栽培物种 S. tuberosum 和 S. kurtzianum 之间的二倍体种间杂种（异源多倍体模型）的染色体复制获得的。在这些四倍体系中，几乎所有化合物的水平差异很大；虽然所有四倍体都显示出比二倍体更高的非异戊二烯化合物含量，但我们发现萜烯和 AA 的含量增加或减少。结果支持基因组重复是变异性的随机来源的观点，它可以通过有性杂交直接用于栽培马铃薯的 4x 基因库中的基因渗入。以及栽培种 S. tuberosum 和 S. kurtzianum 之间的二倍体种间杂种（异源多倍体模型）。在这些四倍体系中，几乎所有化合物的水平差异很大；虽然所有四倍体都显示出比二倍体更高的非异戊二烯化合物含量，但我们发现萜烯和 AA 的含量增加或减少。结果支持基因组重复是变异性的随机来源的观点，它可以通过有性杂交直接用于栽培马铃薯的 4x 基因库中的基因渗入。以及栽培种 S. tuberosum 和 S. kurtzianum 之间的二倍体种间杂种（异源多倍体模型）。在这些四倍体系中，几乎所有化合物的水平差异很大；虽然所有四倍体都显示出比二倍体更高的非异戊二烯化合物含量，但我们发现萜烯和 AA 的含量增加或减少。结果支持基因组重复是变异性的随机来源的观点，它可以通过有性杂交直接用于栽培马铃薯的 4x 基因库中的基因渗入。