Análisis de la diversidad y estructura genética del acervo silvestre y cultivado de Physalis philadelphica mediante polimorfismos de nucleótidos simples

Abstract

RESUMEN Physalis philadelphica es una especie de tomatillo de cultivo hortícola, apreciado por sus frutos comestibles y su importancia cultural y económica. Está distribuida en todo México y crece de forma silvestre, arvense y cultivada. En su acervo se reconocen ocho razas con base en sus rasgos ecológicos y morfológicos. Las razas cultivadas son: Arandas, Manzano, Puebla, Rendidora, Salamanca y Tamazula y las silvestres: Milpero y Silvestre. Physalis philadelphica es un modelo de interés evolutivo por el gradiente de domesticación que presenta. Con el interés de evaluar el efecto que ha tenido la domesticación en los niveles de diversidad genética de la especie, se planteó como objetivo general de este trabajo: Analizar la diversidad y estructura genética en el acervo de Physalis philadelphica para inferir su grado de domesticación. Los objetivos particulares fueron: i) Obtener SNPs para estudios de diversidad genética en el acervo de P. philadelphica con la técnica MIG-seq implementada en la plataforma Ion Torrent PGM, ii) Analizar la diversidad y estructura genética del acervo silvestre y cultivado de P. philadelphica. Para ello, se construyeron 40 librerías genómicas y se secuenciaron en el Ion Torrent PGM. Se identificaron dos conjuntos de SNPs, el primero (270 SNPs) se utilizó para analizar la diversidad y estructura genética del acervo total de la especie y el segundo (970 SNPs) para comparar los niveles de diversidad genética entre los acervos silvestre y cultivado. Los resultados mostraron que la diversidad y diferenciación genética en el acervo total fue moderada (HE= 0.238 y FST = 0.164). A nivel de razas los valores de diversidad fueron bajos a moderados (HE=0.082-0.147); al igual que la diferenciación genética entre pares de poblaciones (FST=-0.011–0.195). El análisis de varianza molecular (AMOVA) reveló que solo el 2% de la variación observada se debe a las diferencias entre los acervos silvestre y cultivado, el 18% de la variación se encuentra entre las razas y la mayor variación (80%) dentro de las razas. El análisis bayesiano de asignación de individuos (STRUCTURE) identificó tres grupos genéticos (K=3). La mayoría de las razas presentan individuos con pertenencia a los tres grupos, lo que sugiere que hay flujo genético entre las razas. Sin embargo, existe variación entre las razas en la proporción de pertenencia a cada grupo. El análisis discriminante de componentes principales (DAPC) y el Neighbor-Joining (NJ) también mostró la presencia de tres grupos genéticos, dos de ellos están relacionados con las características del fruto y las regiones geográficas donde se cultivan y son comercializados (occidente y centro de México), mientras que el tercer grupo incluyó a las razas Milpero y Silvestre. Una de las características que presentan las especies domesticadas es la reducción de la diversidad genética al comienzo del proceso de domesticación. No obstante, en P. philadelphica el acervo cultivado mantiene el 96% de la diversidad genética presente en el acervo silvestre (cultivado: Ht=0.311 vs silvestre: Ht=0.322) y no hay evidencia de cuellos de botella genéticos relacionados con el proceso de domesticación. Los resultados de este estudio sugieren que la domesticación de P. philadelphica, del mismo modo que otros cultivos en Mesoamérica, podría ser difusa y no de un sólo origen geográfico.