Caracterización de diversidad genética en poblaciones cultivadas de Cas (Psidium friedrichsthalianum (O. Berg) Nied) utilizando descriptores citogenéticos y moleculares para fines de mejoramiento genético

Abstract

Psidium friedrichsthalianum (O. Berg) Nied es una especie cultivable de origen tropical de la familia Myrtaceae, subfamilia Myrtoideae, tribu Myrteae (Lucas et al. 2019).Actualmente, no hay información sobre la cantidad y distribución de la diversidad genética en poblaciones cultivadas de Cas en Costa Rica, la gran mayoría se han realizado en Psidium guajava y con marcadores tipo microsatélites (SSR); de igual manera, no se conoce los niveles de ploidía de estas poblaciones, Srivastava (1977) informó que este cultivo es diploide (2n = 2x = 11) e Hirano (1967) identificó individuos tetraploides y hexaploides en muestras recolectadas en América Central; es probable que la diversidad en el número cromosómico previamente reportado para Cas puede ser una consecuencia de su proceso de domesticación en curso. La ausencia de dicha información limita el desarrollo de programas de selección y mejoramiento genético en el cultivo de Cas, que sean eventualmente dirigidos a cosechar frutos de Cas con contenido alto y homogéneo de polifenoles, y que sea comercializado como alimento funcional. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue caracterizar diversidad genética de poblaciones cultivadas de Cas (Psidium friedrichsthalianum (O. Berg) Nied) en Costa Rica utilizando descriptores citogenéticos y moleculares para su eventual conservación y/o selección en programas de mejoramiento genético. En el primer capítulo, cuantificamos el número de cromosomas (ploidía) de seis poblaciones cultivadas de Cas mediante tinción de cromosomas con DAPI y determinamos el tamaño del genoma de estas poblaciones utilizando citometría de flujo. Observamos que las poblaciones de Cas en Costa Rica son consistentemente diploides (2n = 2x = 22). Así mismo, determinamos que los individuos de dichas poblaciones presentan un contenido promedio de ADN nuclear de 2C de 1.960 ± 0.005 pg, equivalente a 1916.88 Mbp. La uniformidad encontrada entre las poblaciones costarricenses de Cas en términos de número cromosómico y tamaño del genoma (ADN nuclear) sugiere un origen común entre ellas. Alternativamente, sugerimos que dicha uniformidad puede ser una consecuencia del establecimiento de las plantaciones a partir de la selección artificial de individuos con rasgos de interés específicos y homogéneos, por ejemplo, tamaño de la fruta o alto contenido de pulpa. En el segundo capítulo, caracterizamos diversidad y estructura genética en cinco poblaciones cultivadas de Cas en Costa Rica utilizando ddRAD-seq; como resultados obtuvimos 1 148 SNPs lo que sugiere que el método ddRAD-seq fue apto para genotipar dichas poblaciones de Cas. Se obtuvo un valor promedio de heterocigosidad esperada (He) igual a 0.352 ± 0.003, lo que sugiere alta diversidad genética en todas las poblaciones analizadas. Así mismo, hubo un exceso de heterocigotas en todas las poblaciones analizadas, posiblemente por causa de establecer estas plantaciones a partir de individuos o variedades altamente heterocigotas. Se realizó un dendrograma tipo Neighbor-Joining (NJ) y un análisis discriminante de componentes principales (DAPC), los cuales mostraron dos grupos de poblaciones, en congruencia con el análisis de STRUCTURE que propone K=2; el primer grupo representado por la población de Escazú y el otro grupo distribuido casi homogéneamente entre las demás poblaciones. Nuestros resultados proponen que las poblaciones de Cas se estructuran principalmente por un factor de elevación y barreras naturales, pero no por distancia (IBD). Concluimos que el material genético altamente diverso observado en el segundo capítulo es promisorio para su resguardo o conservación; dicho material puede utilizarse eventualmente para el establecimiento de programas de selección y mejoramiento genético del cultivo de Cas.