Download Relaciones intraespecíficas de tomates silvestres

Evidencia de especiación en Lycopersicon peruvianum
Ana Marcela Florez Rueda
Los tomates silvestres incluyen 9 especies, Lycopersicon cheesmaniae, L. lycopersicum, L.
pimpinellifolium, L. peruvianum, L. habrochaites, L. pennellii L. chmielewskii, L. neorickii, y L.
chilense. Child 1990 1 los separo en tres series Eriopersicon, Lycopersicon y Neolycopersicon,
siendo la serie Lycopersicon la que comprende a plantas de frutos rojos.
Dos trabajos moleculares recientes basados en secuencias de ADN de tomates silvestres fueron
realizados por Peralta y Spooner (2001) basados en la secuencia de un gen que codifica para la
enzima GBSSI y Marshall et al (2001) basado en ITS1-ITS2 rDNA. Un tercer estudio por Miller y
Tanskley (1990) reporto dendrogramas construidos usando marcadores RFLP.
Las diferencias morfológicas y de cruce entre las poblaciones sureñas y norteñas de S.
peruvianum han sido ampliamente reconocidas. Rick (1963, 1986)1 demostró que estas razas
norteñas eran parcialmente entrecruzables entre ellas pero con entrecruzamiento reducido con las
razas sureñas que crecen al sur de 8º latitud sur (Rick, 1986) 1, Además Miller y Tanksley (1990)
mostraron que estos grupos podían ser distinguidos por fragmentos de restricción nucleares.
El principal objetivo del trabajo fue reevaluar el estado taxonómico de la especie Lycopersicon
peruvianum. Tambien se evaluaron los patrones de variacion poblacional y relaciones
filogeneticas de tomates silvestres, usando los datos de Peralta y Spooner (2001) y Marshall et al
(2001).
Metodología
Sets de datos
Se usaron las secuencias para el gen que codifica para la enzima GBSSI, reportadas por Peralta y
Spooner (2001), de las cuales 39 pertenecen a S. peruvianum. 3 por cada especie de S.
cheesmaniae, S. chmielewskii, S. chilense, S. habrochaites, S. lycopersicum var. cerasiforme, S.
neorickii, S. pennellii y cinco para S. pimpinellifolium; También se tomaron las secuencias
completas de ITS1 y ITS2 rDNA reportadas por Marshall et al. (2001). El Alineamiento múltiple se
realizo con ClustalW, por medio de BioEdit 7.0.5 (Hall, 2005) y se crearon archivos de entrada
para los programas a utilizar.
Análisis poblacionales
Con el fin de verificar la variación de la diversidad genética entre los diferentes sistemas
reproductivos alogamos y autogamos, se definieron 2 poblaciones que incluyen las especies de
las series Lycopersicon y Eriopersicon, para analizar la distribución de la variación dentro de la
especie L peruvianum se definieron 2 poblaciones de acuerdo a la distribución geográfica de las
accesiones, norte y del sur, se calculo diversidad nucleotidica Π, (Nei 1987)5 y distancias
genéticas Dxy (Nei 1987)5. Para las 2 poblaciones diferenciadas de L peruvianum se calculara Fst
para determinar el grado de subdivisión poblaciónal en esta especie y Flujo génico Nm en DnaSP
4.10.9 (Rozas etal. 2006). Para determinar las relaciones genealógicas entre los haplotipos de L
peruvianum construirá un minimum spanning tree en TCS (Clement etal. 2000).
Análisis filogenéticos
La posición de L. peruvianum en la topología de Marshall et al (2001) es diferente a la reportada
por Peralta y Spooner (2001) y Miller y Tanskley (1990). Dado este conflicto, se reanalizo el set
de datos de Marshall et al (2001) y se construyeron topologías usando métodos alternativos
(Neighbour Joining y Maximum Likelihood) al de parsimonia usado por el autor.
Resultados y discusión
Las especies autogamas Serie Lycopersicon presentaron como se esperaba una diversidad
menor que las especies alogamas Serie Eliopersicon, estas ultimas ven incrementada su
diversidad al tener un mayor flujo génico con otras especies del genero, contrario a las autogamas
que tienen aislamiento reproductivo.
Tabla 1. Diversidad nucleotidica de las 4 poblaciones delimitadas
Poblacion
Diversidad nucleotidica Π
L.peruvianum norte
0.00106
L.peruvianum sur
0.00342
Serie Eriopersicon
0.00457
Serie Lycopersicon
0.00127
Tabla 2. Distancias genéticas Dxy entre las 4 poblaciones delimitadas
L.peruvianum norte
Serie Lycopersicon
Serie Eriopersicon
L.peruvianum sur
L.peruvianum norte
3.23889
3.45455
3.74444
1.00606
3.32000
serie Lycopersicon
3.47879
Los resultados del análisis poblacional muestran una mayor distancia genética entre las dos
poblaciones de L. peruvianum 3.23889, que entre la población del norte con la Serie Lycopersicon
1.00606, además de una reducida diversidad en esta población de L. peruvianum 0.00106 incluso
menor que en la Serie Lycopersicon pudiendo indicar que esta población también tiene flujo
génico reducido y es autogama. El valor de Fst= 0.55578 entre las poblaciones del L peruvianum
según la interpretación de Wright indica diferenciación genética muy grande, el valor de Nm: 0.20,
esta muy por debajo 1 (el cual es suficiente para superar los efectos de la deriva genética que
llevan a la divergencia de poblaciones), indicando que esta especie presenta estructura, y
procesos de especiación.
El minimum spanning tree de S. peruvianum. Incluyo 36 accesiones, y muestra mas soporte a la
subdivisión poblacional de la especie con las poblaciones geográficas claramente diferenciadas.
Los haplotipos sureños tienen más pasos mutacionales entre ellos debido a su mayor diversidad.
2
1
10
9
8
4
10
4
21
2
3
2
8
2
5
5
4
Figura 1. Minimum spanning tree de S. peruvianum. En verde haplotipos del sur, en morado del
norte, pasos mutacionales en números.
La topología resultante del reanalisis del set de datos de Marshall 2001 usando neighbor-joining
mostró a la accesión norteña de L. peruvianum como especie hermana de el clado que incluye a
la Serie Lycopersicon. La posición de L. peruvianum en esta topología es consistente con los
análisis de Peralta y Spooner (2001) y Miller y Tanskley (1990). que indican que esta especie es
parafiletica y que sus poblaciones norteñas forman un clado monofiletico con la Serie
Lycopersicon. La topología resultante del análisis de maximun likelihood arrojo una topología
similar a la reportada anteriormente.
A
B
Figura 2. A. Topología reportada por Marshall et al. 2001 b. Topología resultante del análisis de
neighbor-joining
Toda la evidencia revisada permite concluir 1. La serie Lycopersicon compuesta por las especies
de frutos rojos y autogamas forman un grupo monofiletico 2. La especie L. peruvianum no es
monofiletica, toda la evidencia apunta a que ha habido especiación y necesita revisión taxonómica
3. La serie Lycopersicon esta en el mismo clado que las poblaciones norteñas de L. peruvianum
4.L. chilense esta en el mismo clado que las poblaciones sureñas de L peruvianum.
Bibliografia
1. Peralta, I. E., and D. M. Spooner. 2001. Am. J. Bot. 88:1888-1902
2. Miller, J. C., and S. D. Tanksley. 1990. Theor. Appl. Genet. 80:437-448.
3. Marshall, J. A., S. Knapp, M. R. Davey, J. B. Power, E. C. Cocking, M. D. Bennett, and A.
V. Cox. 2001.. Theor. App. Genet. 103:1216-1222.
4. Hall, T.A. 1999. Nucl. Acids. Symp. Ser. 41:95-98.
5. Rozas J., J.C. Sanchez DelBarrio, X.Messeguer, R. Rozas 2003. Bioinformatics. 19:2496
6. Clement M, Posada D, Crandall KA. 2000. Molecular Ecology. 9(10):1657-1660