Origen, dispersión y diversidad del chirimoyo (Annona cherimola Mill.) en el continente americano

Larrañaga González, Nerea (2016). Origen, dispersión y diversidad del chirimoyo (Annona cherimola Mill.) en el continente americano. Tesis (Doctoral), E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.44413.

Descripción

Título: Origen, dispersión y diversidad del chirimoyo (Annona cherimola Mill.) en el continente americano
Autor/es:
  • Larrañaga González, Nerea
Director/es:
  • Martínez Laborde, Juan Bautista
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2016
Materias:
Escuela: E.T.S. de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (UPM)
Departamento: Biotecnología - Biología Vegetal
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

En este trabajo se ha profundizado en las razones que pueden explicar la distribución actual de la diversidad genética del chirimoyo (Annona cherimola Mill.), una especie frutal adaptada a climas subtropicales, con claras implicaciones para su uso y conservación. Gracias a un estudio de código de barras, se pudo comprobar el poder de discriminación del gen cloroplastídico maturasa K (matK) entre las especies con mayor importancia agronómica del género. Además, sobre los polimorfismos de nucleótido único (SNPs) interespecíficos, se diseñaron marcadores que permitieron la identificación mediante presencia o ausencia de bandas en geles de electroforesis de dichas especies tras PCR. El marcador específico del chirimoyo se utilizó para amplificar un gran número de muestras y estudiar la variabilidad intraespecífica respecto a los SNPs elegidos. Se verificó la existencia de dos haplotipos con diferenciación espacial: (1) con presencia únicamente en Centroamérica y (2) en Centroamérica y resto de orígenes de las accesiones del banco de germoplasma del IHSMUMA- CSIC. A través de un estudio filogenético, basado en cinco loci cloroplastídicos, se determinó que esta especie conforma un grupo monofilético con otras especies cercanas, las cuales tienen una distribución exclusivamente centroamericana y caribeña. De entre las accesiones de chirimoyo incluidas en este ensayo, la mexicana y hondureñas (que presentan el haplotipo único de Centroamérica para matk) se posicionaron en la base del clado que reúne a todas las accesiones de la especie y no se distinguieron de las muestras de Annona pruinosa. La aproximación espacial para analizar diferentes índices de diversidad genética a partir de una base de datos final de 1843 accesiones de chirimoyo y nueve marcadores microsatélite, mostró como los valores en la zona centroamericana (preferentemente Honduras y Guatemala) fueron más altos en comparación con el norte de Perú, donde se observaron los valores más altos de América del Sur. Además, diferentes análisis para estudiar la estructura genética de estas poblaciones muestran que las accesiones tienden a agruparse según su origen geográfico. A medida que se asumieron más poblaciones, fueron las accesiones de América del Sur las que se fragmentaron en diferentes grupos norte-sur. Por último, se estudió el flujo genético entre las diferentes poblaciones y la correlación con las distancias geográficas de mínimo coste, teniendo en cuenta diferentes escenarios que, a su vez, recogían distintas variables que pudieran estar implicadas en la distribución actual de su diversidad, posibles rutas de dispersión o variables ambientales. Todo lo anterior nos hace concluir que lo más probable es que esta especie se originara en la zona centroamericana, concretamente en Honduras y Guatemala (o que las poblaciones allí asentadas actualmente sean las más ancestrales) y desde allí se dispersara hacia otras zonas de Centroamérica, gracias a sus dispersores naturales y sus amplios corredores biológicos. La llegada, hace unos 12.000-20.000 años, y posterior asentamiento de los humanos, mediaría la dispersión hacía America del Sur, posiblemente entre México y Norte de Perú/Ecuador, vía marítima. A raíz de los resultados obtenidos, se recomienda poner en marcha proyectos de conservación, ex situ e in situ, para la preservación de la diversidad existente en las zonas rurales muestreadas de Honduras y Guatemala. Esto debe tener en cuenta, además, que gran parte de las áreas de dichos países, donde se cumplen las condiciones climáticas más propicias para la especie, podrían dejar de serlo en las décadas futuras debido al cambio climático, como muestra el análisis de distribución futura de la especie también llevado a cabo. ABSTRACT In this work, the reasons that could explain the current genetic diversity distribution of the subtropical fruit tree species Annona cherimola, with clear implications in use and conservation projects, were studied. DNA barcoding studies demonstrated the discrimination power of the chloroplast gene maturase K (matK), among the most agronomical important species of the genus. In addition, specific markers based on interspecific simple nucleotide polymorphisms (SNPs) were designed and permitted the identification of the different species, by presence/absence of bands in gel electrophoresis after PCR. The cherimoya specific marker was used to amplify a large dataset, and analyze the intraspecific variability with respect to the SNPs used. Two haplotypes were encountered with geographic differentiation: one of them was just present in the samples from Central American countries, while the other was also present in the rest of the accessions of the IHSM-UMA-CSIC germplasm bank. A phylogenetic study with five cloroplastidic loci determined that this species forms a monophyletic group with other genetically close species, which have an exclusively Central American and Caribbean distribution. Among the cherimoya accessions included in this study, the Mexican and the Honduran (that showed the matK Central American haplotype) were in the base of the clade that included all the accessions of the species, and could not be distinguished from the Annona pruinosa samples. The spatial approach used to analyze several genetic diversity indexes of a 1843 cherimoya accession dataset and nine microsatellite markers, showed higher values in Central America (mainly in Honduras and Guatemala) in comparison with Northern Peru, where the highest values among all South American locations were obtained. In addition, different analyses to study the genetic structure of this dataset showed that all the accessions tended to cluster depending on their geographic origin. The more populations were assumed to exist the more fragmented in different groups the accessions of South America were, in a north-south range. Finally, the genetic flow among different populations was studied and its correlation with the geographic least cost distances was tested, based on different scenarios. These transition layers took into account different variables that could be shaping the current genetic diversity distribution, different dispersion routes or climatic variables. For all the reasons explained above, we concluded that cherimoya very likely originated in Central America, specifically in Honduras and Guatemala (or that these populations are the most ancestral ones), and from there it was dispersed to other Central American regions, by its natural dispersers and large biological corridors. The arrival and posterior settlement of humans, 12,000-20,000 years ago, could have mediated the cherimoya dispersion to South America, between Mexico and North of Peru, in particular by the sea. The results obtained show the necessity of implementing conservation projects in most of the rural areas sampled in Honduras and Guatemala. For this, we should also keep in mind that most areas in these countries where the best climatic conditions for cherimoya growth are present, would be probably lost during the next decades due to the global warming, as shown in the future distribution analyses also carried out.

Proyectos asociados

TipoCódigoAcrónimoResponsableTítulo
Gobierno de EspañaAGL2010-15140Sin especificarCSICBiología reproductiva y optimización del cuajado de frutales subtropicales

Más información

ID de Registro: 44413
Identificador DC: http://oa.upm.es/44413/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:44413
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.44413
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 13 Ene 2017 09:10
Ultima Modificación: 07 Abr 2017 11:13
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